Uczelnia Zawodowa Zagłębia Miedziowego LUBIN |
FIZYKA
LABORATORIUM |
Ćwiczenie nr 2 |
Prowadzący ćwiczenie
prof. Ewa Popko |
WYZNACZANIE GĘSTOŚCI CIECZY I CIAŁ STAŁYCH METODĄ PIKNOMETRU
|
Data wykonania ćwiczenia
16.03.2008 |
|
Przyjęcie wykonania ćwiczenia przez prowadzącego ………………………………….. …………………………………… |
Końcowa ocena ćwiczenia/sprawozdanie/
……………………………… …………………………… |
Osoby wykonujące ćwiczenie:
Wstęp
Wiedza potrzebna do przeprowadzenia doświadczenia
Wyznaczanie gęstości ciał za pomocą piknometru:
Jest to jedna z podstawowych metod wyznaczania gęstości ciał. Polega ona na ważeniu cieczy( lub cieczy z zanurzonym w niej ciałem), zajmującej w piknometrze znaną objętość. Piknometr to naczynie szklane z dokładnie doszlifowanym korkiem, w którym znajduje się kanalik umożliwiający dokładne ustalenie objętości.
Pomiar gęstości cieczy i ciał stałych przy pomocy piknometru
W celu wyznaczenia gęstości cieczy należy wyznaczyć masę cieczy oraz objętość, którą ta ciecz zajmuje. Najpierw dokonujemy zważenia pustego piknometru oznaczając jego masę, jako m1. Następnie ważymy piknometr wypełniony badaną cieczą masę tą oznaczamy, jako m2 i poprzez ich różnice obliczmy masę cieczy badanej:
m= m2-m1
Dla cieczy o znanej gęstości jak np. woda destylowana można zapisać wzór:
mw=m3-m2= pwV
Tak wiec z połączenia tych wzorów można wyliczyć gęstość cieczy badanej:
p'=m / V=m2-m1/m3-m1×pwV
Tak wiec wyznaczanie gęstości cieczy sprowadza sie do pomiaru mas.
Wyznaczanie gęstości ciał stałych. Aby tego dokonać musimy określić masę ciała oraz jego objętość ciała. Można tego dokonać za pomocą wzoru:
P= m/m3+m-m5×pw
Gdzie:
m3- masa piknometru z wodą,
m- masa badanego ciała,
m5- masa piknometru z wodą i badanym ciałem.
Gęstość
Gęstość ciał jest to ilość masy zawarta w jednostce objętości, albo stosunek masy ciała do jego objętości:
ZALEŻNOŚCI GĘSTOŚCI OD TEMPERATURY:
Gęstość różnych substancji zawiera się w bardzo szerokim zakresie wartości. Wpływ na gęstość ma również temperatura gdyż wpływa ona na objętość cieczy i ciał stałych. Rosną wartości przy wzroście temperatury zgodnie ze wzorem:
∆V=βV0∆T
Gdzie:
β - współczynnik objętościowy rozszerzalności,
V0 - objętość ciała w temperaturze T0
∆T - T-T0 przyrost temperatury ciała
Jeżeli rośnie objętość ciała wraz ze wzrostem temperatury to gęstość maleje.
Prawo Archimedesa:
Prawo Archimedesa mówi ze na każde zanurzone ciało w cieczy działa siła wyporu skierowana w górę równa ciężarowi cieczy wypartej. Siła ta wynika z różnicy ciśnień spowodowanej tym ze dolna powierzchnia ciała zanurzona jest głębiej niż górna ( wiec na dolną działa większe ciśnienie).
Fw=vYc= Gcieczy
Zasada działania aerometru
Areometr służy do wyznaczania gęstości cieczy i wykorzystywane jest tutaj prawo Archimedesa. Aerometr zanurzony w cieczy opadnie na głębokość do momentu wyrównania jego ciężaru przez ciężar wypartej cieczy.
mg=p' V g ~ p'hg
Cel ćwiczenia:
Wyznaczenie gęstości cieczy i ciała stałego korzystając z prawa Archimedesa.
Zestaw przyrządów:
Piknometr
Waga elektryczna
Kulki
Woda destylowana
Denaturat.
Przebieg pomiarów
Pomiar gęstości cieczy przy pomocy piknometru Gay- Lussaca
Waga pustego piknometru- 25, 90g=> m1
Waga piknometru z denaturatem- 67, 92g=>m2
mc =m2-m1
mc=67, 92- 25, 90= 42, 02g
Waga piknometru z wodą destylowaną- 76, 01g=>m3
mw = m3- m1
mw= 76, 01- 25, 90= 50, 11g
Pomiar gęstości ciała stałego
masa kulek:
5× 0, 34= 1, 7
9× 0, 35= 3, 15
1× 0,36= 0, 36
m= 5, 21g
m3= 76, 01g
m5= 80, 58g=> masa piknometru z wodą i 15 kulkami
p'= 838,55
=> gęstość ciała stałego
Tabele pomiarowe
Wyznaczanie gęstości cieczy
m1 |
∆m1 |
m2 |
∆m2 |
m3 |
∆m3 |
p' |
∆p' |
∆p'/p' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25,90 |
0,01 |
67,92 |
0,01 |
76,01 |
0,01 |
8,3855 |
0,000416 |
0,0000496 |
0,0000496× 8,3855=0,000416g/cm3
2. Wyznaczanie gęstości ciała stałego
m |
∆m |
m3 |
∆m3 |
m5 |
∆m5 |
p |
∆p |
∆p/p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5, 21 |
0,01 |
76, 01 |
0,01 |
80, 58 |
0,01 |
8,140 |
0,396 |
0,0487 |
Wnioski
Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń, pomiarów i po dokonaniu obliczeń mogliśmy wyznaczyć gęstość cieczy i ciała stałego. Wyniki zostały przedstawione powyżej w sprawozdaniu.
str. 1