2. Исследование физических свойств Задание 1. Определение истинной плотности материала

Цель работы: изучить метод определения "истинной" плотности вещества природного или искусственного каменного материала при помощи метода Ле-Шателье.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

"Истинная" плотность ρ г/см³, кг/м³ – масса единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии:

.

"Истинную" плотность можно определить с помощью объемомера Ле-Шателье или пикнометра. Ее величина будет зависеть от атомных масс элементов, входящих в состав вещества.

ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

При испытании горных пород и щебня куски камня или зерна щебня измельчают сначала до крупности менее 5 мм, перемешивают и сокращают пробу до 150 г. Затем полученную пробу измельчают в порошок. При испытании песка 200 г материала просеивают через сито с размером отверстий 5 мм. Перед испытанием подготовленные пробы природных материалов высушивают до постоянной массы при температуре 105 … 110^оС и охлаждают в эксикаторе.

Испытание проводят на приборе Ле-Шателье (рис. 2).

а б

Рис.2. Прибор Ле-Шателье (а) и вид прибора в рабочем состоянии (б):

1 - объемомер; 2 - сосуд с водой; 3 - штатив; 4 - термометр

Прибор заполняют до нижней нулевой отметки инертной по отношению к испытуемому материалу жидкостью (водой, керосином, спиртом). Уровень жидкости в приборе определяют по нижнему мениску. Навеску материала через воронку прибора всыпают небольшими порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе не поднимется до риски с делением 20 мл. Затем взвешивают остаток материала, не вошедшего в прибор, и рассчитывают "истинную" плотность ρ в г/см³ по формуле

,

где m₁ - масса навески до испытания, г;

m₂ - масса остатка, г;

V - объем жидкости, вытесненной материалом, мл.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Оборудование и принадлежности.

• Прибор Ле-Шателье;

• Весы электронные;

• Стаканчик для взвешивания иди фарфоровая чашка;

• Шкаф сушильный, объем камеры 100 л.;

• Сито с размером отверстий 5 мм.

1. Проверить начальный уровень жидкости в приборе.

2. От подготовленной пробы отвесить в фарфоровой чашке 90 … 100 г порошка материала.

3. Высыпать порошок небольшими порциями в прибор до тех пор, пока уровень жидкости не поднимется до риски с делением 20 мл.

4. Удалить пузырьки воздуха вращением прибора вокруг его вертикальной оси и при необходимости добавить порошок.

5. Взвесить остаток порошка материала.

ОПРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

Величину "истинной" плотности вычисляют с точностью до 0,01 г/см³ как среднее арифметическое двух определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,02 г/см³. В случаях больших расхождений производят третье определение и вычисляют среднее арифметическое двух ближайших значений.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ

Отчет составляется в тетради и содержит название, цель работы, расчетные формулы и результаты опытов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что называется "Истинной" плотностью?

2. С помощью каких приборов определяют "истинную" плотность?

3. От каких факторов зависит "истинная" плотность?