Контрольні запитання

1. Що називається густиною? Яка розмірність густини речовини в СІ?

2. Від чого залежить густина речовини?

3. Які вимірювання називають прямими які непрямими?

4. Визначення похибок при прямих і не прямих вимірюваннях.

5. Який порядок зважування на технічних терезах?

6. Які є методи визначення об'єму тіла неправильної геометричної форми?

Допуск до виконання роботи отримано ________________________________

(Дата та підпис викладача)

Роботу захищено ________________________________

(Дата та підпис викладача)

Лабораторна робота визначення густини твердих тіл і рідин методом пікнометра

Мета роботи: 1) закріпити теоретичні відомості з теми “Закон Архімеда”; 2) оволодіти прийомами експериментального визначення густини твердих тіл і рідин методом пікнометра.

Прилади і матеріали: лабораторні терези з набором тягарців, пікно­метри, дистильована вода, тверде тіло, досліджувана рідина, термо­метр, фільтрувальний папір.

Теоретичні відомості

Густиною тіла називається величина, яка дорівнює відношенню маси тіла до його об´єму .

Густина тіла – це маса одиниці об´єму цієї речовини. Визначення густини зводиться до визначення маси і об´єму тіла.

Значення маси можна визначити безпосередніми вимірюваннями за допомогою зважування на терезах. Об´єм тіла визначається, як правило, непрямими вимірюваннями. Якщо тіло правильної геометричної форми, то об´єм знаходиться з розрахунків, після вимірювання лінійних розмірів тіла. Якщо тіло неправильної геометричної форми визначити його об´єм через безпосередні вимірювання неможливо. У цьому випадку використовують інші методи. Пікнометр ( від грецького «пікнос» - густий ), це посудина, виготовлена з скла, об´єм якої визначений дуже точно. Посудина має вузьке горло та глуху пробку для зменшення випаровування. Така конструкція дозволяє дуже точно визначити об´єм рідини.

Пікнометричний метод визначення густини тіл — один з най­точніших (точність вимірювання може бути до шостого десяткового знаку).

Для визначення густини твердого тіла вказаним методом вико­нують три зважування:

1) досліджуваного тіла у повітрі; 2) пікнометра, наповненого дистильованою водою (або іншою еталонною рідиною відомої густини), у повітрі; 3) пікнометра, наповненого рідиною із зануреним у неї досліджува­ним твердим тілом, у повітрі.

Умови рівноваги терезів при цих зважуваннях з урахуванням дії сили Архімеда такі:

, (1)

, (2)

, (3)

де V₀ — об’єм пікнометра до мітки; V^΄ — об'єм скла пікнометра; V— об'єм досліджуваного тіла; т, М — відповідно маса порожнього пікнометра і маса тягарців, які зрівноважують тіло у повітрі; т₁ і т₂ — маси гир, що зрівноважують пікнометр із водою та зануреним в неї твердим тілом; ρ_т , ρ_п , ρ_в , ρ_г — відповідно густини досліджуваного тіла, повітря, дистильованої води та матеріалу, з якого виготовлено тягарці.

Усі величини відповідають температурі, при якій визначається густина твердого тіла.

Умова рівноваги при зважуванні порожнього пікнометра:

, (4)

де т₀ — маса тягарців, що зрівноважують пікнометр у повітрі.

Віднімаючи (4) від (2) та (3), дістанемо:

, (5)

де ρ_р — густина рідини.

Підставивши V з рівняння (1) у (5), після перетворень одержимо робочу формулу

. (6)

Для визначення густини рідини виконують три зважування:

1) порожнього пікнометра;

2) пікнометра, заповненого дистильованою водою до заданого рівня;

3) пікнометра, заповненого досліджуваною рідиною до такого самого рівня.

Якщо позначити через m₃ масу тягарців, що зрівноважують пікнометр з досліджуваною рідиною, через ρ_c, ρ_р — густину скла і досліджуваної ріди­ни, а інші позначення залишити попередніми, то умови рівноваги терезів з урахуванням дії сили Архімеда при цих зважуваннях відповідно будуть такими:

, (7)

, (8)

. (9)

Віднімаючи від рівнянь (8) і (9) рівняння (7) і поділи­вши почленно виведені рівняння, після перетворень одержимо ро­бочу формулу:

. (10)