Dichte und spezifisches Gewicht von Wasser

Übersicht

Dichte ist das Verhältnis von Masse zu Volumen:

$\rho = \frac{m}{V}$

wobei $\rho$ die Dichte, $m$ die Masse und $V$ das Volumen ist. Die Dichte wird üblicherweise in g/cm^3, kg/m^3, lb/ft^3 oder sl/ft^3 angegeben.

Reines Wasser erreicht bei 4 °C (39,2 °F) seine maximale Dichte von etwa 1000 kg/m^3 oder 1,940 slug/ft^3. Oberhalb dieser Temperatur nimmt die Dichte ab, da sich das Wasser ausdehnt.

Spezifisches Gewicht ist das Verhältnis von Gewichtskraft zu Volumen:

$\gamma = \frac{m g}{V} = \rho g$

wobei $\gamma$ das spezifische Gewicht und $g$ die Erdbeschleunigung ist. Die Normfallenbeschleunigung wird normalerweise als 9,80665 m/s^2 oder 32,17405 ft/s^2 angenommen.

Für Wasser bei 4 °C in SI-Einheiten:

$\gamma = 1000 \; \text{kg/m}^3 \times 9.807 \; \text{m/s}^2 = 9807 \; \text{N/m}^3 = 9.807 \; \text{kN/m}^3$

In imperialen technischen Einheiten beträgt die Dichte von Wasser bei 39 °F etwa 1,940 sl/ft^3:

$\gamma = 1.940 \; \text{sl/ft}^3 \times 32.174 \; \text{ft/s}^2 = 62.4 \; \text{lbf/ft}^3$

Online-Rechner für die Dichte von Wasser

Die Originalseite enthält einen Rechner für die Dichte von flüssigem Wasser bei einer bestimmten Temperatur und berichtet die Dichte in g/cm^3, kg/m^3, lb/ft^3, lb/gal(US liq) und sl/ft^3. Die original gültigen Temperaturbereiche sind 0–370 °C, 32–700 °F, 273–645 K und 492–1160 °R.

Der folgende Rechner verwendet eine Näherung bei Normaldruck für flüssiges Wasser nahe des üblichen Flüssigkeitsbereichs. Verwenden Sie die tabellierten Werte für Entwurfsarbeiten, bei Sättigungsbedingungen über 100 °C oder bei erhöhtem Druck.

Variablen

Interaktive Dichtediagramme

Die Originalseite enthält drei Dichte-Graphiken: Dichte von Wasser über der Temperatur in °C, Dichte von Wasser über der Temperatur in °F und Dichte über der Temperatur bei erhöhtem Druck. Die folgenden Diagramme rekonstruieren diese Datensätze aus den ursprünglichen tabellierten Werten, sodass die Kurven interaktiv untersucht werden können.

Dichte, Spezifisches Gewicht und Wärmeausdehnung in °C

Werte von 0-100 °C bei 1 atm. Werte über 100 °C bei Sättigungsdruck.

Dichte, Spezifisches Gewicht und Wärmeausdehnung in °F

Werte von 32-212 °F bei 1 atm. Werte über 212 °F bei Sättigungsdruck.

Dichte und Spezifisches Gewicht bei 1000 psi

Die Originaltabelle gibt die Wasserdichte und das spezifische Gewicht bei 1000 psi (68.1 atm) an. Bei diesem Druck beträgt der in der Quelle angegebene Siedepunkt 284.8 °C (544.58 °F).

Dichte und Spezifisches Gewicht bei 10000 psi

Einheitenumrechnungen und Beispiele

Das Gewicht pro US-Gallone basiert auf 7.48 gal/ft^3.

Eine US-Flüssiggallone entspricht:

• 3.7854 l
• 0.8327 gal(UK)
• 0.8594 gal(US dry)
• 0.1074 bu(US dry)
• 0.4297 pk(US dry)
• 4 qt(US liq)
• 8 pt(US liq)
• 16 c(US)
• 32 gi(US liq)
• 128 fl oz(US)
• 1024 fl dr(US)
• 3.7854e-3 m^3
• 0.1337 ft^3
• 4.951e-3 yd^3

Dichteumrechnung von 1 kg/m^3:

Beispiel 2 von der Originalseite umrechnet die Dichte von Wasser bei 20°C:

$998.21 \; \text{kg/m}^3 \times 0.0005780 = 0.5797 \; \text{oz/in}^3$

Beispiel 3 berechnet die Masse von Wasser in einem Tank. Ein Tank mit Volumen 10 m^3 enthält heißes Wasser bei 190°F. Aus der °F-Tabelle beträgt die Dichte 966.8 kg/m³:

$10 \; \text{m}^3 \times 966.8 \; \text{kg/m}^3 = 9668 \; \text{kg}$

Originalquellenbilder

Die folgenden Originalquellenbilder werden beibehalten, um visuelles Referenzmaterial nicht zu verlieren. Wenn ein Bild Diagramm- oder Tabellendaten enthält, werden seine extrahierten Werte in den Seitentabellen, Rechnern oder interaktiven Diagrammen dargestellt; verbleibende Bilder werden als visuelle Quellenreferenzen beibehalten.

Technische Hinweise

• Die Dichte-Temperatur-Beziehung ist nicht linear. Der volumetrische Ausdehnungskoeffizient ist daher über den Temperaturbereich nicht konstant.
• Wasser ist bei etwa 4°C am dichtesten. Diese Anomalie ist wichtig in der Hydrostatik, natürlichen Konvektion, Frostschutz und Speichertankberechnungen.
• Oberhalb des normalen Siedepunkts sind die 1-atm-Tabellen keine Flüssigwasserdaten mehr bei atmosphärischem Druck; die Originalquelle meldet Werte beim Sättigungsdruck.
• Druck erhöht die Dichte von flüssigem Wasser. Das Druckdiagramm und die Hochdrucktabellen zeigen den Unterschied zwischen 1 atm oder Sättigung, 1000 psi und 10000 psi.
• In US-amerikanischen Einheiten sind lbm/ft^3 und lbf/ft^3 bei Standardgravitation numerisch ähnlich, aber Dichte und spezifisches Gewicht sind unterschiedliche physikalische Größen.

Referenzen

• Engineering ToolBox - Wasserdichte, spezifisches Gewicht und thermische Ausdehnungskoeffizienten
• Originalbilddatensätze als interaktive Diagramme wiederhergestellt aus water_density_C.jpg, water_density_F.jpg und Water_density_temp_pressure_F.jpg.