Единицы измерения величин

Температура

Способ задания значений температуры – температурная шкала. Известно несколько температурных шкал.

• Шкала Кельвина (по имени английского физика У. Томсона, лорда Кельвина).
  Обозначение единицы: К (не «градус Кельвина» и не °К).
  1 К = 1/273,16 – часть термодинамической температуры тройной точки воды, соответствующей термодинамическому равновесию системы, состоящей изо льда, воды и пара.
  
  
• Шкала Цельсия (по имени шведского астронома и физика А. Цельсия).
  Обозначение единицы: °С.
  В этой шкале температура таяния льда при нормальном давлении принята равной 0°С, температура кипения воды – 100°С.
  Шкалы Кельвина и Цельсия связаны уравнением: t ( °C) = Т (К) – 273,15.
  
  
• Шкала Фаренгейта (Д. Г. Фаренгейт – немецкий физик).
  Обозначение единицы: °F. Применяется широко, в частности, в США.
  Шкала Фаренгейта и шкала Цельсия связаны: t (°F) = 1,8 · t (°C) + 32°C. По абсолютному значению 1 (°F) = 1 (°C).
  
  
• Шкала Реомюра (по имени французского физика Р.А. Реомюра).
  Обозначение: °R и °r.
  Эта шкала почти вышла из употребления.
  Соотношение с градусом Цельсия: t (°R) = 0,8 · t (°C).
  
  
• Шкала Рэнкина (Ранкина) – по имени шотландского инженера и физика У. Дж. Ранкина.
  Обозначение: °R (иногда: °Rank).
  Шкала также применяется в США.
  Температура по шкале Рэнкина соотносится с температурой по шкале Кельвина: t (°R) = 9/5 · Т (К).

Основные температурные показатели в единицах измерения разных шкал:

  

ДЛИНА

Единица измерения в СИ – метр (м).

Кратные и дольные единицы рекомендуемые: км, см, мм, мкм; единица допускаемая: дм; 1 дм = 0,1 м.

• Внесистемная единица: Ангстрем (Å). 1Å = 1·10-10 м.
• Дюйм (от голл. duim – большой палец); inch; in; ´´; 1´ = 25,4 мм.
• Хэнд (англ. hand – рука); 1 hand = 101,6 мм.
• Линк (англ. link – звено); 1 li = 201,168 мм.
• Спэн (англ. span – пролет, размах); 1 span = 228,6 мм.
• Фут (англ. foot – нога, fееt – футы); 1 ft = 304,8 мм.
• Ярд (англ. yard – двор, загон); 1 yd = 914,4 мм.
• Фатом, фэсом (англ. fathom – мера длины (= 6 ft), или мера объема древесины (= 216 ft 3 ), или горная мера площади (= 36 ft 2 ), или морская сажень (Ft)); fath или fth, или Ft, или ƒfm; 1 Ft = 1,8288 м.
• Чейн (англ. chain – цепь); 1 ch = 66 ft = 22 yd = = 20,117 м.
• Фарлонг (англ. furlong) – 1 fur = 220 yd = 1/8 мили.
• Миля (англ. mile; международная). 1 ml (mi, MI) = 5280 ft = 1760 yd = 1609,344 м.

ПЛОЩАДЬ

Единица измерения в СИ – м².

Кратные и дольные единицы рекомендуемые: км², см², мм²; единица допускаемая: гектар (га); 1 га = 104 м².

• Квадратный фут; 1 ft² (также sq ft) = 929,03 см².
• Квадратный дюйм; 1 in² (sq in) = 645,16 мм².
• Квадратный фатом (фэсом); 1 fath² (ft²; Ft²; sq Ft) = 3,34451 м². 
• Квадратный ярд; 1 yd² (sq yd)= 0,836127 м².

Sq (square) – квадратный.

ОБЪЕМ

Единица измерения в СИ – м³.

Дольные единицы рекомендуемые: см³ , мм³; единицы допускаемые: дм³, л; 1 л = 1 дм³ = 10^-3 м³.

• Кубический фут; 1 ft³ (также cu ft) = 28,3169 дм³.
• Кубический фатом; 1 fath³ (fth³ ; Ft³ ; cu Ft) = 6,11644 м³.
• Кубический ярд; 1 yd³ (cu yd) = 0,764555 м³.
• Кубический дюйм; 1 in³ (cu in) = 16,3871 см³.
• Бушель (Великобритания); 1 bu (uk, также UK) = 36,3687 дм³.
• Бушель (США); 1 bu (us, также US) = 35,2391 дм³.
• Галлон (Великобритания); 1 gal (uk, также UK) = 4,54609 дм³.
• Галлон жидкостный (США); 1 gal (us, также US) = 3,78541 дм³.
• Галлон сухой (США); 1 gal dry (us, также US) = 4,40488 дм³.
• Джилл (gill); 1 gi = 0,12 л (США), 0,14 л (Великобритания).
• Баррель (США); 1bbl = 0,16 м³.

UK – United Kingdom – Соединенное Королевство (Великобритания); US – United Stats (США).

Удельный объем

Единица измерения в СИ – м³/кг.

• Фут³ /фунт; 1 ft3 / lb = 62,428 дм³ /кг.

МАССА

Единица измерения в СИ – кг.

Дольные единицы рекомендуемые: г, мг, мкг; единица допускаемая: тонна (т), 1т = 1000 кг.

• Фунт (торговый) (англ. libra, pound – взвешива- ние, фунт); 1 lb = 453,592 г; lbs – фунты. В системе старых русских мер 1 фунт = 409,512 г.
• Гран (англ. grain – зерно, крупина, дробина); 1 gr = 64,799 мг.
• Стоун (англ. stone – камень); 1 st = 14 lb = 6,350 кг.

ПЛОТНОСТЬ

Плотность, в т.ч. насыпная

Единица измерения в СИ – кг/м³. 

Дольные единицы рекомендуемые: г/м³, г/см³; единицы допускаемые: т/м³, кг/дм³ (кг/л); 
1 т/м³ = 1000 кг/м³ ; 1 кг/дм³ = 10^-3 кг/м³.

• Фунт/фут³; 1 lb / ft³ = 16,0185 кг/м³.

Линейная плотность

Единица измерения в СИ – кг/м.

• Фунт/фут; 1 lb / ft = 1,48816 кг/м
• Фунт/ярд; 1 lb / yd = 0,496055 кг/м

Поверхностная плотность

Единица измерения в СИ – кг/м².

• Фунт/фут²; 1 lb / ft² (также lb / sq ft – pound per square foot) = 4,88249 кг/м².

СКОРОСТЬ

Линейная скорость

Единица измерения в СИ – м/с.

• Фут/ч; 1 ft / h = 0,3048 м/ч.
• Фут/с; 1 ft / s = 0,3048 м/с.

УСКОРЕНИЕ

Единица измерения в СИ – м/с².

• Фут/с²; 1 ft / s² = 0,3048 м/с².

РАСХОД

Массовый расход

Единица измерения в СИ – кг/с.

• Фунт/ч; 1 lb / h = 0,453592 кг/ч.
• Фунт/с; 1 lb / s = 0,453592 кг/с.

Объемный расход

Единица измерения в СИ – м³/с.

• Фут³ /мин; 1 ft³ / min = 28,3168 дм³ /мин.
• Ярд³ /мин; 1 yd³ / min = 0,764555 дм³ /мин.
• Галлон/мин; 1 gal/ min (также GPM – gallon per min) = 3,78541 дм³ /мин.

Удельный объемный расход

• GPM/(sq·ft) – gallon (G) per (P) minute (M)/(square (sq) · foot (ft)) – галлон в минуту на квадратный фут; 
  1 GPM/(sq · ft) = 2445 л/(м² · ч) · 1 л/(м² · ч) = 10^-3 м/ч.
• gpd – gallons per day – галлоны в день (сут); 1 gpd = 0,1577 дм³/ч.
• gpm – gallons per minute – галлоны в минуту; 1 gpm = 0,0026 дм³/мин.
• gps – gallons per second – галлоны в секунду; 1 gps = 438 · 10^-6 дм³/с.

Расход сорбата (например, Cl₂) при фильтровании через слой сорбента (например активного угля)

• Gals/cu ft (gal/ft³) – gallons/cubic foot (галлоны на кубический фут); 1 Gals/cu ft = 0,13365 дм³ на 1 дм³ сорбента.

СИЛА, ВЕС

Единица измерения в СИ – Н.

• Фунт-сила; 1 lbf – 4,44822 Н. (Аналог названия единицы измерения: килограмм-сила, кгс. 1 кгс = = 9,80665 · Н (точно). 1 lbf = 0,453592 (кг) · 9,80665 Н = = 4,44822 Н · 1Н=1 кг · м/с²
• Паундаль (англ.: poundal); 1 pdl = 0,138255 Н. (Паундаль – сила, сообщающая массе в один фунт ускорение в 1 фут/с² , lb · ft/ с².)

Удельный вес

Единица измерения в СИ – Н/м³.

• Фунт-сила/фут³; 1 lbf/ft³ = 157,087 Н/м³.
• Паундаль/фут³; 1 pdl/ft³ = 4,87985 Н/м³.

ДАВЛЕНИЕ, НАПОР

Единица измерения в СИ – Па, кратные единицы: МПа, кПа.

Cпециалисты в своей работе продолжают применять устаревшие, отмененные или ранее факультативно допускаемые единицы измерения давления: кгс/см²; бар; атм. (физическая атмосфера); ат (техническая атмосфера); ата; ати; м вод. ст.; мм рт. ст; торр.

Используются понятия: «абсолютное давление», «избыточное давление». Встречаются ошибки при переводе некоторых единиц измерения давления в Па и в его кратные единицы. Нужно учитывать, что 1 кгс/см² равен 98066,5 Па (точно), то есть для небольших (примерно до 14 кгс/см²) давлений с достаточной для работы точностью можно принять: 1 Па = 1 кг/(м · с²) = 1 Н/м². 1 кгс/см² ≈ 105 Па = 0,1 МПа. Но уже при средних и высоких давлениях: 24 кгс/см² ≈ 23,5 · 105 Па = 2,35 МПа; 40 кгс/см² ≈ 39 · 105 Па = 3,9 МПа; 100 кгс/см² ≈ 98 · 105 Па = 9,8 МПа и т.д.

Соотношения:

• 1 атм (физическая) ≈ 101325 Па ≈ 1,013 · 105 Па ≈ ≈ 0,1 МПа.
• 1 ат (техническая) = 1 кгс/см² = 980066,5 Па ≈ ≈ 105 Па ≈ 0,09806 МПа ≈ 0,1 МПа.
• 0,1 МПа ≈ 760 мм рт. ст. ≈ 10 м вод. ст. ≈ 1 бар.
• 1 Торр (тор, tor) = 1 мм рт. ст.
• Фунт-сила/дюйм²; 1 lbf/in² = 6,89476 кПа (см. ниже: PSI).
• Фунт-сила/фут²; 1 lbf/ft² = 47,8803 Па.
• Фунт-сила/ярд²; 1 lbf/yd² = 5,32003 Па.
• Паундаль/фут²; 1 pdl/ft² = 1,48816 Па.
• Фут водяного столба; 1 ft Н₂О = 2,98907 кПа.
• Дюйм водяного столба; 1 in Н₂О = 249,089 Па.
• Дюйм ртутного столба; 1 in Hg = 3,38639 кПа.
• PSI (также psi) – pounds (P) per square (S) inch (I) – фунты на квадратный дюйм; 1 PSI = 1 lbƒ/in² = 6,89476 кПа.

Иногда в литературе встречается обозначение единицы измерения давления lb/in² – в этой единице учтено не lbƒ (фунт-сила), а lb (фунт-масса). Поэтому в численном выражении 1 lb/ in² несколько отличается от 1 lbf/ in², так как при определении 1 lbƒ учтено: g = 9,80665 м/с² (на широте Лондона). 1 lb/in² = 0,454592 кг/(2,54 см)² = 0,07046 кг/см² = 7,046 кПа. Расчет 1 lbƒ – см. выше. 1 lbf/in² = 4,44822 Н/(2,54 см)² = 4,44822 кг · м/ (2,54 · 0,01 м)² · с² = 6894,754 кг/ (м · с²) = 6894,754 Па ≈ 6,895 кПа.

Для практических расчетов можно принять: 1 lbf/in² ≈ 1 lb/in² ≈ 7 кПа. Но, по сути, равенство неправомерно, как и 1 lbƒ = 1 lb, 1 кгс = 1 кг. PSIg (psig) – то же, что PSI, но указывает избыточное давление; PSIa (psia) – то же, что PSI, но акцентирует: давление абсолютное; а – absolute, g – gauge (мера, размер).

Напор воды

Единица измерения в СИ – м.

• Напор в футах (feet-head); 1 ft hd = 0,3048 м

Потери давления во время фильтрования

• PSI/ft – pounds (P) per square (S) inch (I)/foot (ft) – фунты на квадратный дюйм/фут; 1 PSI/ft = 22,62 кПа на 1 м фильтрующего слоя.

 

РАБОТА, ЭНЕРГИЯ, КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ

Единица измерения в СИ – Джоуль (по имени английского физика Дж. П. Джоуля).

• 1 Дж – механическая работа силы 1 Н при перемещении тела на расстояние 1 м.
• Ньютон (Н) – единица силы и веса в СИ; 1 Н ра вен силе, сообщающей телу массой 1 кг ускорение 1 м²/с в направлении действия силы. 1 Дж = 1 Н · м.

В теплотехнике продолжают применять отмененную единицу измерения количества теплоты – калорию (кал, cal).

• 1 Дж (J) = 0,23885 кал. 1 кДж = 0,2388 ккал.
• 1 lbf · ft (фунт-сила-фут) = 1,35582 Дж.
• 1 pdl · ft (паундаль-фут) = 42,1401 мДж.
• 1 Btu (британская единица теплоты) = 1,05506 кДж (1 кДж = 0,2388 ккал).
• 1 Therm (терма – британская большая калория) = 1 · 10^-5 Btu.

МОЩНОСТЬ, ТЕПЛОВОЙ ПОТОК

Единица измерения в СИ – Ватт (Вт) – по имени английского изобретателя Дж. Уатта – механическая мощность, при которой за время 1 с совершается работа в 1 Дж, или тепловой поток, эквивалентный механической мощности в 1 Вт.

• 1 Вт (W) = 1 Дж/с = 0,859985 ккал/ч (kcal / h).
• 1 lbf · ft / s (фунт-сила-фут/с) = 1,33582 Вт.
• 1 lbf · ft / min (фунт-сила-фут/мин) = 22,597 мВт.
• 1 lbf · ft / h (фунт-сила-фут/ч) = 376,616 мкВт.
• 1 pdl · ft / s (паундаль-фут/с) = 42,1401 мВт.
• 1 hp (лошадиная сила британская / с) = 745,7 Вт.
• 1 Btu/s (британская единица теплоты / с) = 1055,06 Вт.
• 1 Btu/h (британская единица теплоты / ч) = 0,293067 Вт.

Поверхностная плотность теплового потока

Единица измерения в СИ – Вт/м².

• 1 Вт/м² (W/м²) = 0,859985 ккал /(м² · ч) (kcal /(m² · h)).
• 1 Btu/(ft² · ч) = 2,69 ккал/(м² · ч) = 3,1546 кВт/м².

ВЯЗКОСТЬ

Динамическая вязкость (коэффициент вязкости), η.

Единица измерения в СИ – Па · с. 1 Па · с = 1 Н · с/м²;
внесистемная единица – пуаз (П). 1 П = 1 дин · с/м² = 0,1 Па·с.

• Дина (dyn) – (от греч. dynamic – сила). 1 дин = 10^-5 Н = 1 г · см/с² = 1,02 · 10^-6 кгс.
• 1 lbf · h / ft² (фунт-сила-ч/фут²) = 172,369 кПа · с.
• 1 lbf · s / ft² (фунт-сила-с/фут²) = 47,8803 Па · с.
• 1 pdl · s / ft² (паундаль-с/фут²) = 1,48816 Па · с.
• 1 slug /(ft · s) (слаг/(фут · с)) = 47,8803 Па · с. Slug (слаг) – техническая единица массы в английской системе мер.

Кинематическая вязкость, ν.

Единица измерения в СИ – м²/с; Единица см²/с называется «Стокс» (по имени английского физика и математика Дж. Г. Стокса).

Кинематическая и динамическая вязкости связаны равенством: ν = η / ρ, где ρ – плотность, г/см³.

• 1 м²/с = Стокс / 104.
• 1 ft²/h (фут²/ч) = 25,8064 мм²/с.
• 1 ft²/s (фут²/с) = 929,030 см²/с.

НАПРЯЖЕННОСТЬ

Единица напряженности магнитного поля в СИ – А/м (Ампер/метр). Ампер (А) – фамилия французского физика А.М. Ампера.

Ранее применялась единица Эрстед (Э) – по имени датского физика Х.К. Эрстеда.
1 А/м (A/m, At/m) = 0,0125663 Э (Ое)

ТВЕРДОСТЬ

Сопротивление раздавливанию и истиранию ми неральных фильтрующих материалов и вообще всех минералов и горных пород косвенно определяют по шкале Мооса (Ф. Моос – немецкий минералог).

В этой шкале числами в возрастающем порядке обозначают минералы, расположенные таким образом, чтобы каждый последующий был способен оставлять царапину на предыдущем. Крайние вещества в шкале Мооса: тальк (единица твердости – 1, самый мягкий) и алмаз (10, самый твердый).

• Твердость 1–2,5 (чертятся ногтем): волсконкоит, вермикулит, галит, гипс, глауконит, графит, глинистые материалы, пиролюзит, тальк и др.
• Твердость >2,5–4,5 (не чертятся ногтем, но чертятся стеклом): ангидрит, арагонит, барит, глауконит, доломит, кальцит, магнезит, мусковит, сидерит, халькопирит, шабазит и др.
• Твердость >4,5–5,5 (не чертятся стеклом, но чертятся стальным ножом): апатит, вернадит, нефелин, пиролюзит, шабазит и др.
• Твердость >5,5–7,0 (не чертятся стальным ножом, но чертятся кварцем): вернадит, гранат, ильменит, магнетит, пирит, полевые шпаты и др.
• Твердость >7,0 (не чертятся кварцем): алмаз, гранаты, корунд и др.

Твердость минералов и горных пород можно определять также по шкале Кнупа (А. Кнуп – немецкий минералог). В этой шкале значения определяются по размеру отпечатка, оставляемого на минерале при вдавливании в его образец алмазной пирамиды под определенной нагрузкой.

Соотношения показателей по шкалам Мооса (М) и Кнупа (К):

РАДИОАКТИВНОСТЬ

Единица измерения в СИ – Бк (Беккерель, названный в честь французского физика А.А. Беккереля).

Бк (Bq) – единица активности нуклида в радиоактивном источнике (активность изотопа). 1 Бк равен активности нуклида, при которой за 1 с происходит один акт распада.

Концентрация радиоактивности: Бк/м³ или Бк/л.

Активность – это число радиоактивных распадов в единицу времени. Активность, приходящаяся на единицу массы, называется удельной.

• Кюри (Ku, Ci, Cu) – единица активности нуклида в радиоактивном источнике (активности изотопа). 1 Ku – это активность изотопа, в котором за 1 с происходит 3,7000 · 1010 актов распада. 1 Ku = 3,7000 · 1010 Бк.
• Резерфорд (Рд, Rd) – устаревшая единица активности нуклидов (изотопов) в радиоактивных источниках, названная в честь английского физика Э. Резерфорда. 1 Рд = 1 · 106 Бк = 1/37000 Ки.

Доза излучения

Доза излучения – энергия ионизирующего излучения, поглощенная облучаемым веществом и рассчитанная на единицу его массы (поглощенная доза). Доза накапливается со временем облучения. Мощность дозы ≡ Доза/время.

Единица поглощенной дозы в СИ – Грэй (Гр, Gy). Внесистемная единица – Рад (rad), соответствующая энергии излучения в 100 эрг, поглощенной веществом массой 1 г.

Эрг (erg – от греч.: ergon – работа) – единица работы и энергии в нерекомендуемой системе СГС.

• 1 эрг = 10^-7 Дж = 1,02 · 10^-8 кгс · м = 2,39 · 10^-8 кал = 2,78 · 10^-14 кВт · ч.
• 1 рад (rad) = 10^-2 Гр.
• 1 рад (rad) = 100 эрг/г = 0,01 Гр = 2,388 · 10^-6 кал/г = 10^-2 Дж/кг.

Керма (сокр. англ.: kinetic energy released in matter) – кинетическая энергия, освобожденная в веществе, измеряется в грэях.

Эквивалентная доза определяется сравнением излучения нуклидов с рентгеновским излучением. Коэффициент качества излучения (К) показывает, во сколько раз радиационная опасность в случае хронического облучения человека (в сравнительно малых дозах) для данного вида излучения больше, чем в случае рентгеновского излучения при одинаковой поглощенной дозе. Для рентгеновского и γ-излучения К = 1. Для всех других видов излучений К устанавливается по радиобиологическим данным.

Дэкв = Дпогл · К.

Единица поглощенной дозы в СИ – 1 Зв (Зиверт) = 1 Дж/кг = 102 бэр.

• БЭР (бэр, ri – до 1963 г. определялась как биологический эквивалент рентгена) – единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения.
• Рентген (Р, R) – единица измерения, экспозиционная доза рентгеновского и γ-излучения. 1 Р = 2,58 · 10^-4 Кл/кг. 
• Кулон (Кл) – единица в системе СИ, количество электричества, электрический заряд. 1 бэр = 0,01 Дж/кг.

Мощность эквивалентной дозы – Зв/с.

ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Проницаемость пористых сред (в том числе горных пород и минералов)

Дарси (Д) – по имени французского инженера А. Дарси, darsy (D) · 1 Д = 1,01972 мкм².

1 Д – проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1 см², толщиной 1 см и перепаде давления 0,1 МПа расход жидкости вязкостью 1 сП равен 1 см³/с.

РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ

Размеры частиц, зерен (гранул) фильтрующих материалов по СИ и стандартам других стран

В США, Канаде, Великобритании, Японии, Франции и Германии размеры зерен оценивают в мешах (англ. mesh – отверстие, ячейка, сеть), то есть по количеству (числу) отверстий, приходящихся на один дюйм самого мелкого сита, через которое могут пройти зерна. И эффективным диаметром зерен считается размер отверстия в мкм. В последние годы чаще применяются системы мешей США и Великобритании.

Соотношение между единицами измерения размеров зерен (гранул) фильтрующих материалов по СИ и стандартам других стран:

КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВ

Содержание вещества в определенном объеме или массе раствора или растворителя называется концентрацией вещества в растворе. Наиболее часто применяют следующие способы выражения концентрации растворов.

Массовая доля

Массовая доля показывает, какое массовое количество вещества содержится в 100 массовых частях раствора. Единицы измерения: доли единицы; проценты (%); промилле (‰); миллионные доли (млн^-1).

Концентрация растворов и растворимость

Концентрацию раствора нужно отличать от растворимости – концентрации насыщенного раствора, которая выражается массовым количеством вещества в 100 массовых частях растворителя (например г/100 г).

Объемная концентрация

Объемная концентрация – это массовое количество растворенного вещества в определенном объеме раствора (например: мг/л, г/м³).

Молярная концентрация

Молярная концентрация – количество молей данного вещества, растворенного в определенном объеме раствора (моль/м³, ммоль/л, мкмоль/мл).

Моляльная концентрация

Моляльная концентрация – число молей вещества, содержащегося в 1000 г растворителя (моль/кг).

Нормальный раствор

Нормальным называется раствор, содержащий в единице объема один эквивалент вещества, выраженный в массовых единицах: 1Н = 1 мг · экв/л = = 1 ммоль/л (с указанием эквивалента конкретного вещества).

Эквивалент

Эквивалент равен отношению части массы элемента (вещества), которая присоединяет или замещает в химическом соединении одну атомную массу водорода или половину атомной массы кислорода, к 1/12 массы углерода¹². Так, эквивалент кислоты равен ее молекулярной массе, выраженной в граммах, деленной на основность (число ионов водорода); эквивалент основания – молекулярная масса, деленная на кислотность (число ионов водорода, а у неорганических оснований – деленная на число гидроксильных групп); эквивалент соли – молекулярная масса, деленная на сумму зарядов (валентность катионов или анионов); эквивалент соединения, участвующего в окислительно-восстановительных реакциях, – это частное от деления молекулярной массы соединения на число электронов, принятых (отданных) атомом восстанавливающегося (окисляющегося) элемента.

Соотношения между единицами измерения концентрации растворов
(Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим):

Принятые обозначения:

• ρ – плотность раствора, г/см³;
• m – молекулярная масса растворенного вещества, г/моль;
• Э – эквивалентная масса растворенного вещества, то есть количество вещества в граммах, взаимодействующее в данной реакции с одним грамматомом водорода или отвечающее переходу одного электрона.

ЖЕСТКОСТЬ И ЩЕЛОЧНОСТЬ ВОДЫ

Согласно ГОСТ 8.417-2002 единица количества вещества установлена: моль, кратные и дольные единицы (кмоль, ммоль, мкмоль).

Единица измерения жесткости в СИ – ммоль/л; мкмоль/л.

В разных странах часто продолжают использовать отмененные единицы измерения жесткости воды:

• Россия и страны СНГ – мг-экв/л, мкг-экв/л, г-экв/м³;
• Германия, Австрия, Дания и некоторые другие страны германской группы языков – 1 немецкий градус – (Н° – Harte – жесткость) ≡ 1 ч. СаО/100 тыс. ч. воды ≡ 10 мг СаО/л ≡ 7,14 мг MgO/л ≡ 17,9 мг СаСО³ /л ≡ 28,9 мг Са(НСО₃)² /л ≡ 15,1 мг MgCO₃ /л ≡ 0,357 ммоль/л.
• 1 французский градус ≡ 1 ч. СаСО₃ /100 тыс. ч. воды ≡ 10 мг СаСО₃ /л ≡ 5,2 мг СаО/л ≡ 0,2 ммоль/л.
• 1 английский градус ≡ 1 гран/1галлон воды ≡ 1 ч. СаСО₃ /70 тыс. ч. воды ≡ 0,0648 г СаСО₃ /4,546 л ≡ 100 мг СаСО3 /7 л ≡ 7,42 мг СаО/л ≡ 0,285 ммоль/л. Иногда английский градус жесткости обозначают Clark.
• 1 американский градус ≡ 1 ч. СаСО₃ /1 млн ч. воды ≡ 1 мг СаСО₃ /л ≡ 0,52 мг СаО/л ≡ 0,02 ммоль/л.

Здесь: ч. – часть; перевод градусов в соответствующие им количества СаО, MgO, CaCO₃, Ca(HCO₃)₂, MgCO₃ показан в качестве примеров в основном для немецких градусов; размерности градусов привязаны к кальцийсодержащим соединениям, так как в составе ионов жесткости кальций, как правило, составляет 75–95%, в редких случаях – 40–60%. Числа округлены в основном до второго знака после запятой.

Соотношение между единицами измерения жесткости воды:

1 ммоль/л = 1 мг · экв/л = 2,80°Н (немецкий градус) = 5,00 французского градуса = 3,51 английского градуса = 50,04 американского градуса.

Новая единица измерения жесткости воды – российский градус жесткости – °Ж, определяемый как концентрация щелочноземельного элемента (преимущественно Са²⁺ и Mg²⁺), численно равная ½ его моля в мг/дм³ (г/м³).

Единицы измерения щелочности – ммоль, мкмоль.

 

ЭЛЕКТРОПРОВОДИМОСТЬ, ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ

Единица измерения электропроводимости в СИ – мкСм/см.

Электропроводимость растворов и обратное ей электросопротивление характеризуют минерализацию растворов, но только – наличие ионов. При измерении электропроводимости не могут быть учтены неионогенные органические вещества, нейтральные взвешенные примеси, помехи, искажающие результаты, – газы и др. Невозможно расчетным путем точно найти соответствие между значениями удельной электропроводимости и сухим остатком или даже суммой всех отдельно определенных веществ раствора, так как в природной воде разные ионы имеют разную удельную электропроводимость, которая одновременно зависит от минерализации раствора и его температуры. Чтобы установить такую зависимость, необходимо несколько раз в году экспериментально устанавливать соотношение между этими величинами для каждого конкретного объекта.

• 1 мкСм/см = 1 · МOм · см; 1 См/м = 1 · Ом · м.

Для чистых растворов хлорида натрия (NаСl) в дистилляте приблизительное соотношение:

• 1 мкСм/см ≈ 0,5 мг NаСl/л.

Это же соотношение (приближенно) с учетом приведенных оговорок может быть принято для большей части природных вод с минерализацией до 500 мг/л (все соли пересчитываются на NаСl).

При минерализации природной воды 0,8–1,5 г/л можно принять:

• 1 мкСм/см ≈ 0,65 мг солей/л,

а при минерализации – 3–5 г/л:

• 1 мкСм/см ≈ 0,8 мг солей/л.

СОДЕРЖАНИЕ ПРИМЕСЕЙ

Содержание в воде взвешенных примесей, прозрачность и мутность воды

Содержание взвешенных примесей измеряется в мг/л, прозрачность – в см.

Мутность воды выражают в единицах:

• JTU (Jackson Turbidity Unit) – единица мутности по Джексону;
• FTU (Formasin Turbidity Unit, обозначается также ЕМФ) – единица мутности по формазину;
• NTU (Nephelometric Turbidity Unit) – единица мутности нефелометрическая.

Дать точное соотношение единиц мутности и содержания взвешенных веществ невозможно. Для каждой серии определений нужно строить калибровочный график, позволяющий определять мутность анализируемой воды по сравнению с контрольным образцом.

Приблизительно можно представить: 1 мг/л (взвешенных веществ) ≡ 1–5 единиц NTU.

Если у замутняющей смеси (диатомовая земля) крупность частиц – 325 меш, то: 10 ед. NTU ≡ 4 ед. JTU.

ГОСТ 3351-74 и СанПиНы 2.1.4.1074-01 приравнивают 1,5 ед. NTU (или 1,5 мг/л по кремнезему или каолину) 2,6 ед. FTU (ЕМФ).

Соотношение между прозрачностью по шрифту и мутностью:

Соотношение между прозрачностью по «кресту» (в см) и мутностью (в мг/л):

МИНЕРАЛИЗАЦИЯ

Единица измерения в СИ – мг/л, г/м³, мкг/л.

В США и в некоторых других странах минерализацию выражают в относительных единицах (иногда в гранах на галлоны, gr/gal):

• ppm (parts per million) – миллионная доля (1 · 10^-6) единицы; иногда ppm (parts per millе) обозначают и тысячную долю (1 · 10^-3) единицы;
• ррb – (parts per billion) биллионная (миллиардная) доля (1 · 10^-9) единицы;
• ррt – (parts per trillion) триллионная доля (1 · 10^-12) единицы;
• ‰ – промилле (применяется и в России) – тысячная доля (1 · 10^-3) единицы.

Соотношение между единицами измерения минерализации: 1мг/л = 1ррm = 1 · 10³ ррb = 1 · 10⁶ ррt = 1 · 10^-3 ‰ = 1 · 10^-4%; 1 gr/gal = 17,1 ppm = 17,1 мг/л = 0,142 lb/1000 gal.

Для измерения минерализации соленых вод, рассолов и солесодержания конденсатов правильнее применять единицы: мг/кг. В лабораториях пробы воды отмеряют объемными, а не массовыми долями, поэтому целесообразно в большинстве случаев количество примесей относить к литру. Но для больших или очень малых значений минерализации ошибка будет чувсвительной.

По СИ объем измеряется в дм³, но допускается и измерение в литрах, потому что 1 л = 1,000028 дм³. С 1964г. 1 л приравнен к 1 дм³ (точно).

Для соленых вод и рассолов иногда применяют единицы измерения солености в градусах Боме (для минерализации >50 г/кг):

• 1°Ве соответствует концентрации раствора, равной 1% в пересчете на NаСl.
• 1% NаСl = 10 г NаСl/кг.

Сухой и прокаленный остаток

Сухой и прокаленный остаток измеряются в мг/л. Сухой остаток не в полной мере характеризует минерализацию раствора, так как условия его определения (кипячение, сушка твердого остатка в печи при температуре 102–110°С до постоянной массы) искажают результат: в частности, часть бикарбонатов (условно принимается – половина) разлагается и улетучивается в виде СО₂.

Десятичные кратные и дольные единицы измерения величин

Десятичные кратные и дольные единицы измерения величин, а также их наименования и обозначения следует образовывать с помощью множителей и приставок, приведенных в таблице:

(по материалам сайта https://aqua-therm.ru/).