Khối lượng riêng và áp suất chất lỏng

Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó: $$\rho=\frac{m}{V}.$$ Trong hệ SI, khối lượng riêng có đơn vị $\text{kg/m}^3$. Khối lượng riêng phụ thuộc vào chất và điều kiện nhiệt độ, áp suất; vì vậy khi đối chiếu bảng số liệu cần chú ý điều kiện đo. Với cùng thể tích, chất có khối lượng riêng lớn hơn có khối lượng lớn hơn.

Với ρ = m/V, dùng m bằng kg và V bằng m³ để được kg/m³. Vì 1 g = 0,001 kg và 1 cm³ = 0,000001 m³ nên 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³. Ví dụ 2,7 g/cm³ bằng 2 700 kg/m³. Có thể cân một vật rắn rồi xác định thể tích qua hình dạng hình học hoặc độ tăng mực nước trong bình chia độ, nếu vật chìm hoàn toàn, không tan và không có bọt khí bám. Vật 0,12 kg làm thể tích nước tăng 40 cm³ có ρ = 0,12/0,000040 = 3 000 kg/m³. Giữ điều kiện nhiệt độ phù hợp khi đối chiếu bảng khối lượng riêng. Nếu đề giả sử thể tích các phần cộng được khi tạo hỗn hợp, V_tổng = m₁/ρ₁ + m₂/ρ₂. Không mặc định khối lượng riêng hỗn hợp là trung bình cộng hai khối lượng riêng.

Chất lỏng đứng yên gây áp suất theo mọi hướng lên đáy bình, thành bình và các vật ở trong nó. Áp suất tăng khi độ sâu tăng. Với chất lỏng có khối lượng riêng $\rho$ không đổi, áp suất do cột chất lỏng cao $h$ là: $$p_{cột}=\rho gh.$$ Nếu mặt thoáng chịu áp suất $p_0$, áp suất toàn phần ở độ sâu $h$ là: $$p=p_0+\rho gh.$$ Vì vậy $\rho gh$ chỉ là phần áp suất tăng thêm so với mặt thoáng, không phải luôn là áp suất tuyệt đối. Hai điểm cùng độ sâu trong cùng một khối chất lỏng đứng yên có cùng áp suất, không phụ thuộc bình rộng hay hẹp.

Xét một cột chất lỏng đứng yên, tiết diện S, cao Δh và khối lượng riêng ρ không đổi. Trọng lượng cột là ρSΔh g. Cân bằng lực đứng cho lực do áp suất ở đáy trừ lực do áp suất ở đỉnh bằng trọng lượng: $$(p_2-p_1)S=\rho S\Delta h\,g.$$ Chia S được Δp = ρgΔh. Vì thế áp suất tăng theo độ sâu; diện tích S triệt tiêu. Chất lỏng đứng yên tác dụng áp lực vuông góc bề mặt tiếp xúc, không chỉ ép đáy bình. Nếu có nhiều lớp chất lỏng không trộn lẫn, mỗi lớp có ρ khác nhau, áp dụng công thức chênh áp riêng cho từng lớp rồi cộng phần tăng. Không dùng một ρ tùy chọn cho cả cột.

Treo vật bằng lực kế, đo khi vật ở ngoài nước rồi khi chìm hoàn toàn nhưng không chạm đáy hoặc thành bình. Nếu hệ đứng yên, độ giảm số chỉ bằng lực đẩy nổi, sau khi nêu ảnh hưởng lực nổi trong không khí có thể bỏ qua. Dùng thể tích phần chìm để so với ρgV. Muốn kiểm sự phụ thuộc chênh áp vào độ sâu, cần đo áp suất/chênh áp tại các độ sâu khác nhau bằng dụng cụ phù hợp và giữ cùng chất lỏng. Số đo lực nổi của vật chìm hoàn toàn không tự tăng theo độ sâu trong chất lỏng đồng nhất: chênh độ sâu giữa mặt trên và dưới của vật vẫn như cũ.