1 литр воды при температуре 4°C (то есть при температуре её максимальной плотности) весит точно 1 килограмм. Этот факт обусловлен основными физическими свойствами воды, и он является стандартом для измерения массы в международной системе единиц (СИ).
Как это связано с плотностью воды?
Чтобы понять, почему именно 1 литр воды весит 1 килограмм, нужно разобраться в понятийном аппарате, который связан с плотностью и единицами измерения массы и объема.
1. Плотность воды
Плотность вещества — это масса единичного объема этого вещества. Для воды плотность зависит от температуры и давления, но в стандартных условиях (при температуре 4°C и атмосферном давлении) она составляет примерно 1000 кг/м³.
Плотность можно выразить через формулу:
ρ=mVrho = frac{m}{V}
где:
ρrho — плотность,
mm — масса,
VV — объем.
Из этой формулы легко извлечь массу:
m=ρ×Vm = rho times V
Теперь, если взять объем 1 литр (что равно 0,001 м³), масса воды будет равна:
m=1000 кг/м3×0,001 м3=1 кгm = 1000 , text{кг/м}^3 times 0,001 , text{м}^3 = 1 , text{кг}
Это и есть объяснение, почему 1 литр воды при температуре 4°C весит 1 килограмм.
2. Как температура влияет на вес?
Плотность воды зависит от температуры. Например, при температуре 0°C вода будет иметь плотность примерно 999,84 кг/м³, что немного меньше, чем при 4°C. При температуре 100°C плотность воды становится около 958,4 кг/м³, и масса литра воды будет чуть меньше 1 килограмма.
На практике для большинства задач, когда говорят о весе литра воды, обычно подразумевают именно воду при температуре 4°C, потому что это температура её максимальной плотности.
3. Влияние на практику
Такой стандарт массы, как 1 литр воды = 1 килограмм, используется не только в научных расчетах, но и в повседневной жизни. Например, когда мы покупаем воду в бутылках, на этикетках часто указывается, что 1 литр = 1 кг, что удобно для перевода объема в массу.
Важные замечания
Влияние примесей. Если в воде присутствуют растворенные вещества (соль, минералы и т. д.), плотность воды может измениться. Например, в морской воде плотность будет немного выше 1000 кг/м³, а значит, 1 литр такой воды будет весить чуть больше 1 килограмма.
Единицы измерения. Вода — это один из тех немногих веществ, для которых прямой эквивалент между литрами и килограммами является удобным и точным, что упрощает многие вычисления в химии, физике и даже кулинарии.
Так что ответ на вопрос, сколько весит 1 литр воды, зависит от температуры, но в обычных условиях (при температуре около 4°C) этот вес точно составляет 1 килограмм.