POLITECHNIKA OPOLSKA
WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI I LOGISTYKI
INŻYNIERIA BEZPIECZEŃSTWA - 2 ROK - 3 SEMESTR - 2013/2014

SPRAWOZDANIE - LABORATORIUM Z MATERIAŁOZNAWSTWA

Prowadzący: dr hab. inż. Janusz PAJĄK, prof. PO

Wykonali: Aneta Kwit, Damian Bonar.

Temat: Wyznaczenie gęstości właściwej metodą piknometryczną i gęstości objętościowej metodą hydrostatyczną. Obliczanie szczelności oraz porowatości otwartej i całkowitej.

Piknometr- naczynie szklane, które pozwala na dokładny pomiar masy cieczy przy ściśle określonej objętości.
Kluczowym elementem piknometru jest korek szlifowy z zatopioną rurką kapilarną, która umożliwia łatwą obserwację poziomu cieczy umieszczonej w naczyniu. Przed pomiarem piknometr celowo lekko przepełnia się analizowaną cieczą, po czym zamyka się go szczelnie korkiem i termostatuje. Nadmiar cieczy wypływający przez kapilarę usuwa się bibułą. Następnie umieszcza się przyrząd na wadze i szybko mierzy jego masę.

Piknometria- jedna z metod densymetrycznych ( technik pomiaru gęstości cieczy i ciał stałych), służąca do określenia gęstości cieczy (z dokładnością do 0,00001 g/cm³), na podstawie porównania masy objętości badanej cieczy z masą takiej samej objętości wody o takiej samej temperaturze. Pomiary w tej metodzie dokonuje się w piknometrach z wykorzystaniem wagi analitycznej.

Ta sama metoda pozwala na określenie gęstości i objętości ciał stałych (dostępna dla cieczy objętość to objętość piknometru minus objętość ciała stałego). W przypadku porowatych ciał stałych użycie cieczy o różnych rozmiarach cząsteczek (np. woda, metanol, etanol itd.) pozwala na określenie liczby porów o bardzo małych rozmiarach, do których nie mogą wejść cząsteczki cieczy.

Gęstość właściwa- nazywamy masę jednostki objętości substancji materiału w stanie całkowitej szczelności, tj. bez porów i wilgoci. Gęstość jest ilorazem masy substancji materiału do jej objętości (objętość „absolutna” bez porów sproszkowanej próbki materiału).
Oznaczenie gęstości można wykonać - zależnie od stopnia dokładności: w piknometrze lub w objętościomierzu Le Chatelier”a (pomiar przybliżny).

Gęstość objętościową - nazywamy masę jednostki objętości materiału wraz z zawartymi w niej porami (w stanie naturalnym).
Wartość gęstości objętościowej zależy od struktury materiału. W przypadku materiałów jest mniejsza od gęstości właściwej. Szkło, stal i bitumy mają te wartości równe. Gęstość objętościowa materiałów budowlanych zawiera się w granicach 20 kg/m³ dla niektórych materiałów izolacyjnych do 7850 kg/m³ dla stali.

Waga hydrostatyczna to każda waga umożliwiająca pomiar gęstości ciała (szczególnie o nieregularnych kształtach) w oparciu o prawo Archimedesa. Stanowić ją może zwykła waga analityczna umieszczona na specjalnym statywie tak, aby móc zawiesić ważone ciało od dołu szalki wagi. Badaną próbkę ciała zawieszoną na cienkim druciku (o masie zaniedbywalnie małej) ważymy dwukrotnie: raz w powietrzu, drugi raz w cieczy wzorcowej, najczęściej wodzie destylowanej. Wskazania wagi w drugim przypadku są mniejsze (pomniejszone o siłę wyporu, skierowaną przeciwnie do siły ciężkości), zgodnie z prawem Archimedesa, które mówi, że: "Ciało zanurzone w cieczy traci pozornie na ciężarze tyle, ile wynosi ciężar wypartej cieczy."

Szczelność - określa, jaką część całkowitej objętości badanego materiału zajmuje masa materiału bez porów. Wyraża się ją wzorem:

Porowatość całkowita - określa, jaką część całkowitej objętości materiału stanowi objętość porów (otwartych i zamkniętych). Wyraża się ją wzorem:

Porowatość otwarta - wyrażony w procentach stosunek objętości otwartych porów próbki do objętości próbki łącznie ze wszystkimi jej porami.

Porowatość zamknięta - to różnica między porowatością całkowitą i otwartą