Относительная плотность

У этого термина существуют и другие значения, см. Плотность (значения).

Относи́тельная пло́тность ${\displaystyle RD}$ (англ. Relative density) или удельная плотность ${\displaystyle SG}$ (англ. specific gravity), встречается также обозначение ${\displaystyle G_{S}}$— безразмерное число, отношение плотности вещества к плотности воды (при 4 °C или 39,2 °F); для газов эталоном является воздух при комнатной температуре (20 °C или 68 °F).

Определение относительной плотности для жидкости при +20 °C обычно производят путём деления массы определённого объёма жидкости к массе воды этого же объёма при этой же температуре. При этом получают относительную плотность вещества относительно плотности воды при +20 °C и обозначают эту величину как ${\displaystyle d_{20}^{20}}$, где цифра сверху относится к исследуемому веществу, а снизу — к температуре воды. Относительную плотность жидкости ${\displaystyle d_{20}^{20}}$ измеряют при помощи пикнометра, взвешивая сначала пустой пикнометр, затем пикнометр с дистиллированной водой, а потом пикнометр с исследуемой жидкостью^[1].

Чтобы определить плотность вещества, необходимо относительную плотность умножить на величину абсолютной плотности воды при температуре измерения. Часто можно встретить величину относительной плотности ${\displaystyle d_{4}^{20}}$, которая показывает плотность исследуемого вещества относительно плотности воды при +4 °C^[1].

В справочниках также приводится для воды величина 0,99823, которая представляет собой относительную плотность воды ${\displaystyle d_{4}^{20}}$, которую часто путают с массой одного см³ воды при +20 °C и, следовательно, ошибочно присваивают в Международной системе единиц (СИ) значение плотности для воды при +20 °C величину 998,23 кг/м³ или приблизительно 1000 кг/м³.

Температура и давление должны быть указаны, как для образца, так и для эталона. Давление почти всегда равно 1 атм (101,325 кПа). Температуры для образцов и эталонов варьируются в зависимости от отрасли. В британской практике пивоварения удельная плотность умножается на 1000^[2]. Удельная плотность обычно используется в промышленности как простое средство получения информации о концентрации растворов различных материалов, таких как рассолы, углеводороды, сахарные растворы (сиропы, соки, меда, пивоваренные сусла и т. д.) и кислоты.

Применение в механике грунтов

Относительная плотность ${\displaystyle D_{R}}$

Относительная плотность ${\displaystyle RD}$ (англ. Relative Density) или ${\displaystyle D_{R}}$ является мерой текущего коэффициента пустотности по отношению к максимальному и минимальному коэффициентам пустотности, а приложенное эффективное напряжение контролирует механическое поведение несвязного грунта. Относительная плотность определяется как ${\displaystyle D_{R}={\frac {e_{max}-e}{e_{max}-e_{min}}}\times 100\%}$

где ${\displaystyle e_{max},e_{min}}$, ${\displaystyle e}$ — максимальный, минимальный и фактический коэффициенты пустот.

Используя формулу удельного веса сухого грунта ${\displaystyle \gamma _{dry}={\frac {\gamma _{s}}{1+e}}}$→${\displaystyle e={\frac {\gamma _{s}}{\gamma _{d}}}-1}$ относительную плотность ${\displaystyle D_{R}}$ можно выразить через максимальный удельный вес сухого грунта, минимальный удельный вес сухого грунта и удельный вес грунта в естественной структуре ${\displaystyle \gamma _{d}}$:

${\displaystyle D_{R}={\frac {e_{max}-e}{e_{max}-e_{min}}}\times 100\%}$ ${\displaystyle ={\frac {{\frac {\gamma _{s}}{\gamma _{drymin}}}-1-{\frac {\gamma _{s}}{\gamma _{d}}}+1}{{\frac {\gamma _{s}}{\gamma _{drymin}}}-1-{\frac {\gamma _{s}}{\gamma _{drymax}}}+1}}={\frac {\gamma _{drymax}}{\gamma _{d}}}\times {\frac {\gamma _{d}-\gamma _{drymin}}{\gamma _{drymax}-\gamma _{drymin}}}\times 100\%}$.

По относительной плотности ${\displaystyle D_{R}}$ грунты подразделяются на:

• 0—15 % очень рыхлые грунты
• 15—35 % рыхлые грунты
• 35—65 % грунты средней плотности
• 65—85 % плотные грунты
• 85—100 % очень плотные грунты

Относительная плотность твердых частиц грунта ${\displaystyle G_{S}}$

Относительная плотность твердых частиц грунта ${\displaystyle G_{S}}$ определяется как отношение плотности данного объёма твердых частиц к плотности любого равного объёма воды при 4°С.^[3] ${\displaystyle G_{S}}$=масса грунта/масса воды эквивалентного объёма, который приходится на грунт.

См. также

• Объемная плотность
• Удельный вес