Massa específica e peso específico da água

Visão Geral

A densidade é a razão entre massa e volume:

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

onde $\rho$ é a densidade, $m$ é a massa e $V$ é o volume. A densidade é comumente expressa como g/cm^3, kg/m^3, lb/ft^3 ou sl/ft^3.

A água pura atinge sua densidade máxima, aproximadamente 1000 kg/m^3 ou 1.940 slug/ft^3, a 4 °C (39,2 °F). Acima desta temperatura, a densidade diminui conforme a água se expande.

O peso específico é a razão entre peso e volume:

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

onde $\gamma$ é o peso específico e $g$ é a aceleração da gravidade. A gravidade padrão é normalmente tomada como 9.80665 m/s^2 ou 32.17405 ft/s^2.

Para água a 4 °C em unidades SI:

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

Em unidades de engenharia imperial, a densidade da água a 39 °F é de aproximadamente 1.940 sl/ft^3:

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

Calculadora Online de Densidade da Água

A página original inclui uma calculadora para a densidade da água líquida em uma dada temperatura e reporta a densidade como g/cm^3, kg/m^3, lb/ft^3, lb/gal(US liq) e sl/ft^3. Os intervalos de temperatura válidos originais são 0-370 °C, 32-700 °F, 273-645 K e 492-1160 °R.

A calculadora abaixo usa uma aproximação de pressão atmosférica padrão para água líquida próximo ao intervalo líquido comum. Use os valores tabelados para trabalho de projeto, condições de saturação acima de 100 °C, ou pressão elevada.

Variáveis

Gráficos Interativos de Densidade

A página original contém três imagens de densidade: densidade da água versus temperatura em °C, densidade da água versus temperatura em °F, e densidade versus temperatura em pressão elevada. Os gráficos abaixo recriam esses conjuntos de dados de imagens a partir dos valores tabelados originais para que as curvas possam ser inspecionadas interativamente.

Densidade, Peso Específico e Expansão Térmica em °C

Valores de 0-100 °C são a 1 atm. Valores acima de 100 °C são à pressão de saturação.

Densidade, Peso Específico e Expansão Térmica em °F

Valores de 32-212 °F são a 1 atm. Valores acima de 212 °F são à pressão de saturação.

Densidade e Peso Específico a 1000 psi

A tabela original fornece a densidade e peso específico da água a 1000 psi (68,1 atm). A esta pressão, o ponto de ebulição notado na fonte é 284,8 °C (544,58 °F).

Densidade e Peso Específico a 10000 psi

Conversões de Unidades e Exemplos

O peso por galão dos EUA é baseado em 7,48 gal/pés^3.

Um galão líquido dos EUA equivale a:

• 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

Conversão de densidade a partir de 1 kg/m^3:

Exemplo 2 da página original converte a densidade da água a 20 degC:

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

Exemplo 3 calcula a massa da água em um tanque. Um tanque com volume 10 m^3 contém água quente a 190 degF. Da tabela degF, a densidade é 966.8 kg/m^3:

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

Imagens de Fonte Original

As seguintes imagens de fonte original são preservadas para evitar a perda de material de referência visual. Quando uma imagem contém dados de gráfico ou tabulares, seus valores extraídos são representados nas tabelas da página, calculadoras ou gráficos interativos; as imagens restantes são mantidas como referências visuais de fonte.

Notas de Engenharia

• A relação densidade-temperatura não é linear. O coeficiente de expansão volumétrica, portanto, não é constante em toda a faixa de temperatura.
• A água é mais densa perto de 4 degC. Esta anomalia é importante em hidrostática, convecção natural, proteção contra congelamento e cálculos de tanques de armazenamento.
• Acima do ponto de ebulição normal, as tabelas de 1 atm já não representam dados de água líquida à pressão atmosférica; a fonte original reporta valores na pressão de saturação.
• A pressão aumenta a densidade da água líquida. O gráfico de pressão e as tabelas de alta pressão mostram a diferença entre 1 atm ou saturação, 1000 psi e 10000 psi.
• Nas tabelas do sistema habitual dos EUA, lbm/ft^3 e lbf/ft^3 são numericamente semelhantes sob a gravidade padrão, mas densidade e peso específico são grandezas físicas diferentes.

Referências

• Engineering ToolBox - Water Density, Specific Weight and Thermal Expansion Coefficients
• Conjuntos de dados de imagens originais restaurados como gráficos interativos a partir de water_density_C.jpg, water_density_F.jpg e Water_density_temp_pressure_F.jpg.