Нас регулярно спрашивают, почему вес содержимого аэрозольного баллона численно не равен объему. Другими словами, почему, например, содержимое баллона объемом 520 мл весит меньше, чем 520 г. Не значит ли это, что баллон заполнен меньше, чем положено?
Что такое объем, вес и масса?
Давайте разбираться. Объем и вес – это разные физические величины. Объем измеряется в кубических метрах, литрах, миллилитрах и показывает, сколько места занимает твердое тело или жидкость. Вес измеряется в Ньютонах и показывает силу, с которой тело давит на опору или подвес. Иными словами, насколько тяжелое тело или вещество. К слову, вес и масса – это не одно и то же. Масса – это мера инертности тела, измеряется в килограммах. Вес и масса совпадают, только если тело движется равномерно и прямолинейно или находится в состоянии покоя. Если тело движется с ускорением, вес будет отличаться от массы. Яркий пример – невесомость. Космонавты на орбите ничего не весят, им не нужна опора, они могут парить в воздухе. Но при этом масса у них остается той же, что и на Земле. Убедиться в этом просто – если один космонавт оттолкнется от стены и с приличной скоростью столкнется с другим, оба почувствуют, их килограммы никуда не делись, хотя весы в невесомости покажут ноль. Но поскольку баллоны во время взвешивания находятся в покое, можно смело считать, что в этом случае весы показывают и вес, и массу.
Как связаны объем и вес (масса)?
Часто встречающееся мнение о том, что 500 мл всегда должны весить 500 г, ошибочно. Это равенство верно только для воды. Представьте, что эту же поллитровую емкость залили расплавленным свинцом. Она по-прежнему будет весить 500 г, ведь это же поллитра? А если заполнить емкость гелием вместо свинца? Весы покажут все те же полкило? Ведь объем не изменился, значит, и вес должен остаться прежним?
Ничего подобного, свинцовые «поллитра» утонут, а гелиевые могут и взлететь. Все дело в плотности вещества, которая как раз и показывает, сколько будет весить единица объема. Например, плотность свинца 11,3 г/мл, воды 1 г/мл, а гелия 0,000178 г/мл. Свинец в 11,3 раза тяжелее воды, а гелий в 5618 раз легче. Чтобы узнать, сколько будет весить определенный объем вещества, нужно этот объем умножить на плотность. Например, 500 мл свинца будут весить 5650 г, 500 мл воды будут весить 500 г (потому что плотность равна единице), а поллитра гелия «потянут» всего на 0,089 г.
Почему вес аэрозольного баллона не равен объему?
Содержимое аэрозольных баллонов, как правило, легче воды, плотность различных аэрозольных смазок, эмалей, очистителей находится в пределах от 0,6 до 0,9 г/мл. Поэтому их вес численно меньше объема.
А еще вес содержимого аэрозольного баллона снижается из-за газа-вытеснителя. Чтобы распылить весь продукт, в баллоне должно поддерживаться определенное давление. Газ-вытеснитель в баллоне находится в двух состояниях: жидком и газообразном. Рецептура подобрана таким образом, что во время распыления продукта газ-вытеснитель переходит из жидкого состояния в газообразное, поддерживая постоянное давление до тех пор, пока продукт не распылится полностью. Именно поэтому минимум 30% объема в баллоне занимает газ-вытеснитель, а на долю продукта остается не более 70%. То есть при объеме баллона 520 мл в него можно заправить не больше, чем 364 мл жидкости. А если этот объем умножить на плотность, например, 0,7 г/мл, получится вес нетто всего 255 г.
Таким образом, вес содержимого аэрозольного баллона численно меньше его объема по двум причинам: баллон заправлен веществом, которое легче воды, и при этом всего на 70% объема, так как оставшийся объем занят газом-вытеснителем.
Как устроен аэрозольный баллон
Аэрозольный баллон состоит из корпуса (1), клапана (2), трубочки (3) и распылительной головки (4). В баллон заправлены краска (5) и газ-вытеснитель (6) (он же пропеллент). Благодаря пропелленту в баллоне поддерживается давление, которое при нажатии на клапан и выталкивает краску через распылительную головку в виде спрея. При долгом хранении пигмент, входящий в состав краски, осаждается на дне баллона. Поэтому перед применением краски баллон нужно тщательно встряхнуть в течение нескольких минут, и в процессе нанесения регулярно встряхивать. Для того, чтобы состав эффективнее перемешивался при встряхивании, в аэрозольные баллоны вкладывают два небольших металлических шарика (7).