TEMAT : WYZNACZANIE GĘSTOŚCI ZA POMOCĄ PIKNOMETRU

1. Cel ćwiczenia:

a) zapoznanie się z techniką ważenia na wadze analitycznej półautomatycznej,

b) wyznaczanie gęstości ciała stałego za pomocą piknometru.

2. Wstęp teoretyczny

*

Najczęściej stosowaną w laboratorium wagą jest waga analityczna o równo-

ważeniu półautomatycznym odważnikowo-włącznikowo-uchylna (z miano-

waną podziałką uchylną). Półautomatyczna waga analityczna jest przyrządem

pomiarowym o budowie wyjątkowo precyzyjnej.Obsługa jej wymaga szcze-

gólnej ostrożności.Wszystkie czynności związane z ważeniem,takie jak nakła-

danie i zdejmowanie ciała bądź odważników,dokonuje się na wadze zaareto-

wanej.Podczas ważenia szafka wagi powinna być zamknięta w celu uniknięcia

szkodliwych wpływów prądu i zmian temperatury.Masa ciała ważonego za

pomocą wagi analitycznej równa się sumie mas odważników nakładanych rę-

cznie i odważników nakładanych mechanicznie("koników")oraz wskazania

odczytanego na podziałce uchylnej.

*

Gęstość jest cechą określoną jako stosunek masy m do jej objętości V

Jednostką gęstości w układzie SI jest:

Gęstość
i ciężar właściwy
są związane zależnością:

gdzie g-miejscowe przyspieszenie ziemskie

Jednostką ciężaru właściwego w układzie SI jest:

Gęstość ciała zależy od temperatury.Zależność tę wyraża wzór:

w którym:

-gęstość w rozważanej temperaturze T

-gęstość w temperaturze To

-współczynnik objętościowy rozszerzalności termicznej

=T-To

Z zależności tej widać, że gęstość ciał maleje ze wzrostem temperatury,

jeżeli
jest dodatnia. Dla małych zmian temperatury wykres tej zależności

przedstawia się następująco:

*

Istnieje wiele metod wyznaczania gęstości ciał. Niektóre z nich opierają się

na prawie Archimedesa.Na podstawie prawa Archimedesa gęstość wyzna-

cza się za pomocą wagi hydrostatycznej ,wagi Jolly'ego,wagi Mohra,aero-

metru,piktometru. Często stosuje się inne metody wyznaczania gęstości,np.

przez bezpośredni pomiar masy objętości albo za pomocą naczyń połączo-

nych.

*

Jedną z podstawowych metod laboratoryjnych wyznaczania gęstości ciał

stałych jest metoda piknometryczna.

Piknometr jest to szklana kolba o specjalnym kształcie z dokładnie doszlifo-

wanym korkiem, w którym znajduje się kanalik .

Za pomocą piknometru można wyznaczyć gęstość ciał stałych nie rozpu-

szczających się w cieczy o znanej gęstości.Należy określić masę m ciała

stałego oraz jego objętość V. Masę ciała wyznaczymy w sposób następują-

cy: Jeśli do piknometru całkowicie napełnionego cieczą o znanej gęstości

(np. wodą) włożymy badane ciało stałe,to część wody wypłynie na zewnątrz

piknometru.Objętość wody wypartej przez to ciała jest równa objętości

badanego ciała stałego.Czyli:

V-objętość badanego ciała stałego

-masa wody wypartej przez badane ciało

Masa

-masa piknometru wypełnionego wodą

-masa badanego ciała

-masa piknometru wypełnionego wodą i badanym ciałem

Zależność na gęstość ciała stałego:

3. Przebieg pomiarów.

*

Przygotowanie półautomatycznej wagi analitycznej do ważenia:

1.Przed ważeniem na wadze analitycznej należy zważyć ciało na wadze labora-

toryjnej z dokładnością do 1g.

2.Na poziomicy sprawdzić ustawienie wagi,wypoziomować wagę.

3.Podłączyć wagę do prądu zmmiennego 220V przez transformator.

4.Odaretować wagę.

5.Wyregulować ostrożność obrazu skali w okienku odczytowym z podziałką

uchylną.

6.Ustawić położenie zerowe skali za pomocą pokrętła.

7.Zaaretować wagę

8.Czułość wagi obliczono ze wzoru:

Czułość wagi-1 podziałka=0,2[mg]

*

Za pomocą wagi analitycznej półautomatycznej wyznaczyć masę piknometru

(wraz z korkiem)
po uprzednim przemyciu wodą destylowaną,przepłuka-

niu denaturatem i osuszeniu.Następnie wyznaczyć masę piknometru z granulka-

-mi,
,
,uzupełnić piknometr z granulkami wodą destylowaną

i wyznaczyć jego masę
,wyznaczyć masę piknometru z wodą destylowaną

,wszystkie pomiary należy poprzedzić zważeniem masy wstępnej na wadze

laboratoryjnej.Pomiary powtórzyć dla 3/4 ilości granulek.

4. Obliczenia

100% ilości granulek

Lp.	masy	masa wstępna [g]	masa właściwa [kg]
1	m1	21,2	0,0212
2	m4	28,05	0,0286
3	m=m4-m1	-------	0,00739
4	m5	49,5	0,0499
5	m3	44,65	0,0445

75% ilości granulek

Lp.	masy	masa wstępna [g]	masa właściwa [kg]
1	m5	48,750	0,0269
2	m4	26,950	0,0487
3	m=m4-m1	-------	0,00578

(Masa wstępna-masa na wadze laboratoryjnej)

(Masa właściwa-masa na wadze półautomatycznej analitycznej)

Objętość wody wypartej przez ciało jest równa objętości badanego ciała.Zatem

V-objętość badanego ciała stałego

-gęstość wody w temperaturze

-masa wody wypartej przez badane ciało

Masa:

-masa piknometru wypełnionego wodą i badanym ciałem

-masa badane4go ciała

-masa piknometru wypełnionego wodą

Gęstość ciała stałego:

5. Dyskusja błędów.

Błędy obliczamy metodą różniczki zupełnej:

Błędy poszczególnych pomiarów są równe dokładności ważenia-

6.Wnioski.

Błędy pomiarowe są dość duże , ponieważ mógł wystąpić błąd paralaksy podczas odczytu wartości zmierzonych , uważam , że duży wpływ na błąd mogły mieć warunki zewnętrzne jak: poruszenie stołem czy też zanieczyszczenie przyrządów pomiarowych , zmiany temperatury i wilgotności powietrza. Na błędy składają się też błedy odważników , błędy spowodowane nierównością ramion wagi wpływem sił wyporu powietrza, na błąd wpływa wysuszenie piknometru.

Błąd obliczony ze wzoru
w obu przypadkach dla 100% granulek i dla 75% granulek jest podobny. Mimo tego błąd
jest duży,spowodowany wyżej wymienionymi błedami. Granulki zostały wykonane ze szkła ołowiowego.

11

---