Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej im. prof. A. Meissnera w Ustroniu

LABORATORIUM FIZYCZNE

ĆWICZENIE nr 1

Wyznaczanie gęstości cieczy i ciał stałych

WPROWADZENIE

Gęstość ρ jest stosunkiem masy ciała m do jego objętości V:

Podstawową jednostką gęstości w układzie SI jest [kg/m³]

Najprostsza metoda wyznaczania gęstości brył polega na bezpośrednim pomiarze masy
i objętości tzw. bezpośredni pomiar gęstości. Objętość brył o regularnych kształtach wyznacza się z pomiarów geometrycznych, które podobnie jak i masę można bezpośrednio zmierzyć. Gęstość brył o nieregularnych kształtach oraz gęstość cieczy wyznacza się tzw. metodami pośrednimi. Jedna z pośrednich metod wyznaczanie gęstości opiera się na pomiarach przy użyciu piknometru. Istnieją różne typy piknometrów. Najczęściej spotykaną formę stanowi szklana kolba o pojemności około 50 cm³ zamknięta dokładnie doszlifowanym korkiem, w którym znajduje się kapilarny otwór. Piknometr służy do wyznaczanie gęstości względnej zarówno ciał stałych jak i cieczy.

Wzór na wyznaczenie gęstości ciała stałego:

=
(1.1)

gdzie, m- masa badanego ciała

m₁- masa piknometru wypełnionego wodą destylowaną

m₃- masa piknometru wypełnionego badanym ciałem i wodą destylowaną

ρ₁ - gęstość wody destylowanej w temperaturze otoczenia

Wzór na wyznaczenie gęstości badanej cieczy:

(1.2)

gdzie, m₀- masa pustego piknometru

m₁- masa piknometru wypełnionego wodą destylowaną

m₂- masa piknometru wypełnionego badaną cieczą

ρ₁ - gęstość wody destylowanej w temperaturze otoczenia

ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WSTĘPNEGO

• Gęstość ciał, objętość ciał (wzory i jednostki)

• Bezpośrednie i pośrednie metody wyznaczanie gęstości ciał stałych i cieczy

• Prawo Archimedesa

• Zasady ważenia, wagi

APARATURA

waga analityczna, zestaw ciał stałych do wyznaczania gęstości metodą bezpośrednią, piknometr, suwmiarka, śruba mikrometryczna

WYKONANIE ĆWICZENIA

1. Zapoznać się z regułami ważenia na wadze analitycznej ( dołączone do instrukcji )

2. Wyznaczyć masę pustego piknometru m₀

3. Napełnić piknometr wodą destylowaną, dokładnie osuszyć zewnętrzne ścianki. Wyznaczyć masę piknometru wypełnionego wodą destylowaną m₁

4. Wyznaczyć masę badanych ciał stałych m_i ( i - badane ciało stałe)

5. Włożyć badane ciało stałe do piknometru. Piknometr zakorkować, po wypłynięciu nadmiaru wody piknometr dokładnie osuszyć. Wyznaczyć masę piknometru
   z badanym ciałem m₃. Wyjąć ciało stałe z piknometru, ponownie napełnić piknometr wodą destylowaną.

6. Czynności z punktu 5 powtórzyć dla wszystkich badanych ciał stałych.

7. Opróżnić piknometr, starannie wysuszyć wnętrze. Napełnić piknometr badaną cieczą. Wyznaczyć masę piknometru wypełnionego badaną cieczą m₂. Badaną ciecz wylać do naczynia, piknometr dokładnie umyć i osuszyć.

8. Czynności z punktu 7 powtórzyć dla wszystkich badanych cieczy.

9. Odczytać temperaturę otoczenia.

10. Po zakończeniu pomiarów dokładnie uporządkować stanowisko pracy.

OPRACOWANIE WYNIKÓW

1. Odczytać z tablic gęstość wody destylowanej w temperaturze otoczenia.

2. Obliczyć gęstość każdego badanego ciała stałego korzystając ze wzoru 1.1 Oszacować niepewność pomiarową

3. Obliczyć gęstość każdej badanej cieczy korzystając ze wzoru 1.2 Oszacować niepewność pomiarową

4. Porównać otrzymane wyniki z wartościami tablicowymi

UWAGA: Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:

• stronę tytułową

• cześć teoretyczną (około 1 strona A4)

• wyniki pomiarów podpisane przez prowadzącego

• obliczenia, wykresy

• dyskusje dokładności pomiarów

• porównanie otrzymanych wyników z danymi tablicowymi

• literatura

LITERATURA

Henryk Szydłowski: PRACOWNIA FIZYCZNA, PWN

Tadeusz Dryński: ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI, PWN

Zasady ważenia na wadze analitycznej

Do oznaczania masy służą wagi. Wagi o dużej dokładności dzieli się na:

- analityczne o nośności najczęściej 200 g i czułości 0,1 mg

- półmikroanalityczne o nośności zwykle 100 g i czułości 0,01 mg

- mikroanalityczne o nośności 30 g i czułości 0,001 mg

Zasada działania wszystkich wymienionych wag jest jednakowa. Jest to zasada dźwigni równoramiennej. Na belce opartej w środku na ostrzu (pryzmacie), w równych odległościach od punktu podparcia zawieszone są również na pryzmatach szalki (szalka). Na jednej z nich (po prawej ręce ważącego) umieszcza się odważniki (w przypadku wag jednoszalkowych nie ma potrzeby stosowania odważników), a na drugiej przedmiot ważony. Do belki centralnie przymocowana jest wskazówka, co pozwala obserwować na skali zrównoważenie szalek. Każda waga wyposażona jest w urządzenia umożliwiające pionowe ustawienie jej głównego słupa (pion lub libella).

Wagi analityczne wyposażone są w urządzenie aretujące tzn. unieruchamiające je poprzez podparcie szalek. Wagę odaretowuje się tylko w czasie ważenia. Podczas nakładania lub zdejmowania odważników lub przedmiotu ważonego waga powinna być zabezpieczona przez zaaretowanie. Nie zaaretowanie wagi podczas tych czynności grozi jej uszkodzeniem (belka może spaść z pryzmatów).

Ze względu na delikatną budowę omawianych wag, obowiązują określone zasady postępowania, których nieprzestrzeganie prowadzi do rozregulowania, a nawet zniszczenia jej pryzmatów.

1. Sprawdzić wypoziomowanie wagi

2. Włączyć oświetlenie skali

3. Ustawić na pokrętłach 0000mg, odaretować wagę, ustawić położenie zerowe na podświetlonej skali

4. Umieścić ważone ciało na lewej szalce, na prawej nakładać odważniki (w przypadku wagi jednoszalkowej nie ma potrzeby nakładania odważników), aż do uzyskania równowagi. W czasie kolejnego nakładania odważników (lub regulacji pokręteł na wadze jednoszalkowej) należy odaretować częściowo wagę

UWAGA:

• Włączanie (zwalnianie) i wyłączanie (aretowanie) wagi należy wykonywać powoli, spokojnym ruchem, aby uniknąć uderzenia pryzmatów o panewki

• Waga nieużywana powinna być zawsze zaaretowana. Nie wolno nawet na krótko pozostawić wagi niezaaretowanej

• Drzwiczki wagi należy otwierać tylko na czas nakładania i zdejmowania ciała ważonego i odważników

• Nakładanie i zdejmowanie odważników należy wykonywać tylko za pomocą specjalnych

szczypczyków (lub pensety)

• Nakładanie i zdejmowanie przedmiotów ważonych (i odważników) należy przeprowadzać tylko przy wyłączonej wadze, ustawiając je delikatnie na środku szalek

• Przedmioty ważone muszą być suche, czyste i mieć temperaturę otoczenia

• Odważanie cieczy można przeprowadzać tylko w szczelnie zamkniętych naczyniach, nie

otwieranych w szafce wagi

---