Adam Wasilewski 17.04.2002
Rok 1 gr. 8
Wydział IiKŚ
Sprawozdanie z ćwiczenia 1
Teoria
Ciała z różnych materiałów, o jednakowych objętościach, różnią się masami i ciężarami. Tę własność ciał określamy za pomocą pojęcia gęstości
i ciężaru właściwego
. Gęstość jest to wielkość fizyczna charakteryzujące dane ciało i dla substancji jednorodnych zdefiniowana jest jako stosunek masy ciała m do jego objętości V:
Gęstość wyrażamy w kg na
. Podobnie możemy zdefiniować ciężar właściwy:
P =mg oznacza ciężar ciała o masie m .Zależność pomiędzy gęstością i ciężarem właściwym ciała:
Ciężar właściwy jest wielkością zależną od położenia geograficznego ciała i jego wielkości nad powierzchnią Ziemi.
Prawo Archimedesa : Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu, która jest równa ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało.
Przyrządy do pomiarów
Piknometr- jest to niewielkie naczynie szklane, na ogół w kształcie kolby, zamykane dokładnie daszlifowanym termometrem. W górnej części piknometru wtopiona jest rurka włoskowata, przez którą wypływa nadmiar cieczy. Konstrukcja piknometru zmniejsza do minimum możliwość parowania cieczy, co jest istotne, jeżeli badane są ciecze szybko parujące jak eter czy alkohol.
Waga hydrostatyczna- wykonana jest z wagi laboratoryjnej. Specjalną ławeczke ustawiamy tak, aby lewa szalka znajdowała się pod nią i by miała zwykłą swobode ruchu. Na ławeczce ustawiamy zlewkę z wodą. Ważone ciało przywiązujemy nitką lub cienkim drucikiem do zaczepu, na którym zawieszona jest szalka.
Waga Mohra -jest tak skonstruowana, że jeśli na prawym ramieniu o długości l zawiesimy specjalny wypornik, to znajduje się ona w równowadze. Jeśli wypornik zanurzymy całkowicie w cylindrze mierowym z badaną cieczą, to w celu zrównoważenia siły wyporu musimy prawe ramię obciążyć dodatkowo masą.
3. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest pomiar gęstości ciał stałych i cieczy za pomocą piknometru, wagi hydrostatycznej i wagi Mohra.
Dane
Metoda piknometru
Ciecz A |
Wynik wyrażenia |
||
Nazwa cieczy |
Denaturat |
[g] |
|
Pusty piknometr |
|
83,4 |
|
Piknometr z wodą |
|
140,44 |
|
Piknometr z cieczą |
|
130,21 |
|
Gęstość |
|
820 |
Metoda wagi hydrostatycznej
Waga laboratoryjna jako waga hydrostatyczna
Bryłka metalu |
Wynik wyrażenia |
Parafina |
Wynik wyrażenia |
||||
Nazwa metalu |
Aluminium |
[g] |
Nazwa ciała |
j.w. |
[g] |
||
Metal |
|
19,25 |
Parafina |
|
1,49 |
||
Metal w wodzie |
|
12,5 |
Parafina z odc. W wodzie |
|
12,8 |
||
Gęstość |
|
2850 |
Gęstość |
|
1250 |
||
Ciecz B |
Wynik wyrażenia |
||||||
Nazwa cieczy |
Denaturat |
[g] |
|||||
Metal w cieczy |
|
13,75 |
|||||
Gęstość |
|
810 |
Pomiar gęstości cieczy za pomocą wagi Mohra
Nazwa cieczy C |
Denaturat |
Gęstość cieczy |
|
0,82 |
||
I |
Masa |
Nr. noża n |
m. zast. |
Gęstość cieczy C |
|
820 |
10 |
4 |
4 |
||||
1 |
6 |
0,6 |
||||
4,5 |
8 |
3,6 |
||||
Suma mas zastępczych |
8,2 |
Wykonanie pomiarów i obliczenia
Metoda piknometru
Pomiar gęstości cieczy
Ważymy pusty, starannie wysuszony piknometr -
g
Ważymy piknometr wypełniony wodą -
g
Napełniamy piknometr cieczą o nieznanej gęstości i ważymy -
g
Gęstość cieczy liczymy ze wzoru:
Waga laboratoryjna jako waga hydrostatyczna
Wyznaczanie gęstości bryłki metalu
Ważymy badane ciało na wadze laboratoryjnej -
Ciało zanurzone w wodzie ważymy na wadze hydrostatycznej -
Gęstość ciała liczymy ze wzoru:
Wyznaczanie gęstości parafiny
Ważymy kawałek parafiny -
Ponieważ do obciążenia ciała stosujemy metal badany w poprzednim ćwiczeniu przepisujemy wartość
Ważymy parafinę z przymocowanym obciążeniem, zanurzoną w wodzie -
Gęstość parafiny liczę ze wzoru:
Pomiar gęstości cieczy
Ponownie wykorzystujemy metal badany poprzednio i uzyskane tam wartości
i
Ważymy metal w cieczy o nieznanej gęstości -
Gęstość cieczy liczymy ze wzoru:
Waga Mohra
Pomiar gęstości cieczy za pomocą wagi Mohra
Napełniamy cylinder miarowy cieczą, której gęstość chcemy wyznaczyć.
Wkładamy do cylindra miarowego termometr i mierzymy temperaturę cieczy.
Odkręcamy śrubę dociskową , unosimy pręt regulacyjny i podstawiamy cylinder miarowy pod wypornik.
Opuszczamy pręt regulacyjny tak, aby wypornik wraz z połową drutu zanurzył się do cieczy i unieruchamiamy pręt regulacyjny śrubą dociskową.
Równoważymy wypór hydrostatyczny cieczy, zawieszając kolejno na nożach odważniki 10g, 1g, 0,1g, w celu doprowadzenia wskazówki wagi do pokrycia się z kreską środkową skali.
Wartość mas zastępczych odważników
oraz ich sumę
obliczamy ze wzorów:
g
Gęstość cieczy obliczam ze wzoru:
Wnioski
W powyższym ćwiczeniu badaliśmy gęstości ciał stałych i cieczy. Ćwiczenia te wykonywaliśmy różnymi metodami: metodą piknometru, wagi hydrostatycznej oraz wagi Mohra. Przy kilku pomiarach pojawiły się wyniki niedokładnie określające gęstości badanych ciał i cieczy. Na pewno częściowo winne jest temu niedokładność odczytów z urządzeń pomiarowych oraz niedokładność samych urządzeń pomiarowych (wagi hydrostatycznej, Mohra oraz piknometru)