I PRACOWNIA FIZYCZNA AP - KRAKÓW				Jakub Pasternak
								Fizyka z Informatyką	II rok		Grupa II
ĆWICZENIE NR:		TEMAT: Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą piknometru, rurek Harrego i wagi Mohra.
DATA WYKONANIA 7 XII 2000	DATA ODDANIA 4 I 2001		UWAGI:			ZALICZENIE:

I WSTĘP TEORETYCZNY

Gęstość ciał stałych i cieczy określa wzór:

ρ=
[ρ]=

Mówi on, że gęstość ciała jest równa stosunkowi masy ciała do objętości przez nie zajmowanej.

Do wyznaczenia gęstości cieczy - wody, denaturatu, boryga posłużą nam piknometr, rurki Harrego, oraz waga Mohra.

II CELE ĆWICZENIA

1.Doskonalenie umiejętności posługiwania się wagą analityczną, katetometrem

dokładnego określania masy i pomiaru temperatury.

2.Zapoznanie się z budową i wykorzystaniem piknometru, rurek Harrego i wagi

Mohra do wyznaczania gęstości cieczy i ciał stałych.

3.Planowanie pomiarów końcowych.

4.Analiza badanych substancji z wykorzystaniem tablic fizycznych.

III PRZYRZĄDY

1.Waga szalkowa, obciążniki, termometr, zlewki, woda destylowana,

denaturat, borygo.

2.Piknometr,

3.Rurki Harrego, pompa ssąca, katetometr.

4.Waga Mohra z nurkiem i kompletem koników.

5.Tablice fizyczne.

IV POMIAR

Piknometr

Wyznaczmy masę pustego i suchego piknometru (m₁) następnie napełniamy go wodą o znanej temperaturze i wyznaczamy masę (m₂) piknometru z wodą. Kolejnym krokiem jest napełnienie osuszonego piknometru badaną cieczą o znanej temperaturze i wyznaczenie masy piknometru wraz z cieczą.(m₃).

Rurki Harrego

Przy posługiwaniu się tym przyrządem skorzystamy z warunku równowagi cieczy w naczyniach połączonych.

1.Wlewamy do zlewek wodę i badaną ciecz oraz odczytujemy ich temperaturę.

2.Odczytujemy kilka razy wartości h_c i h_w .

3.Obliczmy dla każdej serii pomiarów ρ_c i Δρ_c .

4.Uzyskane wyniki sprawdzamy z tablicami fizycznymi.

Waga Mohra

1.Poziomujemy i zerujemy wagę z zawieszonym w powietrzu nurkiem przy

pomocy przeciwwagi.

2.Zznurzamy całkowicie nurka w wodzie i równoważymy wagę za pomocą

koników i odczytujemy n_w.

3.To samo powtarzamy dla badanej cieczy i odczytujemy n_c.

4.Odczytujemy temperaturę cieczy i przy pomocy tablic obliczamy jej gęstość i

niepewność pomiarową oraz rodzaj substancji.

Porównujemy wyniki uzyskane za pomocą różnych metod.

V OPRACOWANIE WYNIKÓW

Piknometr

Objętość piknometru obliczamy ze wzoru

gdzie ρ_wt - gęstość wody w temperaturze t

a gęstość badanej cieczy w temperaturze t ze wzoru

Wyniki pomiarów zamieszczono w poniższej tabeli

ciecz	t (K)	m1 (kg)	m2 (kg)	M3 (kg)	Δm (kg)	ρwt ( )	ρt ( )	Δρ ( )
denaturat	291,5	0,0666	0,0946	0,0909	0,0001	0,9988	0,85	0,02

Rurki Harrego

W tym doświadczeniu pomocny będzie wzór

gdzie:

ρ_c - gęstość badanej cieczy

ρ_wt - gęstość wody w zmierzonej temperaturze

h_w , h_c - wysokości słupa cieczy (należy je wyznaczyć za pomocą

katetometru)

temperatura wody - 18,5⁰C - ρ_wt=0,9988 (
)

Wyniki:

ciecz	hc (m)	hw (m)	Δh (m)	t (K)	ρwt ( )	ρc ( )	Δρc ( )
denaturat	0,311	0,267	0,001	291,5	0,9988	0,85	0,02
borygo	0,24	0,257	0,001	291,5	0,9988	1,06	0,02

Waga Mohra

W ćwiczeniu tym wykorzystujemy warunek równowagi dla dźwigni dwustronnej i prawo Archimedesa.

Warunek równowagi dla wagi z nurkiem zawieszonym w powietrzu:

M_d = M_n

M_d - moment belki

M_n - moment nurka

Po całkowitym zanurzeniu nurka w wodzie o temperaturze t powstaje dodatkowy moment siły wyporu, który kompensujemy dodatkowym momentem siły dowieszonych koników. Po przeanalizowaniu zależności dochodzimy do wzoru na gęstość cieczy:

gdzie

n_c - suma pozycji koników pomnożonych przez ich względny ciężar w stosunku do największego konika (dla badanej cieczy

n_w - to samo dla wody

ρ_wt - gęstość wody w zmierzonej temperaturze

ciecz	nc (-)	nw (-)	Δn (-)	t (K)	ρwt ( )	ρc ( )	Δρc ( )
denaturat	11,79	13,9	0,1	291,5	0,9988	0,84	0,02
borygo	14,9	13,9	0,1	291,5	0,9988	1,07	0,02

VI WNIOSKI

Substancjami badanymi w niniejszym ćwiczeniu były denaturat i borygo.

Denaturat (spirytus skażony) jest mieszaniną alkoholu etylowego(92%), wody i substancji skażających(8%). Tablicowa gęstość 92% roztworu alkoholu etylowego w temperaturze 18,5⁰C (≈291,5 K) wynosi 0,8179
. Uwzględniając w denaturacie obecność substancji skażających można wywnioskować iż gęstość denaturatu będzie zawierać się w przedziale 0,82-0,83
. Wyniki uzyskane w ćwiczeniu za pomocą trzech różnych metod to przedział 0,82 - 0,87
. Uzyskany wynik mieści się więc w granicach jakie zostały założone.

Borygo druga badana substancja jest to preparat produkowany na bazie glikolu etylenowego mająca zastosowanie jako płyn chłodnicowy. Glikol etylenowy jest gęstą cieczą więc można się spodziewać, że gęstość boryga będzie większa niż wody. Znaleziona doświadczalnie gęstość boryga waha mieści się w przedziale 1,04 - 1,07
i jest większa niż gęstość wody w tej samej temperaturze (18,5⁰C).

Wpływ na otrzymane wyniki mogła mieć niedokładność pomiaru temperatury (oraz samego przyrządu),oraz to, że badane substancje były już wcześniej używane do innych doświadczeń wskutek czego mogły zostać zanieczyszczone innymi substancjami co z kolei wpłynęło na ich właściwości fizyczne i chemiczne.

---