Wasserdichte, spezifisches Gewicht und thermische Ausdehnungskoeffizienten

Wasserdichte, spezifisches Gewicht und thermische Ausdehnungskoeffizienten als Funktionen von Temperatur und Druck.

waterdensityspecificweightDatentabelle

Übersicht

Dichte ist das Verhältnis von Masse zu Volumen:

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

wobei $\rho$ die Dichte, $m$ die Masse und $V$ das Volumen ist. Dichte wird üblicherweise als g/cm^3, kg/m^3, lb/ft^3 oder sl/ft^3 ausgedrückt.

Reines Wasser erreicht seine maximale Dichte, etwa 1000 kg/m^3 oder 1.940 slug/ft^3, bei 4 degC (39.2 degF). Oberhalb dieser Temperatur nimmt die Dichte ab, da Wasser sich ausdehnt.

Spezifisches Gewicht ist das Verhältnis von Gewicht zu Volumen:

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

wobei $\gamma$ das spezifische Gewicht und $g$ die Erdbeschleunigung ist. Standardgravitation wird normalerweise als 9.80665 m/s^2 oder 32.17405 ft/s^2 angenommen.

Für Wasser bei 4 °C in SI-Einheiten:

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

Im imperialen Ingenieursystem beträgt die Wasserdichte bei 39 °F etwa 1.940 sl/ft^3:

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

Die originale Seite enthält einen Rechner für die Dichte von flüssigem Wasser bei einer gegebenen Temperatur und meldet die Dichte als g/cm^3, kg/m^3, lb/ft^3, lb/gal(US liq) und sl/ft^3. Die originalen gültigen Temperaturbereiche sind 0-370 °C, 32-700 °F, 273-645 K und 492-1160 °R.

Der unten stehende Rechner verwendet eine Standardatmosphärendruck-Näherung für flüssiges Wasser im gewöhnlichen flüssigen Bereich. Verwenden Sie die tabellierten Werte für Entwurfsarbeiten, Sättigungsbedingungen über 100 °C oder erhöhten Druck.

Wasserdichte-Rechner bei 1 atm

Temperatur

Temperatureinheit

Variablen

Formelzeichen	Beschreibung	Übliche Einheiten
$\rho$	Dichte	kg/m^3, g/cm^3, lbm/ft^3, sl/ft^3
$\gamma$	Spezifisches Gewicht	N/m^3, kN/m^3, lbf/ft^3
$m$	Masse	kg, g, lbm
$V$	Volumen	m^3, cm^3, ft^3
$g$	Beschleunigung der Schwerkraft	m/s^2, ft/s^2

Interaktive Dichtediagramme

Die originale Seite enthält drei Dichte-Bilder: Wasserdichte versus Temperatur in °C, Wasserdichte versus Temperatur in °F und Dichte versus Temperatur bei erhöhtem Druck. Die folgenden Diagramme erstellen diese Bilddatensätze aus den originalen tabellierten Werten nach, sodass die Kurven interaktiv untersucht werden können.

Wasserdichte bei 1 atm nach Temperatur

Wasserdichte bei Druck

Dichte, spezifisches Gewicht und thermische Ausdehnung in °C

Werte von 0-100 °C sind bei 1 atm. Werte über 100 °C sind bei Sättigungsdruck.

37 Zeilen

Wasserdichte, spezifisches Gewicht und Wärmeausdehnungskoeffizient nach Temperatur in °C.
Temperatur(degC)	Dichte(g/cm^3)	Dichte(kg/m^3)	Dichte(sl/ft^3)	Dichte(lbm/ft^3)	Dichte(lbm/gal(US liq))	Spezifisches Gewicht(kN/m^3)	Spezifisches Gewicht(lbf/ft^3)	Thermischer Ausdehnungskoeffizient(10^-4 K^-1)
0.1	0.9998495	999.85	1.94	62.4186	8.3441	9.8052	62.419	-0.68
1	0.9999017	999.9	1.9401	62.4218	8.3446	9.8057	62.422	-0.5
4	0.9999749	999.97	1.9403	62.4264	8.3452	9.8064	62.426	0.003
10	0.9997	999.7	1.9397	62.4094	8.3429	9.8037	62.409	0.88
15	0.9991026	999.1	1.9386	62.3719	8.3379	9.7978	62.372	1.51
20	0.9982067	998.21	1.9368	62.316	8.3304	9.7891	62.316	2.07
25	0.997047	997.05	1.9346	62.2436	8.3208	9.7777	62.244	2.57
30	0.9956488	995.65	1.9319	62.1563	8.3091	9.764	62.156	3.03
35	0.9940326	994.03	1.9287	62.0554	8.2956	9.7481	62.055	3.45
40	0.9922152	992.22	1.9252	61.942	8.2804	9.7303	61.942	3.84
45	0.99021	990.21	1.9213	61.8168	8.2637	9.7106	61.817	4.2
50	0.98804	988.04	1.9171	61.6813	8.2456	9.6894	61.681	4.54
55	0.98569	985.69	1.9126	61.5346	8.226	9.6663	61.535	4.86
60	0.9832	983.2	1.9077	61.3792	8.2052	9.6419	61.379	5.16
65	0.98055	980.55	1.9026	61.2137	8.1831	9.6159	61.214	5.44
70	0.97776	977.76	1.8972	61.0396	8.1598	9.5886	61.04	5.71
75	0.97484	974.84	1.8915	60.8573	8.1354	9.5599	60.857	5.97
80	0.97179	971.79	1.8856	60.6669	8.11	9.53	60.667	6.21
85	0.96861	968.61	1.8794	60.4683	8.0834	9.4988	60.468	6.44
90	0.96531	965.31	1.873	60.2623	8.0559	9.4665	60.262	6.66
95	0.96189	961.89	1.8664	60.0488	8.0274	9.4329	60.049	6.87
100	0.95835	958.35	1.8595	59.8278	7.9978	9.3982	59.828	7.03
110	0.95095	950.95	1.8451	59.3659	7.9361	9.3256	59.366	8.01
120	0.94311	943.11	1.8299	58.8764	7.8706	9.2487	58.876	8.6
140	0.92613	926.13	1.797	57.8164	7.7289	9.0822	57.816	9.75
160	0.90745	907.45	1.7607	56.6503	7.573	8.899	56.65	11
180	0.887	887	1.7211	55.3736	7.4024	8.6985	55.374	12.3
200	0.86466	864.66	1.6777	53.979	7.2159	8.4794	53.979	13.9
220	0.84022	840.22	1.6303	52.4532	7.012	8.2397	52.453	16
240	0.81337	813.37	1.5782	50.777	6.7879	7.9764	50.777	18.6
260	0.78363	783.63	1.5205	48.9204	6.5397	7.6848	48.92	22.1
280	0.75028	750.28	1.4558	46.8385	6.2614	7.3577	46.838	0
300	0.71214	712.14	1.3818	44.4574	5.9431	6.9837	44.457	0
320	0.66709	667.09	1.2944	41.6451	5.5671	6.5419	41.645	0
340	0.61067	610.67	1.1849	38.1229	5.0963	5.9886	38.123	0
360	0.52759	527.59	1.0237	32.9364	4.403	5.1739	32.936	0
373.946	0.322	322	0.625	20.102	2.6872	3.1577	20.102	0

Quelle: engineeringtoolbox.com

Dichte, spezifisches Gewicht und Wärmeausdehnung in °F.

Werte von 32-212 °F sind bei 1 atm. Werte über 212 °F sind bei Sättigungsdruck.

35 Zeilen

Wasserdichte, spezifisches Gewicht und Wärmeausdehnungskoeffizient nach Temperatur in °F.
Temperatur(degF)	Dichte(lbm/ft^3)	Dichte(sl/ft^3)	Dichte(lbm/gal(US liq))	Dichte(g/cm^3)	Dichte(kg/m^3)	Spezifisches Gewicht(lbf/ft^3)	Spezifisches Gewicht(kN/m^3)	Wärmeausdehnungskoeffizient(10^-4 K^-1)
32.2	62.42	1.94	8.3441	0.99985	999.9	62.42	9.805	-0.68
34	62.42	1.9402	8.3448	0.99993	999.9	62.42	9.806	-0.5
39.2	62.43	1.9403	8.3452	0.99997	1000	62.43	9.806	0.0031
40	62.42	1.9402	8.345	0.99995	1000	62.42	9.806	0.01
50	62.41	1.9397	8.3429	0.9997	999.7	62.41	9.804	0.88
60	62.36	1.9383	8.3369	0.99898	999	62.36	9.797	1.59
70	62.3	1.9364	8.3283	0.99796	998	62.3	9.787	2.18
80	62.22	1.9338	8.3172	0.99662	996.6	62.22	9.773	2.72
90	62.11	1.9306	8.3035	0.99498	995	62.11	9.757	3.21
100	62	1.9269	8.2877	0.99308	993.1	62	9.739	3.66
110	61.86	1.9227	8.2697	0.99093	990.9	61.86	9.718	4.08
120	61.71	1.9181	8.2499	0.98855	988.6	61.71	9.694	4.46
130	61.55	1.9131	8.2283	0.98597	986	61.55	9.669	4.81
140	61.38	1.908	8.205	0.9832	983.2	61.38	9.642	5.16
150	61.19	1.902	8.18	0.9802	980.2	61.19	9.613	5.47
160	61	1.896	8.154	0.9771	977.1	61	9.582	5.71
170	60.79	1.89	8.127	0.9738	973.8	60.79	9.55	6.05
180	60.58	1.883	8.098	0.9704	970.4	60.58	9.516	6.31
190	60.35	1.876	8.068	0.9668	966.8	60.35	9.481	6.57
200	60.12	1.869	8.037	0.963	963	60.12	9.444	6.79
212	59.83	1.86	7.998	0.9584	958.4	59.83	9.398	7.07
220	59.63	1.853	7.971	0.9552	955.2	59.63	9.367	0
240	59.1	1.837	7.9	0.9467	946.7	59.1	9.283	0
260	58.53	1.819	7.824	0.9375	937.5	58.53	9.194	0
280	57.93	1.8	7.744	0.9279	927.9	57.93	9.1	0
300	57.29	1.781	7.659	0.9177	917.7	57.29	8.999	0
350	55.59	1.728	7.431	0.8905	890.5	55.59	8.733	0
400	53.67	1.668	7.175	0.8598	859.8	53.67	8.432	0
450	51.45	1.599	6.878	0.8242	824.2	51.45	8.083	0
500	48.92	1.521	6.54	0.7836	783.6	48.92	7.685	0
550	45.95	1.428	6.142	0.736	736	45.95	7.218	0
600	42.36	1.317	5.663	0.6786	678.6	42.36	6.655	0
625	40.12	1.247	5.363	0.6426	642.6	40.12	6.302	0
650	37.35	1.161	4.993	0.5982	598.2	37.35	5.867	0
675	33.79	1.05	4.517	0.5412	541.2	33.79	5.307	0

Quelle: engineeringtoolbox.com

Dichte und spezifisches Gewicht bei 1000 psi

Die Originaltabelle gibt Wasserdichte und spezifisches Gewicht bei 1000 psi (68,1 atm). Bei diesem Druck beträgt der in der Quelle angegebene Siedepunkt 284,8 °C (544,58 °F).

24 Zeilen

Wasserdichte und spezifisches Gewicht bei 1000 psi.
Temperatur(degC)	Temperatur(degF)	Dichte(g/cm^3)	Dichte(kg/m^3)	Dichte(sl/ft^3)	Dichte(lbm/ft^3)	Dichte(lbm/gal(US liq))	Spezifisches Gewicht(lbf/ft^3)	Spezifisches Gewicht(kN/m^3)
0	32	1.0031	1003.1	1.946	62.62	8.371	62.62	9.837
4.4	40	1.0031	1003.1	1.946	62.62	8.371	62.62	9.837
10	50	1.0031	1003.1	1.946	62.62	8.371	62.62	9.837
15.6	60	1.0024	1002.4	1.945	62.58	8.366	62.58	9.831
21.1	70	1.0012	1001.2	1.943	62.5	8.355	62.5	9.818
26.7	80	0.9999	999.9	1.94	62.42	8.344	62.42	9.805
32.2	90	0.9981	998.1	1.937	62.31	8.33	62.31	9.788
37.8	100	0.9962	996.2	1.933	62.19	8.314	62.19	9.769
43.3	110	0.9944	994.4	1.928	62.03	8.292	62.03	9.744
48.9	120	0.9912	991.2	1.923	61.88	8.272	61.88	9.721
54.4	130	0.9888	988.8	1.919	61.73	8.252	61.73	9.697
60	140	0.9864	986.4	1.914	61.58	8.232	61.58	9.673
65.6	150	0.9834	983.4	1.908	61.39	8.207	61.39	9.644
71.1	160	0.9803	980.3	1.902	61.2	8.181	61.2	9.614
76.7	170	0.9768	976.8	1.895	60.98	8.152	60.98	9.579
82.2	180	0.9731	973.1	1.888	60.75	8.121	60.75	9.543
87.8	190	0.9696	969.6	1.881	60.53	8.092	60.53	9.509
93.3	200	0.9661	966.1	1.874	60.31	8.062	60.31	9.474
121.1	250	0.9456	945.6	1.835	59.03	7.891	59.03	9.273
148.9	300	0.9217	921.7	1.788	57.54	7.692	57.54	9.039
176.7	350	0.8943	894.3	1.735	55.83	7.463	55.83	8.77
204.4	400	0.8636	863.6	1.676	53.91	7.207	53.91	8.469
260	500	0.7867	786.7	1.526	49.11	6.565	49.11	7.715
284.8	544.58	Siedepunkt

Quelle: engineeringtoolbox.com

Dichte und spezifisches Gewicht bei 10000 psi

24 Zeilen

Wasserdichte und spezifisches Gewicht bei 10000 psi.
Temperatur(degC)	Temperatur(degF)	Dichte(g/cm^3)	Dichte(kg/m^3)	Dichte(sl/ft^3)	Dichte(lbm/ft^3)	Dichte(lbm/gal(US liq))	Spezifisches Gewicht(lbf/ft^3)	Spezifisches Gewicht(kN/m^3)
0	32	1.033	1033	2.004	64.5	8.62	64.5	10.13
4.4	40	1.032	1032	2.003	64.4	8.61	64.4	10.12
10	50	1.031	1031	2	64.4	8.6	64.4	10.11
15.6	60	1.029	1029	1.997	64.3	8.59	64.3	10.09
21.1	70	1.028	1028	1.994	64.1	8.58	64.1	10.08
26.7	80	1.026	1026	1.99	64	8.56	64	10.06
32.2	90	1.024	1024	1.986	63.9	8.54	63.9	10.04
37.8	100	1.021	1021	1.982	63.8	8.52	63.8	10.02
43.3	110	1.019	1019	1.977	63.6	8.51	63.6	9.99
48.9	120	1.017	1017	1.973	63.5	8.48	63.5	9.97
54.4	130	1.014	1014	1.968	63.3	8.46	63.3	9.94
60	140	1.011	1011	1.962	63.1	8.44	63.1	9.92
65.6	150	1.008	1008	1.957	63	8.42	63	9.89
71.1	160	1.005	1005	1.951	62.8	8.39	62.8	9.86
76.7	170	1.002	1002	1.945	62.6	8.37	62.6	9.83
82.2	180	0.999	999	1.939	62.4	8.34	62.4	9.8
87.8	190	0.996	996	1.932	62.2	8.31	62.2	9.77
93.3	200	0.992	992	1.926	62	8.28	62	9.73
121.1	250	0.974	974	1.89	60.8	8.13	60.8	9.55
148.9	300	0.953	953	1.849	59.5	7.95	59.5	9.35
176.7	350	0.93	930	1.805	58.1	7.76	58.1	9.12
204.4	400	0.905	905	1.756	56.5	7.55	56.5	8.88
260	500	0.847	847	1.643	52.9	7.07	52.9	8.31
315.6	600	0.774	774	1.501	48.3	6.46	48.3	7.59

Quelle: engineeringtoolbox.com

Einheitenumrechnungen und Beispiele

Gewicht pro US-Gallone basiert auf 7,48 gal/ft^3.

Eine US-Flüssiggallone entspricht:

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

Dichteumrechnung von 1 kg/m^3:

Einheit	Wert
g/l	1
kg/l	0.001
kg/cm^3	0.000001
g/cm^3	0.001
oz/ft^3	0.99885
oz/in^3	0.0005780
oz/gal(UK)	0.16036
oz/gal(US liq)	0.1335
lb/ft^3	0.06243
lb/in^3	3.6127e-5
lb/yd^3	1.6856
lb/gal(UK)	0.010022
lb/gal(US liq)	0.008345
sl/ft^3	0.00194032
ton(long)/yd^3	0.0007525
ton(short)/yd^3	0.0008428

Beispiel 2 von der Originalseite konvertiert die Dichte von Wasser bei 20 degC:

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

Beispiel 3 berechnet die Masse von Wasser in einem Tank. Ein Tank mit einem Volumen von 10 m^3 enthält heißes Wasser bei 190 degF. Aus der degF-Tabelle beträgt die Dichte 966.8 kg/m^3:

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

Originalquellenbilder

Die folgenden Originalquellenbilder werden beibehalten, um visuelles Referenzmaterial nicht zu verlieren. Wenn ein Bild Diagramm- oder Tabellendaten enthält, werden die extrahierten Werte in den Seitentabellen, Rechnern oder interaktiven Diagrammen dargestellt; verbleibende Bilder werden als visuelle Quellenreferenzen beibehalten.

water_density water_density_pressure

Technische Hinweise

Die Dichte-Temperatur-Beziehung ist nicht linear. Der volumetrische Ausdehnungskoeffizient ist daher nicht konstant über den Temperaturbereich.
Wasser ist am dichtesten nahe 4 degC. Diese Anomalie ist wichtig in der Hydrostatik, natürlichen Konvektion, beim Frostschutz und bei Speichertankberechnungen.
Über dem normalen Siedepunkt sind die 1-atm-Tabellen nicht mehr Daten für flüssiges Wasser bei atmosphärischem Druck; die Originalquelle berichtet Werte beim Sättigungsdruck.
Druck erhöht die Dichte von flüssigem Wasser. Das Druckdiagramm und die Hochdrucktabellen zeigen den Unterschied zwischen 1 atm oder Sättigung, 1000 psi und 10000 psi.
In US-amerikanischen Tabellen sind lbm/ft^3 und lbf/ft^3 bei Standardbeschleunigung zahlenmäßig ähnlich, aber Dichte und spezifisches Gewicht sind verschiedene physikalische Größen.

Referenzen

Engineering ToolBox - Wasserdichte, spezifisches Gewicht und thermische Ausdehnungskoeffizienten
Originalbilddatensätze als interaktive Diagramme wiederhergestellt aus water_density_C.jpg, water_density_F.jpg und Water_density_temp_pressure_F.jpg.

Quelle: engineeringtoolbox.com