Wyznaczanie gęstości cieczy i ciał stałych za pomocą piknometru.
Gęstość bezwzględna:
Pod pojęciem gęstości bezwzględnej rozumie się masę jednostki objętości badanej substancji. Inaczej mówiąc,
gęstość bezwzględna jest to stosunek masy danego ciała do jego objętości:
d=m/V
Jednostką gęstości bezwzględnej jest kg/m3. Poza nią używane są jednostki pochodne np. g/cm3, g/l itp.
Zależność gęstości od temperatury:
Gęstość jest wielkością stałą dla danej substancji pod warunkiem zachowania stałości temperatury, ciśnienia oraz
chemicznej jednorodności. Ze wzoru wynika, że gęstość zależy od objętości. Zmiany temperatury ciała i
ciśnienia wywieranego na ciało powodują zmiany objętości, różne dla poszczególnych stanów skupienia.
-
Stan gazowy
pod wpływem zwiększania ciśnienia bardzo silnie zmniejsza się objętość par i gazów; mówi się, że są
one ściśliwe. Przyrost temperatury powoduje wzrost objętości par i gazów.
-
Stan ciekły
Zmiany objętości cieczy pod wpływem ciśnienia są minimalne i w naszych warunkach nie wpływają na
pomiary. Wraz ze wzrostem temperatury gęstość cieczy maleje.
-
Stan stały
Zmiany objętości ciał stałych pod wpływem ciśnienia są minimalne i w naszych warunkach nie
wpływają na pomiary. Natomiast współczynnik rozszerzalności objętościowej dla ciał stałych jest 10x
mniejszy niż dla cieczy.
Ciężar właściwy:
Jeżeli we wzorze d=m/V zamiast masy podstawi się ciężar P otrzyma się ciężar właściwy:
ϒ=P/V=mg/V=dg
]
1
[
3
3
2
2
2
3
2
mN
m
s
m
kg
s
m
kg
ms
m
kg
=
•
•
=
•
=
•
gdzie: g - przyspieszenie ziemskie.
Anomalna rozszerzalność wody:
Zmniejszanie się objętości wody w miarę wzrostu temperatury w przedziale 0°C–4°C
Woda podczas krzepnięcia zwiększa swoją objętość. Lód więc ma mniejszą gęstość niż woda i dlatego pływa po
wodzie, a nie tonie. Cząsteczki w lodzie są położone dalej od siebie niż w wodzie o temperaturze 0°C. Gdy lód
się topi, cząsteczki zbliżają się do siebie i woda po stopieniu lodu ( w temp. 0°C ) zajmuje mniejszą objętość.
Jeżeli taką wodę będziemy ogrzewać, to jej temperatura będzie rosnąć. Woda jednak nie będzie się rozszerzać
jak inne substancje. W zakresie temperatur od 0°C do 4°C woda zmniejsza swoją objętość; cząsteczki wody
zbliżają się do siebie, zamiast oddalać. Dopiero dalsze podgrzewanie wody i wzrost temperatury powyżej 4°C
spowoduje rozszerzanie się wody; od tej temperatury woda zachowuje się tak jak inne substancje - zwiększa
swoją objętość. Natomiast w zakresie 0°C - 4°C woda, mimo podgrzewania, zmniejsza swoja objętość i to
nazywamy anomalną rozszerzalnością cieplną wody. Anomalna - bo zachowuje się inaczej niż pozostałe
substancje.
Piknometr:
Najczęściej spotykaną formę stanowi naczynie szklane
o pojemności około 50 cm3 z doszlifowanym korkiem,
przez którego środek przechodzi wąski kanalik. Dzięki
takiej postaci piknometru ciała, które wypełniają go
całkowicie (ciecz lub ciało stałe - ciecz), mają zawsze
dokładnie tę samą objętość. Dla uzyskania dużej
dokładności należy zwracać uwagę, żeby poziom
cieczy pokrywał się z górną krawędzią korka lub z
zaznaczoną na niektórych piknometrach poziomą
kreską. Wewnątrz napełnionego piknometru nie mogą
się znajdować pęcherzyki powietrza, które usuwamy przez wstrząsanie. Aby wyeliminować mogące zachodzić