В чем разница между Weight «in vacuum» и Weight «in air»?

Давайте возьмем 1 m3 дизельного топлива с Density = 0.8600 kg/l. Мы не будем учитывать вес тары (представим, что она ничего не весит). Чему будет равняться масса данного дизельного топлива? Масса будет равняться:

Теперь давайте попробуем определить вес данного дизельного топлива с помощью весов (весом тары пренебрегаем). Мы это сделаем в «лабораторных условиях» в вакуумной камере:

Мы видим, что весы показывают такую же цифру, что и масса груза:

Calculated Diesel Oil Mass = Observed Scales Weight = 860 kg.

Теперь давайте попробуем определить вес дизельного топлива, с помощью весов, когда оно погружено в своей таре в пресную воду:

Пресная вода имеет плотность 1.0000 kg/l, что является больше, чем плотность дизельного топлива. Это означает, что дизельное топливо будет плавать на поверхности пресной воды. Следовательно, измеренный вес дизельного топлива в пресной воде = 0.00 kg. Это основано на принципе Архимеда. Жидкость с определенной плотностью создает выталкивающую силу для тела определенного объема, погруженного в эту жидкость.

Формула выталкивающей силы выглядит следующим образом:

Сможем ли мы определить вес дизельного топлива, погруженного в таре в пресную воду с помощью весов? Нет, весы просто покажут «0». Изменилась ли при этом масса дизельного топлива после погружения в пресную воду? Нет, масса как равнялась 860 кг, такой же и осталось. Но показания весов «Weight — вес» стали совсем другими.

Давайте изменим задачу. Мы попробуем определить вес 1 куба пресной воды (в таре), погруженного в дизельное топливо (вес самой тары с пресной водой не учитываем):

Будет ли тара с пресной водой оставаться на плаву в дизельном топливе? Нет, поскольку плотность пресной воды выше плотности дизельного топлива.

Тара с пресной водой будет стоять на дне на весах, и мы сможем определить вес пресной воды, погруженной в дизельное топливо.

Будет ли вес 1 куба пресной воды (Weight), определенный с помощью весов, равен его рассчитанной массе? Нет.

Тара с пресной водой, погруженная в дизельное топлива, будет испытывать выталкивающую силу, которая уменьшит показания весов (на значение выталкивающей силы). Каков же будет вес (Weight) 1 куба пресной воды, измеренный в дизельном топливе?

Вес будет равняться силе тяжести куба пресной воды (Mass × g), уменьшенной на величину выталкивающей силы:

Мы можем упростить выражение и убрать «g» с левой и правой частей формулы (мы получим значения в kg вместо N):

Мы можем выполнить расчет веса (Weight) пресной воды, погруженной в таре в дизельное топливо. 1 куб пресной воды имеет массу 1000 kg. Плотность дизельного топлива составляет 0.8600 kg/l. Давайте подставим значения в формулу:

Вес 1 куба пресной воды, измеренный в дизельном топливе, составляет 140 kg.

Мы можем наглядно увидеть разницу между понятиями «масса (mass)» и «вес (weight)» когда измеряем вес в жидкости.

Масса — это мера количества вещества (груза). Она постоянна и не зависит от температуры, атмосферного давления или географического положения судна.

Вес зависит от условий, в которых он измеряется. Мы уже обсудили пример определения веса пресной воды в дизельном топливе и наоборот. Это наглядный пример, поскольку мы знаем, что жидкости создают выталкивающую силу, из-за которой вес погруженного тела (Weight) становится меньше, хотя его масса при этом не меняется.

Возникает вопрос. Создает ли вытесненный грузом воздух выталкивающую силу? Есть ли разница между измерением веса груза в воздухе и в вакууме?

Вытесненный воздух создает выталкивающую (подъемную) силу. Иначе воздушные шары не взлетали бы. Принцип абсолютно тот же самый, что и с водой или другой жидкостью.

Давайте рассчитаем выталкивающую силу, создаваемую вытесненным воздухом, которая будет действовать на 1 куб дизельного топлива, находящийся в воздухе.

Для этого нам необходимо знать плотность воздуха. Она зависит от температуры и атмосферного давления. Стандартная плотность воздуха при 15 °C и стандартном атмосферном давлении 1013 hPa составляет 0.001225 kg/l.

Однако в расчетах нефтяных грузов принято использовать плотность воздуха 0.0011 kg/l. Это значение получено на основе многолетнего опыта расчета нефтяных грузов.

Таким образом, вес 1 m3 дизельного топлива (Масса = 860 kg), измеренный в воздухе, будет равен:

В вакууме отсутствует воздух, который будет создавать выталкивающую силу, следовательно «Weight in Vacuum» и является физической массой груза. Давайте сравним вес 1 m3 дизельного топлива измеренный «в вакууме» (масса) и «в воздухе»:

Мы видим, что существует разница между весом, измеренным «в воздухе», и весом «в вакууме». Однако масса остается неизменной (860 kg).

Было бы удобно иметь коэффициент для перевода веса «в вакууме» в значение веса «в воздухе». Такие коэффициенты приведены в ASTM Table 56.

Для уверенной работы недостаточно просто вводить цифры в программу — нужно понимать логику процесса. Разберитесь в нюансах раз и навсегда с книгой «Oil & Chemical Cargoes Calculations».

В книге собраны сотни иллюстраций и примеров, чтобы вы точно понимали, что происходит с грузом внутри танка, и не допускали ошибок в расчетах:

Вы сможете выполнить расчет количества груза для Oil Products, Crude Oils и химических грузов на основе реальных знаний и понимания «как это работает».
Книга в формате PDF всегда под рукой на вашем смартфоне или планшете, доступна 24/7.

Оставьте заявку и получите фундамент знаний для профессиональной работы!

Артур Соколов