1. Opis ćwiczenia:

Gęstość bezwzględna ciała jednorodnego, niezależnie od jego stanu skupienia, określa się jako stosunek masy tego ciała do jego objętości:

W ćwiczeniu, do wyznaczania gęstości cieczy, zastosowaliśmy wagę Westphala działającą, jak każda waga hydrostatyczna, w oparciu o prawo Archimedesa. Wyznaczanie gęstości za pomocą tego urządzenia sprowadza się do wyznaczenia masy wody wypartej przez nurka wagi oraz masy cieczy o tej samej objętości. Masy te wyrażamy poprzez masę największego konika wagi. Gęstość cieczy badanej ρ_c wyliczamy ze wzoru:

gdzie: m_c - masa cieczy badanej o objętości nurka

m_w - masa wody o tej samej objętości

ρ_w - gęstość wody w danej temperaturze (odczytana z tablic fizycznych)

2. Tabela pomiarowa.

Rodzaj cieczy	Temperatura	położenie konika a	położenie konika 0,1a	położenie konika 0,01	Masa [a]	ciśnienie
woda	298	1		5	1,025
badana ciecz	298	1	3		0,9230
woda	308	1	2	5	1,115
badana ciecz	308	1	2	3	1,114
woda	313	3	1	5	0,6000
badana ciecz	313	3	1	4	0,6000

Opracowanie wyników.

Wyliczenie masy wypartej wody m_w oraz masy wypartej cieczy m_c na podstawie położeń odważników zanotowanych w tabeli wyrażonej przez masę największego konika.

Jeśli przyjmiemy następujące oznaczenia:

10d - długość ramienia belki wagi ( gdzie d - jednostka długości );

a [ kg ] - masa największego konika;

10^-k a - masy koni ( gdzie k = 0,1,2; )

to z równości momentów siły wyporu i ciężaru odważników w stanie równowagi belki wynika, że:

gdzie:

e_n = 1, gdy konik wisi w położeniu n lub

2, gdy konika nie ma w położeniu n

Wtedy masa m wszystkich koników po zrównoważeniu wagi wynosi:

Ostatecznie wzór na gęstość badanej cieczy wyprowadzam z zależności:

= X

i dalej: ρ_c = X ρ_w

Odczytuje wartość ρ_w dla zmierzonej podczas ćwiczenia temperatury cieczy badanej T = 293 K:

ρ_w = 998,20 [ kg m^-3 ]

wyliczam wartość X: X = 0,8395

ρ_c = 837,99 [ kg m^-3 ]

Przeglądając tablice fizyczne odnalazłem ciecz, której gęstość w temperaturze
T = 293 K wynosi 790 [ kg m^-3 ]. Cieczą tą jest alkohol etylowy C₂H₅OH (etanol). Jestem skłony przyjąć, że w tym ćwiczeniu badaną cieczą była właśnie ta substancja. Rozbieżność uzyskanego wyniku z wartością tablicową tłumaczę tym, że używany przez nas etanol był skażony rozpuszczonymi w nim substancjami co musiało zwiększyć jego gęstość (badania organoleptyczne również potwierdzają to twierdzenie: charakterystyczny zapach denaturatu towarzyszył nam nieustannie podczas przeprowadzania doświadczania).

---