ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ПЛЪТНОСТТА НА ТВЪРДИ ТЕЛА И ТЕЧНОСТИ С ПИКНОМЕТЪР
Теоретична част
Под плътност на хомогенно тяло ρ се разбира масата на тялото в единица обем
(1)
и се измерва в kg/m3 .
Плътността е параметър, характеризиращ веществото, от което е направено тялото. Тя зависи от температурата на телата и налягането, при което се намират. По тази причина в таблици се дават стойностити на плътността при определена температура и налягане.
Определяне на плътността на твърди тела
-
С мензура
Определянето на плътността по формула (1) се свежда до определяне на масата и обема на тялото. Масата се определя чрез теглене с необходимата точност. За определяне на обема тялото се пуска в напълнена до някакво деление с вода мензура. Нивото на водата в мензурата се покачва до ново деление. Разликата между двете нива на водата дава обема на тялото. Ако тялото е по-голямо, се напълва по-широк съд с вода, който в горната част има отвор, под който се поставя мензура (фиг.1). Първоначално водата е до отвора, след поставяне на тялото в мензурата изтича обем вода, равен на обема на тялото.
фиг.1
Понеже сечението на мензурата е сравнително голямо, отчитането на обема с нея става със сравнително голяма грешка, поради което този метод не е достатъчно точен.
-
С пикнометър
Пикнометърът представлява малка стъклена колбичка (фиг.2), снабдена с шлифована запушалка, по дължитата на която е прекарана капилярна тръбичка, на която е нанесен белег.
фиг.2
За да се определи плътността ρ на твърдо тяло с пикнометър е необходимо първо тялото да се притегли на достатъчно точна везна. Нека масата му е m. Напълва се пикнометърът догоре с дестилирана вода (част от водата излиза през капилярния отвор на запушалката). С тънки изрезки от филтърна хартия се попива част от водата в капилярката, така че нивото й да дойде точно до белега. Подсушава се пикнометърът добре с филтърна хартия и се притегля на везната. Нека масата на пикнометъра с водата е m1. Маха се запушалката и се пуска внимателно тялото в пикнометъра. Поставя се запушалката и отново с изрезки от филтърна хартия се установява водата до белега, подсушава се пикнометъра и се притегля на везната. Нека масата на пикнометъра с тялото и водата е m2. Масата на изместената от тялото вода ще бъде m+ m1- m2 . Ако с ρ1 означим плътността на водата при температурата на опита (взема се от таблица), обемът V на изместената вода (той е равен на обема на твърдото тяло), съгласно (1) ще бъде:
(2)
Тогава за плътността ρ на твърдото тяло се получава:
(3)
Предимствата на този метод са свързани с висока точност на измерването, поради малката площ на течността в капилярната тръбичка.
Грешки
Относителната грешка на ρ се получава от (3) и ще бъде
(4)
където е точността на везната. От (4) се определя абсолютната грешка и оттам интервалът ± , в който лежи истинската стойност на .
Данните се нанасят в таблица.
g
|
g
|
g
|
kg/m3
|
kg/m3
|
kg/m3
|
±
kg/m3
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяне плътността на течности
Плътността на течностти може да се определи със същия пикнометър. За целта добре изсушеният пикнометър се притегля на везна – нека масата му е m. След това той се пълни с изследваната течност (спирт), на която ще определяме плътността ρ. По познатия начин с изрезки от филтърна хартия се докарва нивото на течността до белега. След подсушаване се притегля пикнометъра със изследваната течност - маса . После пикнометърът се изпразва, изплаква се с дестилирана вода и се напълва с такава. Отново се установява нивото на водата до белега. Така се постигат еднакви обеми на изследваната течност и водата. Подсушава се пикнометърът с водата и се притегля –маса . Означаваме с плътността на водата при стайна температура (взема се от таблица). Предвид (1) и по аналогия с предната задача (равенство на обемите) може да се запише:
(5)
Грешки
Относителната грешка на ρ се получава от (5) и ще бъде:
(6)
където е точността на везната. От (6) се определя абсолютната грешка и оттам интервалът ± , в който лежи истинската стойност на .
Данните се нанасят в таблица.
g
|
g
|
g
|
kg/m3
|
kg/m3
|
kg/m3
|
±
kg/m3
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗАБЕЛЕЖКА:
Още по-точно плътността на течности се определя с пикнометъра на Оствалд-Шпренкел (фиг.3), който е значително по-лек от вече представения и има друга форма. Принципно идеята е същата и получените формули са същите, но грешката е по-малка.
фиг.3
Сподели с приятели: |