10.4 densitet, volymutvidgning densitet enhet kg/m3. beteckning . densitet är förhållandet mellan en materialmängds massa och volym. uppgifter om densitet erfordras för beräkning av tryck och pumpens effektbehov. vätskors densitet vid 25°c anges i vätsketabellerna i avsnitt 10.9. densiteten förändras under inverkan av: ? ? ? temperatur se tabell 10.10 koncentration-blandningsförhållande, se figur 10.18-10.21. halt av och storlek på fasta partiklar i suspensioner, se avsnitt 10.7 och 10.8 andra egenskaper som en vätskas förmåga att lösa luft, gas, är beroende av temperatur och tryck och påverkar densiteten endast obetydligt. vattens densitet är störst vid 4°c = 1000 kg/m3 då vatten har sin minsta volym. vatten intar härigenom en särställning bland vätskor. vid avkylning under 4°c utvidgar sig vattnet ända till 0°c och fryser till is, varvid volymen ökar med 9 %. isens densitet är då 917 kg/m3. vatten har ett densitetsmaximum även när det innehåller lösta salter, men den största densiteten uppträder då under 4°c ju högre salthalten är desto lägre temperatur för max värdet. havsvatten har sin största densitet något under 0°c, fryspunkten är ännu lägre. volymutvidning enhet °c-1. beteckning ?. densiteten är temperaturberoende och minskar vid stigande temperatur samt ökar vid fallande. detta sammanhänger med att vätskans volym ökar vid uppvärmning resp minskar vid avkylning. volymändringen hos en vätska kan i princip bestämmas med hjälp av dess volymutvidgningskoefficient ? [°c-1]. denna är ett uttryck på den volymförändring som sker för varje grads temperaturförändring av vätskan. sambandet mellan densiteter 1, och 2 vid två temperaturer t1, resp t2 och volymutvidningskolefficienten är: ekv. 10.4 uppgifter om volymutvidgningskoefficienten erfordras för beräkning av tryckändringar hos innestängda vätskevolymer, max- och minimivolymers i öppna och slutna behållare samt vid volymkorrigeringar. för vatten bör observeras att ?. är kraftigt temperaturberoende, varför vid praktiska beräkningar volymändringar bör beräknas med utgångspunkt från densitet vid olika temperaturer. volymutvidningskoefficienten kommer, då närmast till användning vid interpolering. 10.5 ph-värde för att på ett bekvämt sätt uttrycka vätejonkoncentrationen i vätskor har en symbolisk beteckning ph införts. storheten ph kallas även surhetsgraden. faktorn ph är den faktor som bestämmer klassificeringen av kemiska substanser under tre huvudgrupper: ? ? ? syror ? substanser som reagerar med metall genom att frigöra väte. baser ? substanser som kan kombineras med syror, varvid en tredje grupp bildar ett salt och vatten. salter ph täcker en skala från 0-14. sura vätskor har ph 0-6,5, neutrala har ph 6,5-7,5 och alkaliska har ph 7,5-14. 221
vatten är i rent tillstånd en mycket dålig elektrisk ledare. sin ledningsförmåga får vatten först i lösningar med s k elektrolyter som salter, syror eller baser. vid upplösning i vatten sönderfaller dessa ämnen i två beståndsdelar med motsatta elektriska laddningar varvid en elektrisk ström kan transporteras. detta sönderfallsmoment kallas för elektrolytisk dissociation - spjälkning. de laddade partiklar, som då uppstår, kallas joner. man skiljer här mellan katjon-partiklar med positiv laddning och anjon-partiklar med negativ laddning. beroende på laddningstillståndet betecknas de positivt laddade med + och de negativt laddade med -. metaller och väte i syror bildar vid den elektrolytiska dissociationen katjoner som alltid är positivt elektriskt laddade. syraresterna och basernas hydroxylgrupper bildar däremot negativt laddade anjoner. alla lösningar, som reagerar surt, innehåller vätejoner h+ och alla lösningar, som reagerat alkaliskt, hydroxyljoner oh-. sura reaktioner kan således betecknas som vätejonreaktioner och alkaliska reaktioner som hydroxyljonreaktioner. koncentrationen av vätejoner i en lösning är ett mått på lösningens surhet medan hydroxyljonkoncentrationen är ett mått på alkaliteten. produkten av h+ och oh- joner är alltid konstant vid en bestämd temperatur. jonprodukten k vid 22°c är t ex: k=h + - oh - = 10 -14 [mol/l] ekv 10.5 när båda jonslagen förekommer i samma antal i vatten så reagerar detta neutralt. dvs då är: h = oh = 10 + -7 [mol/l] vid en given oh- - koncentration kan således värdet på h+ - koncentrationen beräknas. för att undvika negativa 10-potenser används begreppet väteexponent eller ph-värde; definierat enl ph= -log h + -4 -4 om t ex h = 10 ekv 10.6 + [mol/l],så är ph =-log 10 =4 genom att ange h+ - koncentration som 10-ph kan således vattnets surhetsgrad resp alkalitet fastställas. värdet på ph varierar inom gränserna 0-14 se vidare figur 10.5. figur 10.5 jonkoncentration ph-värde, surhetsgrad och alkalitet 222