1 PRACOWNIA FIZYCZNA		Nazwisko i imię:
Uniwersytet Pedagogiczny-KRAKÓW		KIER.:	ROK:	GRUPA:
NR Ćw.: 2	TEMAT ĆW.: WYZNACZANIE GĘSTOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY ZA POMOCĄ PIKNOMETRU
DATA WYK.:	UWAGI:				ZALICZENIE
I część teoretyczna II Wyniki pomiarów III Opracowanie pomiarów i wnioski

Ciężar, masa, ciężar właściwy i gęstość ciała

Definicja ciężaru (siły ciężkości działającej na ciało)

Wszystkie ciała obdarzone masą są na Ziemi przyciągane siłą ciężkości (ciężarem) daną wzorem:

P = m · g

m - masa ciała
g - przyspieszenie ziemskie
średnio wartość przyspieszenie ziemskiego wynosi ok. g = 9,81 m/s², w przybliżeniu 10 m/s² .

 

Interpretacja wzoru i przykłady

Ze wzoru tego wynika, że na ciała o większej masie działa odpowiednio większa siła grawitacji 
- jeśli masa ciała rośnie 2 krotnie, to siła grawitacji też rośnie 2 krotnie,
- jeśli masa ciała rośnie 5 krotnie, to siła grawitacji też rośnie 5 krotnie itd...

Masa - jedna z podstawowych wielkości fizycznych określająca bezwładność (masa bezwładna) i oddziaływanie grawitacyjne (masa grawitacyjna) obiektów fizycznych. Jest wielkością skalarną. Potocznie rozumiana jako miara ilości materii obiektu fizycznego. W szczególnej teorii względności związana z ilością energii zawartej w obiekcie fizycznym. Najczęściej oznaczana literą m.

W fizyce termin masa wielokrotnie bywa używany z określnikiem do określenia różnych wielkości fizycznych.

W układzie jednostek miar SI podstawową jednostką masy jest kilogram.

Ciężar właściwy γ - stosunek ciężaru ciała do jego objętości:

Z definicji wynika zależność ciężaru właściwego od gęstości danego ciała:

gdzie:

• Q - ciężar,

• m - masa ciała,

• ρ - gęstość ciała,

• g - przyspieszenie ziemskie,

• V - objętość.

Jednostką ciężaru właściwego jest
(niuton na metr sześcienny). Z zależności tej wynika, podobnie jak dla gęstości, zależność ciężaru właściwego od temperatury i ciśnienia.

W odróżnieniu od gęstości, ciężar właściwy zależy też od siły ciążenia, czyli w warunkach nieważkości wynosi zero, gdy gęstość pozostaje taka sama (podobnie jak masa).

Gęstość (masa właściwa) - jest to stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości.

W przypadku substancji jednorodnych porcja ta może być wybrana dowolnie jeśli jej objętość wynosi V a masa m, to gęstość substancji wynosi:

i nie zależy od wyboru próbki.

Wpływ temperatury na gęstość

Temperatura ma spory wpływ na gęstość cieczy i ciał stałych. Zmiana gęstości bezwzględnej ciał stałych i cieczy jest nazywana rozszerzalnością cieplną, a jej miarą jest współczynnik rozszerzalności oznaczany zwykle symbolem c_p.

Gęstość gazów jest funkcją zarówno temperatury jak i ciśnienia. Dla gazów doskonałych zależność gęstości od temperatury i ciśnienia jest określona przez równanie Clapeyrona.

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.

Metody wyznaczania gęstości

• za pomocą wagi szalkowej z ławeczką

• za pomocą wagi kuchennej ze statywem

• geometryczna

• objętości wypartej cieczy

Technika ważenia za pomocą wagi technicznej

Podczas ważenia należy wykonać następujące czynności:

1. Sprawdzić poziome ustawienie wagi - pion 9 powinien być idealnie ustawiony. Ustawienie wagi wykonuje się za pomocą nóżki wagi 10, pokręcając nią wzdłuż osi pionowej.

2. Sprawdzić punkt zerowy. Po odaretowaniu wagi wskazówka, w idealnym przypadku, wychyli się w lewo i w prawo o taką samą liczbę działek - przyjmuje się wtedy punkt zerowy 0 za ustalony.

Przy różnicy wychyleń o jedną działkę więcej w lewo punkt zerowy oznacza się jako +1, przy wychyleniu o jedną działkę w prawo oznacza się jako - 1. Gdy różnica wychyleń jest większa od jednej działki, reguluje się wagę, używając tarowników 7. Jeżeli wskazówka wychyla się w lewo, to obraca się prawy tarownik tak, aby przesunął się bliżej środka belki lub obraca się lewy tarownik tak, aby odsunął się od środka belki (przy zamkniętej wadze).

3. Ustawić na lewej szalce odpowiednio dobrane naczynie. Substancje stałe waży się na szkiełkach zegarkowych, w naczynkach wagowych, krystalizatorach lub zlewkach. Wybór naczynia zależy od ilości ważonej substancji. Naczynie musi być tak dobrane, aby substancja zmieściła się w nim swobodnie, ale równocześnie musi mieć możliwie najmniejszą masę.

4. Położyć na prawą szalkę odważnik o masie prawdopodobnie odpowiadającej masie ważonego przedmiotu. Nie wolno przenosić odważników w dłoni - do tego celu służy pinceta. Nie wolno pożyczać odważników z innych kompletów. Odważniki użyte do ważenia należy odkładać w miejsce, z którego zostały wyjęte.

5. Odaretować wagę. Jeżeli wskazówka wychyli się w lewą stroną, to znaczy, że masa odważnika jest zbyt duża. Wagę odaretowuje się ostrożnie. Im spokojniej wykona się tą czynność, tym mniejsze są wahania wskazówki i tym szybciej można ustalić punkt zerowy. Przy zbyt energicznym otwieraniu wagi mogą pospadać szalki z pryzmatów.

6. Zamknąć wagę. Zdjąć zbyt duży odważnik, położyć kolejny, o mniejszej masie.

7. Odaretować wagę. Jeżeli wskazówka wychyli się w lewo, to powtarzać czynności wg punktów 5 i 6. Jeżeli wskazówka wychyli się w prawo, to oznacza, że masa odważnika jest za mała. Należy po zamknięciu wagi dołożyć kolejny odważnik. Czynności te należy powtarzać tak długo, aż w wyniku ważenia uzyska się identyczny punkt zerowy, jak w przypadku wagi nieobciążonej (punkt 2).

8. Zapisać wynik ważenia. Zapisuje się masę(w gramach) odważników zgromadzonych na szalce, poczynając od największego, z uwzględnieniem dokładności ważenia (0,01 g), a więc do drugiego miejsca po przecinku, po czym sumuje ich wartości, np. 10,00 + 2,00 + 0,50 + 0,05 = 12,55 g.

9. Wsypać do zważonego naczynia ważoną substancję. Substancję stałą przenosi się za pomocą łyżeczki porcelanowej lub z tworzywa sztucznego, używanej wyłącznie do określonej substancji. Nie można tą samą łyżeczkę pobierać chlorku sodu, a następnie siarczanu(VI) miedzi, ponieważ substancje mogą się zanieczyścić. Można użyć tej samej łyżeczki, ale po uprzednim umyciu i wysuszeniu. Podczas ważenia lepiej jest pobierać małe porcje substancji, aby potem nie wsypywać jej nadmiaru do firmowych opakowań, grozi to bowiem zanieczyszczeniem odczynnika.

10. Dostawić na prawą szalkę tyle odważników, ile odpowiada masie, która ma być zważona.

11. Odaretować wagę, ocenią, czy ilość substancji jest właściwa - jeżeli zbyt duża, to wskazówka wychyli się w prawo.

12. Zaaretować wagę. Odsypać lub dosypać substancji. Dosypywanie lub odsypywanie substancji podczas

ważenia jest możliwe tylko w przypadku produktów niehigroskopijnych.

13. Po uzyskaniu właściwego położenia punktu zerowego zapisać wynik ważenia. Masa ważonej substancji stanowi różnicą między masą wyznaczoną w punkcie 13. a masą wyznaczoną w punkcie 8.

PAMIĘTAJ!

Nie wolno ważyć ciepłych substancji i przedmiotów (znaczna różnica pomiędzy temperaturą substancji a temperaturą otoczenia). Substancje, których pary powodują korozję należy ważyć w szczelnie

zamkniętych naczyniach.

Sprawozdanie z cw.2

1 | Strona

---