Tomasz Wilczko	Laboratorium z fizyki	3.11.2009
ZIP C6 L14	Wyznaczenie gęstości cieczy za pomocą wagi hydrostatycznej
Ćw. Nr 7

Jedną z metod wyznaczenia gęstości cieczy jest metoda, w której wykorzystuje się wagi hydrostatyczne Mohra lub Westphala.

Waga hydrostatyczna Westphala- . Jest to rodzaj wagi belkowej, w której jedno ramię jest znacznie dłuższe od drugiego. Zasada działania tej wagi polega na doprowadzeniu do zrównoważenia momentów sił działających na oba ramiona wagi.

Na końcu krótszego ramienia znajduje się ciężarek ze wskazówką, który równoważy ciężar zawieszony na drugim ramieniu. Drugie, dłuższe ramię podzielone jest na dziesięć równych części i ponumerowane, zaczynając od osi obrotu (podparcia) cyframi od 0 do 10. Na końcu ramienia zamocowany jest haczyk, na którym zawieszony jest pływak (szklana, zamknięta ampułka z rtęcią).

W powietrzu ciężar pływaka równoważony jest przez ciężarek zamocowany na stałe do krótszego ramienia. Po zanurzeniu nurka w cieczy działa na niego, między innymi, siła wyporu hydrostatycznego, której wartość jest określana przez prawo Archimedesa.

Prawo Archimedesa- Na ciało zanurzone w płynie (cieczy, gazie lub plazmie) działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła ta jest wypadkową wszystkich sił parcia płynu na ciało.

.

F_wyp - siła wyporu hydrostatycznego

ρ_c - gęstość cieczy

V_c - objętość wypartej cieczy (równa objętości nurka)

g - przyspieszenie ziemskie

Na dłuższe ramię wagi działa więc teraz moment siły (skierowany ku górze), równy

R - długość ramienia belki

Masę zastępczą m_z należy obliczyć ze wzoru

a - masa zawieszonego konika

n - numer noża

Jeżeli do zrównoważenie wagi potrzeba więcej niż 1 odważnika, wtedy

1. Wykonanie ćwiczenia

Należy wypoziomować belkę używając śruby regulacyjnej tak, aby pokryła się ona z środkową linią skali, następnie należy zanurzyć nurek w badanej cieczy, oraz zawieszać odważniki na nożach tak, aby belka pokryła się ze środkową linią skali.

Tabela pomiarowa

Rodzaj cieczy	Nr. noża	Masa konika (g)	m (g)	(g) ze wzoru:	(g) ze wzoru
woda	2	10	2	9,97
		7	10			7
		7	0,1			0,07
		9	1			0,9
	Woda z solą	3	10			3	12
		9	10			9
	denaturat	1	10			1	8,52
		2	10			2
		2	0,1			0,02
		5	10			5
		5	1			0,5
	gliceryna	3	10			3	12,53
		3	0,1			0,03
		5	1			0.5
		9	10			9

2. Obliczenia:

Masa zastępcza
obliczana jest ze wzoru

Masa zastępcza m
obliczana jest ze wzoru

Masa zastępcza dla wody:

Masa zastępcza dla wody z solą:

Masa zastępcza dla denaturatu:

Masa zastępcza dla gliceryny

Obliczenie masy zastępczej ze wzoru

a) dla wody

b) dla wody z solą

c) dla denaturatu

d) dla gliceryny

3. Obliczenie błędów

Niepewność eksperymentatora przy wyznaczaniu m
= 0,05g

Niepewność wzorcowania przy wyznaczaniu m
= 0,02g

4. Obliczenie wartości gęstości cieczy

Należy zastosować wzór:

- masa zastępcza

V- objętość wypartej cieczy równa objętości nurka

Objętość nurka wynosi V = 10 cm³

^{Gęstość wody:}

Gęstość wody z solą:

Gęstość denaturatu

Gęstość gliceryny

5. Obliczenie niepewności wyznaczanie gęstości za pomocą prawa przenoszenia niepewności

a) dla wody

b) dla wody z solą

c) dla denaturatu

d) dla gliceryny

Ciecze badane były w temperaturze ok. 18-21 ^oC

Wartości tablicowe gęstości cieczy:

Rodzaj cieczy	Wartość tablicowa	Wartość otrzymana
Woda	0,9982	0,997
Woda z solą	1,01 - 1,03	1,2
Denaturat	0,7901	0,852
Gliceryna	1,260	1,253

Wnioski:

- otrzymana wartości różnią się nieco od wartości tablicowych ze względu na to, że pomiary były przeprowadzone w temperaturze innej niż ta, dla której zostały wyznaczone wartości tablicowe (20 stopni C)

- największa róznica występuje dla wody z solą, wynika to z nieokreślonego poziomu zasolenia zarówno wartości tablicowej jak i wartości wyznaczonej doświadczalnie

- różnica między wartością tablicową i otrzymaną może również wynikać z innego stężenia substancji oraz błędu eksperymentatora

---