Почему за эталон плотности воды взято значение именно 1000 кг/м³ ?

Question

Плотность воды равную 1000 кг/м³ (1 г/см³) не измерили, а приняли как эталон плотности. В свою очередь, эталон 1 килограмма определили как вес 1 литра воды при 4°c. Это не результат измерения, а договоренность ученных, на которой построена система единиц измерения.

Самый распространенный и точный метод измерения плотности веществ - гидростатический метод Архимеда, суть которого в следующем: Измеряется разница веса вещества в среде воздуха и воды, плотность которой является эталоном, следовательно плотность вещества будет определяться как отношение плотности воды к разнице в весе.

Пример расчета плотности вещества плотность которого больше плотности внешней среды:

Вес слитка железа на воздухе, для удобства = 1 кг;

Вес этого же 1 кг железа в воде = 0, 8718 кг;

Плотность воды (эталон) = 1000 кг/м³;

Разница веса на воздухе и в воде = 1 - 0, 8718 = 0, 1282 кг;

Плотность железа = 1000 кг/м³ / 0, 1282 = 7800 м³. (кг сокращаются) .

Пример расчета плотности вещества плотность которого меньше плотности внешней среды:

Вес сухой сосны на воздухе, для удобства = 1 кг;

Вес этого же 1 кг сосны в воде = - 0, 875 кг;

Плотность воды (эталон) = 1000 кг/м³;

Разница веса на воздухе и в воде = 1 - (-0, 875) = 1, 875 кг

Плотность сухой сосны = 1000 кг/м³ / 1, 875 кг = 533 м³

Как видите для расчета плотности вещества нам не нужен объем тела, объем нужен для расчета силы тяжести и силы Архимеда.

Но так как расчет плотности веществ производили через формулу плотность = вес / объем, то и табличные значения плотности имеют размерности кг/м³. Таким образом измеряется плотность всех веществ в среде воздуха, точкой отсчета для измерения которых является эталон плотности воды.

Answer 1

Основная причина

 — историческое происхождение. В конце xviii века, когда вводилась метрическая система, за основу килограмма взяли массу одного литра (или одной тысячной кубометра) чистой воды при температуре 4 °c. При этой температуре вода имеет максимальную плотность. Таким образом, плотность воды в 1000 кг/м³ не случайна — это следствие того, что килограмм и метр были изначально связаны с физическими свойствами воды.  

Эталонная роль воды

Плотность воды при температуре 4 °c и нормальном атмосферном давлении часто используется как эталон при сравнении плотностей других жидкостей и веществ. Относительная плотность — это отношение плотности вещества к плотности эталонного вещества при определённых условиях. Для жидкостей и твёрдых тел в качестве эталона принимается вода при температуре 4 °c и нормальном атмосферном давлении.  

Важно учитывать

, что плотность воды может меняться в зависимости от температуры, давления, наличия примесей и других факторов. Например, с повышением температуры плотность воды уменьшается, а при замерзании происходит скачкообразное уменьшение плотности. Также добавление солей, сахара или других растворимых веществ увеличивает массу раствора без значительного изменения объёма, что приводит к росту плотности.