Προσδιορισμός της πυκνότητας των στερεών. Θέμα «Προσδιορισμός της πυκνότητας των στερεών με διάφορους τρόπους».

Ορισμόςπυκνότητασκληρή αναπνοήτηλλανθασμένοςμορφές

Το χαρακτηριστικό των στερεών που σημειώθηκε παραπάνω υποδηλώνει ότι ο όγκος τους δεν μπορεί να υπολογιστεί με το γινόμενο των δεδομένων που λαμβάνονται με τη μέτρηση παραμέτρων όπως το μήκος, το πλάτος κ.λπ. Αντίθετα, μπορεί να εφαρμοστεί μια άλλη μέθοδος προσδιορισμού της τιμής του V, όπως η μετατόπιση. Παραδείγματα στερεών ακανόνιστου σχήματος είναι ο βράχος, ο οποίος έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από το νερό και ο φελλός, ο οποίος είναι λιγότερο πυκνός από το νερό.

Ορισμόςπυκνότηταπέτρα.
Ο κύλινδρος μέτρησης, οι διαστάσεις του οποίου είναι επαρκείς για να τοποθετηθεί μια πέτρα, τον γεμίζει μερικώς με νερό (Εικ. 2.5, α). Σημειώστε τον όγκο V του νερού στον κύλινδρο μέτρησης και σημειώστε τον σε cm, όχι σε ml. Θα ήταν λογικό να επιλέξετε τέτοια ποσότητα νερού ώστε ο αρχικός όγκος του V 1 να εκφράζεται ως ακέραιος αριθμός, για παράδειγμα 20 ή 30 cm 3, έτσι ώστε αργότερα να είναι ευκολότερο να αφαιρεθεί. Προσδιορίστε τη μάζα της πέτρας m χρησιμοποιώντας ζυγό. Στη συνέχεια, δέστε μια κλωστή στην πέτρα και κατεβάστε την προσεκτικά στο νερό, ώστε να βυθιστεί εντελώς μέσα της. (Γιατί πιστεύετε ότι χρησιμοποιείται νήμα και όχι σύρμα;) Η στάθμη του νερού θα ανέβει και θα δείξει τον όγκο V 2 που διαβάζετε από την κλίμακα του κυλίνδρου μέτρησης. Αυτός ο όγκος είναι ο συνολικός όγκος νερού και πέτρας. Επομένως, ο όγκος V της πέτρας προσδιορίζεται από τον τύπο V = V 2 - V1.

Σημείωση. Ο όγκος του νερού που χρησιμοποιήθηκε δεν άλλαξε, αλλά η πέτρα κατέλαβε μέρος του όγκου που γέμιζε με νερό, και ως εκ τούτου η στάθμη του νερού ανέβηκε.

Η πυκνότητα μιας πέτρας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Αυτή η μέθοδος λειτουργεί μόνο για στερεά που δεν διαλύονται στο νερό. Εάν ένα διαλυτό στερεό τοποθετηθεί στο νερό, η στάθμη του νερού μπορεί να μην ανέβει καθόλου. Τα μόρια αυτού του στερεού σώματος θα κατανεμηθούν ομοιόμορφα στον όγκο και θα εισαχθούν στο «χώρο» μεταξύ των μορίων του νερού.

Φελλός. Για να προσδιοριστεί ο όγκος ενός στερεού σώματος που επιπλέει στο νερό, όπως ο φελλός, θα πρέπει να προσαρτηθεί ένας βυθιστής, ο οποίος διασφαλίζει ότι ο φελλός είναι πλήρως βυθισμένος. Γεμίστε το δοχείο αποστράγγισης με νερό και αφήστε το να ρέει προς τα έξω, έτσι ώστε η στάθμη του νερού στο δοχείο να είναι ακριβώς στο επίπεδο της αποχέτευσης (Εικ. 2.5, β). Τοποθετήστε τον κύλινδρο μέτρησης κάτω από την αποχέτευση. Στη συνέχεια, στερεώστε το νήμα στο βυθιστή και κατεβάστε το προσεκτικά στο νερό μέχρι να βυθιστεί τελείως. Ο όγκος V 1 του βυθίσματος θα προκαλέσει τη ροή ίσου όγκου νερού στο δοχείο μέτρησης. Όγκος V 1, το νερό στον κύλινδρο μέτρησης είναι ίσο με τον όγκο του βυθιστή. Στη συνέχεια, προσδιορίστε τη μάζα m του φελλού χρησιμοποιώντας μια ζυγαριά. Δέστε ένα φελλό και ένα βαρέλι και κατεβάστε αυτό το ζεύγος στερεών στο νερό σε ένα δοχείο. Το νερό θα ξεχειλίσει ξανά μέσω της αποχέτευσης στο δοχείο μέτρησης, αυτή τη φορά σε ποσότητα ίση με τον όγκο του βύσματος. Ο όγκος V 2 του νερού στον κύλινδρο μέτρησης είναι ο όγκος του φελλού και του βυθίσματος. Ο όγκος V του βύσματος υπολογίζεται με τον τύπο V = V 2 - V 1. Έτσι, η πυκνότητα του σωλήνα είναι.

Κάρτα οδηγιών #2

Εργαστήριο #1

Θέμα. ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ ΣΤΕΡΕΟΥ ΚΑΙ ΥΓΡΟΥ.

Στόχος: Προσδιορίστε την πυκνότητα στερεών και υγρών.

Εξοπλισμός: ζυγαριά με βάρη; κύλινδρος μέτρησης; κυβερνήτης; διερευνήθηκαν στερεά (ένα ξύλινο μπλοκ, ένα κομμάτι ζάχαρης, ένας μεταλλικός κύλινδρος με ένα νήμα). ένα ποτήρι με το υπό έρευνα υγρό (λεμονάδα ή μεταλλικό νερό), χύμα υλικό (άμμος).

Θεωρητική προετοιμασία:Η πυκνότητα μιας ουσίας είναι μια τιμή ίση με την αναλογία της μάζας του σώματος Μστον όγκο του V; Με άλλα λόγια, η πυκνότητα μιας ουσίας είναι μια τιμή που δείχνει πόσο ίση με τη μάζα μιας ουσίας σε μονάδα όγκου.

Η πυκνότητα μετριέται σε g/cm 3 , kg/m 3 .

Για να βρείτε την πυκνότητα μιας ουσίας, πρέπει να γνωρίζετε τη μάζα και τον όγκο του σώματος που αποτελείται από αυτήν την ουσία.

Πείραμα Νο. 1. Προσδιορισμός της πυκνότητας σωμάτων κανονικού γεωμετρικού σχήματος.

Πρόοδος:

1. Πάρτε το σώμα του σωστού γεωμετρικού σχήματος. Για παράδειγμα, ένα ξύλινο μπλοκ.

2. Χρησιμοποιήστε μια ισορροπία για να προσδιορίσετε τη μάζα του μπλοκ.

3. Προσδιορίστε τις διαστάσεις της ράβδου χρησιμοποιώντας έναν χάρακα. Υπολογίστε τον όγκο της ράβδου χρησιμοποιώντας τον τύπο:

ένα– μήκος, cm

σι– πλάτος, cm

η– ύψος, cm

4. Υπολογίστε την πυκνότητα του σώματος.

5. Επαναλαμβάνοντας τα βήματα 2-4, υπολογίστε την πυκνότητα του κύβου ζάχαρης.

Πείραμα Νο. 2. Προσδιορισμός της πυκνότητας υγρών και χαλαρών σωμάτων.

Πρόοδος:

1. Για να προσδιορίσετε τη μάζα ενός υγρού, τοποθετήστε ένα άδειο ποτήρι ζέσεως στη ζυγαριά. Ισορροπήστε τη ζυγαριά.

2. Ρίξτε υγρό σε ένα ποτήρι ζέσεως και χρησιμοποιήστε ζυγό για να προσδιορίσετε τη μάζα του.

3. Προσδιορίστε τον όγκο του χυμένου υγρού από τις διαιρέσεις του ποτηριού.

4. Υπολογίστε την πυκνότητα του υγρού.

5. Επαναλαμβάνοντας τα βήματα 1-4, προσδιορίστε την πυκνότητα του χύδην υλικού.

Πείραμα Νο. 3. Προσδιορισμός της πυκνότητας σωμάτων ακανόνιστου γεωμετρικού σχήματος.

Πρόοδος:

1. Πάρτε ένα σώμα με ακανόνιστο σχήμα. Για παράδειγμα, ένα κομμάτι πλαστελίνης ή ένα κερί παραφίνης.

2. Χρησιμοποιήστε μια ζυγαριά για να προσδιορίσετε το βάρος του σώματος.

3. Για να προσδιορίσετε τον όγκο ενός ακανόνιστου σχήματος σώματος, χρησιμοποιήστε την εμπειρία του Αρχιμήδη:

Ρίξτε νερό στο ποτήρι μέτρησης. Θυμηθείτε τον όγκο του.

Βουτήξτε το σώμα του οποίου τον όγκο θέλετε να προσδιορίσετε στο νερό. Θυμηθείτε την τιμή του όγκου του υγρού.

Υπολογίστε τη διαφορά μεταξύ των δύο τόμων (αρχικού και τελικού). Αυτή η διαφορά είναι που θα είναι ο όγκος του ακανόνιστου σχήματος σώματος.

4. Υπολογίστε την πυκνότητα του σώματος.

5. Επαναλαμβάνοντας τα βήματα 1-4, υπολογίστε την πυκνότητα του μεταλλικού κυλίνδρου.

6. Σύμφωνα με τον πίνακα των πυκνοτήτων, προσδιορίστε το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται ο κύλινδρος.

Φόρμα εργασίας:

1. Συμπληρώστε τον πίνακα:

Ερευνημένο σώμα, υγρό	Μάζα m, g	Τόμος V, cm 3	Πυκνότητα r
g/cm 3	kg / m 3
ΠΕΙΡΑΜΑ Νο 1


ΠΕΙΡΑΜΑ #2


ΠΕΙΡΑΜΑ Νο 3

2. Κάντε ένα συμπέρασμα στο οποίο μην ξεχάσετε να υποδείξετε τους παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ακρίβεια των αποτελεσμάτων.

Βεβαιωθείτε ότι το σώμα είναι αδιάβροχο, καθώς η μέθοδος που περιγράφεται περιλαμβάνει τη βύθιση του σώματος στο νερό. Εάν το σώμα είναι κοίλο ή το νερό μπορεί να το διαπεράσει, τότε δεν θα μπορείτε να προσδιορίσετε με ακρίβεια τον όγκο του χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο. Εάν το σώμα απορροφά νερό, βεβαιωθείτε ότι το νερό δεν θα το καταστρέψει. Μην βυθίζετε ηλεκτρικά ή ηλεκτρονικά αντικείμενα στο νερό γιατί αυτό μπορεί να προκαλέσει ηλεκτροπληξία ή/και ζημιά στο ίδιο το αντικείμενο.

Εάν είναι δυνατόν, σφραγίστε το σώμα σε μια αδιάβροχη πλαστική σακούλα (αφού απελευθερώσετε τον αέρα). Σε αυτή την περίπτωση, θα υπολογίσετε μια αρκετά ακριβή τιμή για τον όγκο του σώματος, αφού ο όγκος της πλαστικής σακούλας είναι πιθανό να είναι μικρός (σε σύγκριση με τον όγκο του σώματος).

Βρείτε ένα δοχείο που να χωράει το σώμα του οποίου τον όγκο υπολογίζετε.Εάν μετράτε τον όγκο ενός μικρού αντικειμένου, χρησιμοποιήστε ένα κύπελλο μέτρησης με διαβάθμιση (κλίμακα) όγκου. Διαφορετικά, βρείτε ένα δοχείο του οποίου ο όγκος μπορεί να υπολογιστεί εύκολα, όπως κυβοειδές, κύβος ή κύλινδρος (ένα ποτήρι μπορεί επίσης να θεωρηθεί κυλινδρικό δοχείο).

Πάρτε μια στεγνή πετσέτα για να ξαπλώσετε το σώμα έξω από το νερό.

Γεμίστε το δοχείο με νερό, έτσι ώστε το σώμα να μπορεί να βυθιστεί πλήρως σε αυτό, αλλά ταυτόχρονα αφήστε αρκετό χώρο μεταξύ της επιφάνειας του νερού και της πάνω άκρης του δοχείου. Εάν η βάση του σώματος έχει ακανόνιστο σχήμα, όπως στρογγυλεμένες κάτω γωνίες, γεμίστε το δοχείο έτσι ώστε η επιφάνεια του νερού να φτάσει στο κανονικό μέρος του σώματος, όπως ίσια ορθογώνια τοιχώματα.

Σημειώστε τη στάθμη του νερού.Εάν το δοχείο νερού είναι διαφανές, σημειώστε το επίπεδο στο εξωτερικό του δοχείου με έναν αδιάβροχο μαρκαδόρο. Διαφορετικά, σημειώστε τη στάθμη του νερού στο εσωτερικό του δοχείου χρησιμοποιώντας έγχρωμη ταινία.

Εάν χρησιμοποιείτε μεζούρα, τότε δεν χρειάζεται να σημειώσετε τίποτα. Απλώς σημειώστε τη στάθμη του νερού σύμφωνα με τη διαβάθμιση (κλίμακα) στο ποτήρι.

Βυθίστε το σώμα σας εντελώς στο νερό.Εάν απορροφήσει νερό, περιμένετε τουλάχιστον τριάντα δευτερόλεπτα και στη συνέχεια τραβήξτε το σώμα έξω από το νερό. Η στάθμη του νερού πρέπει να πέσει επειδή μέρος του νερού βρίσκεται στο σώμα. Αφαιρέστε τα σημάδια (σήμανση ή κολλητική ταινία) από την προηγούμενη στάθμη νερού και σημειώστε τη νέα στάθμη. Στη συνέχεια, βυθίστε ξανά το σώμα σε νερό και αφήστε το εκεί.

Εάν το σώμα επιπλέει, προσαρτήστε ένα βαρύ αντικείμενο σε αυτό (ως βυθιστής) και συνεχίστε τον υπολογισμό με αυτό.Μετά από αυτό, επαναλάβετε τον υπολογισμό αποκλειστικά με τον βυθιστή για να βρείτε τον όγκο του. Στη συνέχεια αφαιρέστε τον όγκο του μολύβδου από τον όγκο του σώματος με το βάρος προσαρτημένο και θα βρείτε τον όγκο του σώματος.

Κατά τον υπολογισμό του όγκου του βυθίσματος, προσαρτήστε σε αυτό αυτό που χρησιμοποιήσατε για να συνδέσετε τον βυθιστή στο εν λόγω σώμα (για παράδειγμα, ταινία ή καρφίτσες).

Σημειώστε τη στάθμη του νερού με το σώμα βυθισμένο σε αυτό.Εάν χρησιμοποιείτε μεζούρα, καταγράψτε τη στάθμη του νερού σύμφωνα με την κλίμακα στο κύπελλο. Τώρα μπορείτε να τραβήξετε το σώμα έξω από το νερό.

Η μεταβολή του όγκου του νερού είναι ίση με τον όγκο ενός ακανόνιστου σχήματος σώματος.Η μέθοδος μέτρησης του όγκου ενός σώματος χρησιμοποιώντας ένα δοχείο νερού βασίζεται στο γεγονός ότι όταν ένα σώμα βυθίζεται σε ένα υγρό, ο όγκος του υγρού με το σώμα που είναι βυθισμένο σε αυτό αυξάνεται κατά τον όγκο του σώματος (δηλ. , το σώμα εκτοπίζει όγκο νερού ίσο με τον όγκο αυτού του σώματος). Ανάλογα με το σχήμα του δοχείου νερού που χρησιμοποιείται, υπάρχουν διάφοροι τρόποι υπολογισμού του όγκου του νερού που εκτοπίζεται, ο οποίος είναι ίσος με τον όγκο του σώματος.

Εάν χρησιμοποιήσατε ένα κύπελλο μέτρησης, τότε έχετε καταγράψει δύο τιμές της στάθμης του νερού (τον όγκο του).Σε αυτή την περίπτωση, από την τιμή του όγκου του νερού με το σώμα βυθισμένο σε αυτό, αφαιρέστε την τιμή του όγκου του νερού πριν το σώμα βυθιστεί. Θα πάρετε τον όγκο του σώματος.

Εάν χρησιμοποιήσατε κυβοειδές δοχείο, μετρήστε την απόσταση μεταξύ των δύο σημαδιών (η στάθμη του νερού πριν βυθιστεί το σώμα και η στάθμη του νερού μετά τη βύθιση του σώματος), καθώς και το μήκος και το πλάτος του δοχείου νερού. Βρείτε τον όγκο του νερού που μετατοπίστηκε πολλαπλασιάζοντας το μήκος και το πλάτος του δοχείου, καθώς και την απόσταση μεταξύ των δύο σημαδιών (δηλαδή υπολογίζετε τον όγκο ενός μικρού ορθογώνιου παραλληλεπίπεδου). Θα πάρετε τον όγκο του σώματος.

Μην μετράτε το ύψος του δοχείου νερού. Μετρήστε μόνο την απόσταση μεταξύ των δύο σημαδιών.
Χρήση

1. Ρίξτε νερό στο ποτήρι μέχρι ένα ορισμένο επίπεδο. Κατεβάζουμε τον κύλινδρο στο ποτήρι, ενώ η στάθμη του νερού ανεβαίνει Ντμήματα. Η τιμή της διαίρεσης του ποτηριού. Βγάλτε τον κύλινδρο από το ποτήρι.

2. Κατεβάζουμε ένα συμπαγές σώμα ακανόνιστου σχήματος στο ποτήρι. Ενταση ΗΧΟΥ
, όπου n- ο αριθμός των διαιρέσεων κατά τις οποίες το νερό που εκτοπίζεται από το σώμα έχει αυξηθεί. Το απόλυτο σφάλμα μπορεί να ληφθεί
. Τότε το σχετικό σφάλμα:

3. Ζυγίστε το σώμα και προσδιορίστε τη μάζα:
;

4. Σφάλμα απόλυτης μάζας:

5. Η πυκνότητα προσδιορίζεται από τον τύπο: ρ=m/V t

Τα απόλυτα και σχετικά σφάλματα, όπως στην περίπτωση ενός κυλίνδρου, θα είναι:

Συμπέρασμα: οι τελικές τιμές για τον όγκο και την πυκνότητα του κυλίνδρου:

V c \u003d (70,690,62) cm 3

ρ c \u003d (1,560,01) cm 3

Ακανόνιστες τιμές όγκου και πυκνότητας σώματος:

V\u003d (25,250,25) cm 3

ρ \u003d (3,960,04) g / cm 3

Αξίες Vκαι ρ γράφονται μέχρι το 2ο δεκαδικό ψηφίο, γιατί ο υπολογισμός περιλαμβάνει ποσότητες (ύψος και διάμετρος) που μπορούν να προσδιοριστούν μόνο με τέτοια ακρίβεια.

Το σφάλμα όγκου ενός ακανόνιστου σχήματος σώματος σχετίζεται έμμεσα με το σφάλμα όγκου του κυλίνδρου, επομένως, το πρώτο δεν μπορεί να είναι μικρότερο από το δεύτερο. Έτσι, η καταγραφή του όγκου ενός ακανόνιστου σχήματος σώματος δεν μπορεί να θεωρηθεί σωστή.

Στην περίπτωση αυτή απαιτείται ο ακόλουθος υπολογισμός:

Αρίθμηση Νκαι nσταθερά, έχουμε  V t =  V c \u003d 0,62 cm 3,  \u003d  Vγ / V t = 2,56%, δηλ. V t \u003d (25,250,62) cm 3.

ερωτήσεις δοκιμής

Μάζα και πυκνότητα σώματος.

Προσδιορισμός όγκων σωμάτων της σωστής μορφής.

Προσδιορισμός όγκων σωμάτων ακανόνιστου σχήματος.

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας των ζυγών μοχλού.

Πώς θα αλλάξει το αποτέλεσμα του προσδιορισμού της μάζας του ίδιου σώματος στις ζυγαριές ισορροπίας όταν μεταφερθούν από τη Γη στη Σελήνη.

Εργαστηριακές εργασίες№ 5

Προσδιορισμός πυκνότητας

μέθοδος λήκυθος

Εξοπλισμός: λήκυθος, ηλεκτρικός ζυγός, απεσταγμένο νερό, υγρό δοκιμής, τεμάχια του δοκιμαστικού στερεού.

Στόχος: κατακτήστε τον προσδιορισμό της πυκνότητας με τη μέθοδο της λήκυθος, ενοποιήστε τις δεξιότητες εργασίας με ζυγαριές.

Σύντομη Θεωρία Λειτουργίας

Η λήκυθος είναι ένα δοχείο αυστηρά καθορισμένου σταθερού όγκου. Τα λυκόμετρα, σχεδόν πάντα κατασκευασμένα από γυαλί (λόγω της χαμηλής αντιδραστικότητάς του), έχουν μεγάλη ποικιλία σχημάτων.

Το λήκυθο χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό τόσο της πυκνότητας ενός υγρού όσο και της πυκνότητας ενός στερεού. Η μέτρηση της πυκνότητας με λήκυθο βασίζεται στη ζύγιση της ουσίας σε αυτό, η οποία γεμίζει το λήκυθο μέχρι το σημάδι στο λαιμό.

Η πυκνότητα ενός υγρού μπορεί να προσδιοριστεί ζυγίζοντας εναλλάξ ένα κενό λήκυθο, ένα λήκυτο με απεσταγμένο νερό και ένα λήκυθο με το υπό δοκιμή υγρό.

Έστω η μάζα του ληκόμετρου - Μ, η μάζα της λήκυθος γεμάτη με το υγρό δοκιμής είναι Μ, η μάζα της λήκυθος γεμάτη με απεσταγμένο νερό είναι Μ«, τότε η μάζα του υγρού που ερευνήθηκε θα είναι ( Μ–Μ), και η μάζα του απεσταγμένου νερού - ( Μ`–Μ). Η πυκνότητα του υγρού, λόγω της ισότητας των όγκων, προσδιορίζεται από τον τύπο:

. (5.1)

όπου ρ « είναι η πυκνότητα του απεσταγμένου νερού σε μια δεδομένη θερμοκρασία.

Όμως δεν έχουμε λάβει υπόψη το γεγονός ότι η ζύγιση γίνεται στον αέρα. Εξάγουμε τον ακριβή τύπο που λαμβάνει υπόψη την πυκνότητα του αέρα. Ας εισάγουμε τον ακόλουθο συμβολισμό: Vείναι ο εσωτερικός όγκος του λήκυτου (η χωρητικότητά του), ρ «είναι η πυκνότητα του απεσταγμένου νερού στη θερμοκρασία του πειράματος (βλ. Πίνακα Παράρτημα I), ρ είναι η πραγματική πυκνότητα του υγρού που ερευνήθηκε, ρ γ - πυκνότητα αέρα ( ρ c \u003d 0,0012 g / cm 3), ρ p είναι η πυκνότητα βάρους. Επειτα V ρθα είναι η πραγματική μάζα του υγρού που περιέχεται στο λήκυθο. V ρ«Είναι η πραγματική μάζα νερού στον ίδιο όγκο. V ρ c είναι η μάζα του αέρα που μετατοπίζεται από το υγρό δοκιμής ή το απεσταγμένο νερό από το λήκυθο.
ή
η μάζα του αέρα που μετατοπίζεται από βάρη που εξισορροπούν το υπό έρευνα υγρό ή το απεσταγμένο νερό, αντίστοιχα. Με βάση το γεγονός της ισορροπίας βαρών για το υπό έρευνα υγρό, έχουμε:

. (5.2)

Ομοίως για το απεσταγμένο νερό:

(5.3)

Σχετίζοντας την ισότητα (5.2) με την ισότητα (5.3), έχουμε:

ή, λαμβάνοντας υπόψη την (5.1):

(5.4)

Ο τύπος (5.4) σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την πυκνότητα ενός υγρού χρησιμοποιώντας ένα λήκυθο.

Εάν υπάρχει ένα στερεό με τη μορφή μεγάλου αριθμού μάλλον μικρών τεμαχίων ακανόνιστου σχήματος, αδιάλυτα στο νερό, στην περίπτωση αυτή η πυκνότητα μπορεί επίσης να προσδιοριστεί με τη μέθοδο της λήκυθος.

Αφήνω Μείναι η μάζα όσο το δυνατόν περισσότερων τεμαχίων του στερεού, η μάζα της λήκυθος με απεσταγμένο νερό Μ 1 , Μ- τη μάζα της λήκυθος με απεσταγμένο νερό και κομμάτια στερεού σώματος (όταν τοποθετείτε κομμάτια στερεού σώματος σε λήκυθο, αφαιρέστε την περίσσεια νερού που έχει ανέβει πάνω από τις γραμμές με διηθητικό χαρτί). Ο όγκος των κομματιών ενός στερεού σώματος ( Μ/ ρ 1) θα ισούται με τον όγκο του μετατοπισμένου νερού
εκείνοι.
, από όπου η πυκνότητα ενός στερεού χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η διόρθωση για τον αέρα θα είναι:

(5.5)

Εδώ ρ « είναι η πυκνότητα του απεσταγμένου νερού σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Για να λάβουμε υπόψη τη διόρθωση για τον αέρα, εισάγουμε τον ακόλουθο συμβολισμό: V είναι ο συνολικός όγκος των τεμαχίων ενός στερεού, ρ είναι η πραγματική τους πυκνότητα, ρ γ - πυκνότητα αέρα, ρ p είναι η πυκνότητα βάρους. Επειτα ( V ρ) είναι η πραγματική μάζα των κομματιών του υπό μελέτη σώματος, ( V ρ`) είναι η πραγματική μάζα νερού που μετατοπίζεται από αυτά, ( V ργ) - η μάζα του αέρα που μετατοπίζεται από κομμάτια στερεού σώματος ή νερού στον ίδιο όγκο. ( Μ/ ρ R) ρ γ - μάζα αέρα που μετατοπίζεται από βάρη που εξισορροπούν τα κομμάτια.
- η μάζα του αέρα που μετατοπίζεται από βάρη που εξισορροπούν το νερό. Εξ ου και για τα υπό μελέτη κομμάτια του σώματος

Ομοίως για το νερό: (5.7)

Διαιρώντας την ισότητα όρου προς όρο (5.6) με (5.7), προκύπτει

όπου
(5.8)

Η έκφραση (5.8) καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της πυκνότητας ενός στερεού με τη μέθοδο της λήκυθος.

Ασκηση:

1. Σκεφτείτε την πορεία και περιγράψτε το σχέδιο του πειράματος (το αντικείμενο μελέτης ορίζεται από τον δάσκαλο).

2. Ετοιμάστε ένα έντυπο αναφοράς.

5. Ετοιμάστε μια αναφορά.

Στη βιομηχανία και τη γεωργία, υπάρχει ανάγκη να γνωρίζουμε την πυκνότητα των ουσιών που χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, οι εργάτες σκυροδέματος υπολογίζουν τη μάζα και τον όγκο του σκυροδέματος από την πυκνότητά του όταν ρίχνουν θεμέλια, κολώνες, τοίχους, στηρίγματα γεφυρών, πλαγιές, φράγματα κ.λπ. Η πυκνότητα μιας ουσίας είναι μια φυσική ποσότητα που χαρακτηρίζει τη μάζα ενός σώματος διαιρούμενη με τον όγκο του.

Υποτίθεται ότι το σώμα είναι στερεό, χωρίς κενά και ακαθαρσίες άλλης ύλης. Αυτή η τιμή για διάφορες ουσίες αντικατοπτρίζεται στους πίνακες αναφοράς. Αλλά είναι ενδιαφέρον να γνωρίζουμε πώς συμπληρώνονται τέτοιοι πίνακες, πώς προσδιορίζεται η πυκνότητα άγνωστων ουσιών. Οι απλούστεροι τρόποι προσδιορισμού της πυκνότητας των ουσιών:

Για υγρά με υδρόμετρο?

Για υγρά και στερεά με μέτρηση όγκου και μάζας και υπολογισμού με τύπο.

Μερικές φορές, λόγω του ακανόνιστου σχήματος των σωμάτων ή του μεγάλου μεγέθους τους, είναι δύσκολο ή και αδύνατο να προσδιοριστεί ο όγκος τους χρησιμοποιώντας χάρακα ή ποτήρι. Τότε τίθεται το ερώτημα, πώς να προσδιορίσουμε την πυκνότητά τους χωρίς να καταφύγουμε στη μέτρηση του όγκου ή δεν υπάρχει τρόπος να προσδιοριστεί η μάζα μιας ουσίας;

Σκοπός της εργασίας: Η επίλυση πειραματικών προβλημάτων για τον προσδιορισμό της πυκνότητας διαφόρων ουσιών.

Καθήκοντα: 1) Να μελετήσει διάφορες μεθόδους για τον προσδιορισμό της πυκνότητας μιας ουσίας που περιγράφεται στη βιβλιογραφία

2) Μετρήστε την πυκνότητα ορισμένων ουσιών με μεθόδους που προτείνονται στη βιβλιογραφία και αξιολογήστε τα όρια σφάλματος κάθε μεθόδου

3) Προσδιορίστε την πυκνότητα της άγνωστης ουσίας με βάση τις προσδιορισμένες μεθόδους.

4) Παρουσιάστε με τη μορφή πινάκων την πυκνότητα των διαλυμάτων αλατιού, ζάχαρης και

4 θειικός χαλκός διαφόρων συγκεντρώσεων.

Υλικά και μεθοδολογία έρευνας: Η έρευνα διεξήχθη με κοινές ουσίες: διάλυμα άλατος 10%, διάλυμα θειικού χαλκού 10%, νερό, αλουμίνιο, χάλυβας κ.λπ. Για μετρήσεις χρησιμοποιήθηκαν όργανα 4ης τάξης ακρίβειας: ζυγαριές με βάρη, υδρόμετρο, επικοινωνία δοχεία από ένα υγρό μανόμετρο, καθώς και ένα σύνολο θερμιδομετρικών σωμάτων. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου (20-250C), στους χώρους του σχολείου, στην αίθουσα φυσικής.

5 11. 3. Προσδιορισμός της πυκνότητας ενός υγρού α) Η μέθοδος ζύγισης σώματος σε αέρα και άγνωστου υγρού

Σκοπός: Προσδιορισμός της πυκνότητας ενός υγρού (διάλυμα θειικού χαλκού). Η πυκνότητα ρ0 του νερού είναι 1000 kg/m.

Συσκευές: Ένα δυναμόμετρο, ένα νήμα, ένα δοχείο με νερό, ένα δοχείο με ένα άγνωστο υγρό, ένα σώμα από ένα σύνολο θερμιδομετρικών σωμάτων.

Πρόοδος εργασίας: Με δυναμόμετρο προσδιορίζουμε το βάρος του σώματος σε αέρα (Ρ1), σε νερό (Ρ2) και σε άγνωστο υγρό (Ρ3).

FA=ρgV - δύναμη

Αρχιμήδης Η Αρχιμήδειος δύναμη που ενεργεί σε ένα σώμα στο νερό είναι

FA=P1-P2 και σε άγνωστο υγρό:

Σύμφωνα με το νόμο του Αρχιμήδη, γράφουμε

P1-P2=ρ0Vg, (1)

Λύνοντας το σύστημα των εξισώσεων (1) και (2), βρίσκουμε την πυκνότητα του άγνωστου ρευστού:

ρ=(P1-P3)/Vg, V=(P1-P2)/ρ0g, ρ=(P1-P3/P1-P2)ρ0.

ρ= (1H-0,6H/1H-0,7H)1000 kg/m3 = 400H kg/m3/0,3H=1333,(3) kg/m3 β) Μέθοδος σύγκρισης πυκνότητας νερού

Εξοπλισμός: Δοχεία επικοινωνίας κατασκευασμένα από γυάλινους σωλήνες (με ζυγαριά), λαστιχένιο σωλήνα, ποτήρι ζέσεως, πιπέτα, φιάλες (ή γυάλινα βάζα) με διάφορα υγρά.

Πρόοδος εργασίας: 1. Ένα λάστιχο τοποθετείται στο ένα άκρο των συγκοινωνούντων δοχείων.

6 σωλήνας (έχοντας προηγουμένως σφίξει τον τελευταίο έτσι ώστε ο αέρας να μην εισέρχεται στα δοχεία επικοινωνίας μέσω αυτού).

2. Ρίξτε το υγρό δοκιμής σε δοχεία επικοινωνίας με μια πιπέτα (μέχρι ένα ορισμένο επίπεδο).

3. Ρίξτε (μέχρι ένα ορισμένο επίπεδο) απεσταγμένο νερό σε ένα ποτήρι.

4. Το ελεύθερο άκρο του ελαστικού σωλήνα βυθίζεται (στο κάτω μέρος) σε ένα ποτήρι ζέσεως (Εικ. 1). Σε αυτήν την περίπτωση, το επίπεδο του υγρού στα γόνατα των συγκοινωνούντων αγγείων θα αλλάξει (έστω h1 η διαφορά στα επίπεδα στα γόνατα)

5. Το εξεταζόμενο υγρό χύνεται έξω από το δοχείο επικοινωνίας και αντί αυτού, αποσταγμένο νερό χύνεται στο προηγούμενο επίπεδο.

6. Αφού ρίξετε νερό από το ποτήρι, ρίξτε το υγρό δοκιμής σε αυτό μέχρι το προηγούμενο επίπεδο.

7. Βυθίστε ξανά το ελεύθερο άκρο του ελαστικού σωλήνα στο ποτήρι και βρείτε ξανά τη διαφορά στάθμης.

Δεδομένου ότι το ύψος της στάθμης του υγρού είναι αντιστρόφως ανάλογο της πυκνότητάς του, μπορούμε να γράψουμε: h1/h2 = ρx/ρv, ή ρΒ=h2ρΒ/h1, όπου ρΒ και ρΧ είναι οι πυκνότητες του απεσταγμένου νερού και του υπό έρευνα υγρού, αντίστοιχα.

h1= 3,5 cm h2= 5 cm

ρX= 5 cm / 3,5 cm 1000kg/m3 = 1428 kg/m3

Έτσι, γνωρίζοντας την πυκνότητα του υγρού, μπορούμε να μάθουμε τι είδους υγρό έχουμε ερευνήσει. Στην περίπτωση αυτή, πρόκειται για θειικό χαλκό.

7 2. Προσδιορισμός της πυκνότητας στερεού σώματος α) Μέθοδος ζύγισης δείγματος σε αέρα και νερό

Εξοπλισμός: Ζυγαριά με βάρος, ποτήρι 0,5 l, κλωστές και κομμάτια σύρματος, δείγματα δοκιμής (τεμάχια αλουμινίου, κασσίτερος, γρανίτης, ξύλο, πλάκα πλεξιγκλάς, πώμα από φελλό).

Μέθοδος εκτέλεσης της εργασίας: Η προτεινόμενη μέθοδος σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την πυκνότητα οποιασδήποτε ουσίας (που έχει πυκνότητα μεγαλύτερη ή μικρότερη από αυτή του νερού) ζυγίζοντας ένα δείγμα σε αέρα και νερό.

Έστω m1 η μάζα του υπό μελέτη σώματος. Στη συνέχεια, το βάρος του σε αέρα μπορεί να βρεθεί ως εξής:

P =m1g, (1) όπου g είναι η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης. Αυτό το σώμα βυθισμένο στο νερό έχει βάρος

Εδώ FA είναι η Αρχιμήδειος δύναμη:

(V είναι ο όγκος του νερού που εκτοπίζεται από το σώμα, ρB είναι η πυκνότητά του).

Εξισορροπώντας τη ζυγαριά, παίρνουμε:

P2=m2g, (4) όπου ta είναι η μάζα των βαρών που πρέπει να τοποθετηθούν στο αριστερό ταψί για να ισορροπήσει η ζυγαριά. Από (1) - (4) παίρνουμε: m2=m1-ρvV (5)

Δεδομένου ότι ο όγκος V είναι ίσος με τον όγκο του σώματος που είναι βυθισμένο στο νερό, μπορούμε να γράψουμε:

V=m1/ρx (6) όπου ρx είναι η πυκνότητα της ουσίας που αποτελεί το υπό μελέτη σώμα. Από τις (5) και (6) βρίσκουμε:

ρx=m1/(m1-m2)ρin (7)

Εντολή εργασίας:

/. Η πυκνότητα των σωμάτων που μελετήθηκαν είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του νερού.

1. Προσδιορίστε τη μάζα m1 του υπό μελέτη σώματος.

2. Δέστε το υπό δοκιμή σώμα με μια κλωστή στο αριστερό ταψί της ζυγαριάς και χαμηλώστε το σε ένα ποτήρι νερό (μέχρι να βυθιστεί τελείως).

3. Στο ίδιο κύπελλο τοποθετούνται βάρη μάζας m2, τα οποία είναι απαραίτητα για την εξισορρόπηση της ζυγαριάς.

4. Σύμφωνα με τον τύπο (7), προσδιορίζεται η πυκνότητα ρx του εξεταζόμενου σώματος. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων καταχωρούνται στον πίνακα 1.

Τραπέζι 1

Ουσία m1, 10-3 m2, 10-3 ρx, 103 ρy, 103 ε, %

kg kg kg m-3 kg m-3

Αλουμίνιο 21,85 13,65 2,664 2,698 1,2

Tin 62,4 53,85 7,2982 7,298 0,003

Γρανίτης 17,35 10,75 2,628 2,5-3 5

Πλεξιγκλάς 3,75 0,75 1,23 1,18 4,2

ΙΙ. Η πυκνότητα των σωμάτων που μελετήθηκαν είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού.

1. Μετρήστε τη μάζα m1 του εξεταζόμενου σώματος.

2. Το σώμα είναι στερεωμένο στο αριστερό ταψί της ζυγαριάς με τρία κομμάτια χάλκινου σύρματος (διάμετρος 0,5 - 0,7 mm, δύο τεμάχια μήκους 10 - 15 cm, ένα -30 - 35 cm). Για να γίνει αυτό, τα άκρα τους συστρέφονται σε μια δέσμη, στην οποία ενισχύεται μια χαλύβδινη βελόνα (ή ένα κομμάτι σκληρού μυτερού σύρματος) και τα πάνω άκρα των κοντών συρμάτων συνδέονται στις προεξοχές της λεκάνης ζύγισης (Εικ. 2 ).

Ισορροπήστε τη ζυγαριά. Στη συνέχεια, το σώμα της δοκιμής τρυπιέται στη βελόνα.

3. Το σώμα βυθίζεται πλήρως στο νερό, και βάρη μάζας m2 προστίθενται στο αριστερό τηγάνι της ζυγαριάς και επιτυγχάνεται η ισορροπία της ζυγαριάς. Σύμφωνα με τον τύπο

ρx=m1/(m1+m2)ρx βρείτε την πυκνότητα του υπό μελέτη σώματος. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων καταχωρούνται στον πίνακα 2.

πίνακας 2

ουσία m3,10-3 m2,10-3 kg px, 103 kgm-3 ρy, πίν. ε,%

Ξύλο Φελλού 3,7 22,5 0,14 0,2 30

20 25 0,44 0,45 2,2 β) Μέθοδος με βάση τις συνθήκες πλοήγησης τηλ.

Εξοπλισμός: ένα κομμάτι πλαστελίνη, ένα κυλινδρικό δοχείο με νερό

(ρ = 1 g/cm3), χάρακας.

Πρόοδος εργασίας: 1. Βυθίστε ένα κομμάτι πλαστελίνης σε ένα δοχείο με νερό και μετρήστε τη μεταβολή της στάθμης h1 του υγρού στο δοχείο με ένα χάρακα.

2. φτιάχνουμε ένα “βάρκα” από πλαστελίνη και το αφήνουμε να επιπλέει σε ένα σκεύος με νερό. Και πάλι, μετράμε τη μεταβολή στο επίπεδο h2 του υγρού.

3. Βρίσκουμε την πυκνότητα της πλαστελίνης σύμφωνα με τον τύπο:

ρplast =mplast/Vplast = ρSh2 / Sh1 = ρΒh2/h1

ρplast = ρΒh2/h1 h1 = 2mm h2 = 4mm

ρπλαστ =1000 kg/m3 4mm / 2mm = 2000 kg/m3

Προσδιορισμός της πυκνότητας μιας άγνωστης ουσίας

Σκοπός: Να προσδιορίσετε την πυκνότητα μιας άγνωστης ουσίας Χ στη στερεή κατάσταση. Η ουσία Χ δεν διαλύεται στο νερό και δεν εισέρχεται σε χημικές αντιδράσεις μαζί της.

Εξοπλισμός: Γυάλινο ποτήρι με νερό, δοκιμαστικός σωλήνας, χάρακα μέτρησης, άγνωστη ουσία Χ σε μορφή μικρών τεμαχίων.

Πρόοδος εργασίας: Αρχικά τοποθετούμε μόνο την άγνωστη ουσία Χ στον δοκιμαστικό σωλήνα και σημειώνουμε το βάθος H της βύθισης του δοκιμαστικού σωλήνα. Στη συνέχεια αφαιρούμε την ουσία Χ από τον δοκιμαστικό σωλήνα και ρίχνουμε τόσο πολύ νερό ώστε το βάθος βύθισης Η στο δεύτερο πείραμα να είναι ακριβώς το ίδιο με το πρώτο πείραμα. Σε αυτήν την περίπτωση, η μάζα του νερού mv στον δοκιμαστικό σωλήνα στο δεύτερο πείραμα είναι ίση με τη μάζα mx της άγνωστης ουσίας στο πρώτο πείραμα: mv = mX

Η πυκνότητα ρX μιας ουσίας Χ μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση ρX=mX/VX = mВ/VX για τη μείωση πιθανών σφαλμάτων μέτρησης κατά τον προσδιορισμό του βάθους H βύθισης ενός δοκιμαστικού σωλήνα, χρησιμοποιούμε την ακόλουθη μέθοδο.

Ρίξτε αρκετό νερό στο ποτήρι, ώστε το επίπεδο του να είναι περίπου 1 εκ. κάτω από το χείλος. Φορτώνοντας τον δοκιμαστικό σωλήνα με άγνωστη ουσία Χ σε μικρές μερίδες, θα επιτύχουμε ένα τέτοιο βάθος βύθισής του στο οποίο το άνω άκρο του δοκιμαστικού σωλήνα ήταν στο επίπεδο του άνω άκρου του δοχείου. Αυτή η θέση του δοκιμαστικού σωλήνα μπορεί να προσδιοριστεί με μεγάλη ακρίβεια χρησιμοποιώντας έναν χάρακα τοποθετημένο στην κορυφή του ποτηριού.

Αφού αντικαταστήσουμε την άγνωστη ουσία με νερό, θα πετύχουμε ακριβώς το ίδιο βάθος βύθισης του δοκιμαστικού σωλήνα, προσθέτοντας σταδιακά νερό σε αυτόν.

Ας μετρήσουμε το ύψος h1 της στάθμης του νερού στον δοκιμαστικό σωλήνα. Ο όγκος του νερού στον δοκιμαστικό σωλήνα είναι

VВ= Sh1, όπου S είναι η περιοχή της εσωτερικής διατομής του δοκιμαστικού σωλήνα. Ας βάλουμε την άγνωστη ουσία που χρησιμοποιήθηκε νωρίτερα στο πείραμα σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα με νερό και ας μετρήσουμε το ύψος της στάθμης του νερού h2 σε αυτόν. Ο όγκος της ουσίας Vx εκφράζεται ως προς το εμβαδόν S της εσωτερικής διατομής του δοκιμαστικού σωλήνα και τη μεταβολή του ύψους της στάθμης του νερού h2 - h1 στον δοκιμαστικό σωλήνα όταν η ουσία κατεβαίνει στο νερό:

Η πυκνότητα της ύλης ρX είναι ίση με

ρX = mX/VX = mВ/VX = ρВVВ/VX=ρВSh1/(S(h2-h1)),

ρX = ρΒh1/(h2-h1).

h1=3. 3 cm h2= 3,8 cm

ρX = 1000kg/m3

ρX =1000kg/m3 3,3cm/(3,8cm-3,3cm)=3,3cm

1000 kg/m3 / 0,5 cm = 6,6 cm 1000 kg/m3 = 6600 kg/m3

Συγκρίνοντας το αποτέλεσμά μας με τα δεδομένα του πίνακα, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η άγνωστη ουσία είναι ο ψευδάργυρος.

Προσδιορισμός της πυκνότητας υγρών διαφορετικών συγκεντρώσεων

Σκοπός: Προσδιορισμός της πυκνότητας διαλυμάτων αλατιού, ζάχαρης και θειικού χαλκού διαφορετικών συγκεντρώσεων. Δημιουργήστε πίνακες με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν. Εξοπλισμός: Ζυγαριά με βάρη, δοκιμαστικός σωλήνας (250 ml), κύπελλο αλουμινίου.

Ουσίες: Ζάχαρη, αλάτι, μπλε βιτριόλι. Πρόοδος εργασίας: α) Διάλυμα αλατιού

Για να λάβετε ένα διάλυμα με διαφορετικές συγκεντρώσεις, πρέπει να προσθέσετε ένα κουταλάκι του γλυκού (5,6 g) αλάτι στο νερό. Μετά από κάθε κουτάλι, πρέπει να μετρήσετε το βάρος και τον όγκο του διαλύματος που προκύπτει, δεδομένου ότι m φλιτζάνι \u003d 44,75 g.