posobie-1-2

5.3. Краткая теория.

71

. 5.1. Сте лянные пикнометры различных типов. а) с узким горлышком

исриской; б) êапиллярный.

òâ¼ðäîì ñî

для измерения пло ности веществ, в газообразном, жидком

стояниях. Пикнометр

был изобрет¼н Д.И.

â 1859 ãîäó. Ïèêí

-

метрический метод определения плотности тел является одним из наиболее

. Суть его заключается в

Менделеевымп отности исследуемого тела

пло ностью эталонн й жидкости,сравнениикачестве которой чаще всего выступает

точныхдис иллир

â äà.

жид ость наливается пипет

В пикн метре, изображ¼нном íà ðèñ. 5.1.

êîé äî

ваннаягорлышке. В

варианте пиêнометр (рис. 5.1.б) име

ет притертую пробку с капиллярдругомвнутри. Если

наполненить до краев

отметки

ь пробкой, то

излишек жидкости выт снится через

-

пилляр. В результа

сосуд будет наполнен до верхнего

края кап ллярка.

Т. ., при послезакры

åльном наполнении пикнометра, объемы

исследуемой

ñòè

æèäкость

плотн стью (например

дистиллирован

íîé â äîé)

îä

наковы, аизвестнойжидкости îпределяе

аналитических ве-

жидкостьюсах, искомую плотность также можно

определитьсянавыс кой точностью.

 данной работе используется пикнометр типа

(ðèñ. 5.1).

В специальных

исследованиях из

жидкостей предвари

тельно удаляют раствлабораторныхнный

изменяющий их плотность. Для

идкость

стакане п

мещаютвоздухвакуумную камеру. Через небольш й про

межуток времени из

жидкос и нач нают выделятся пузырьки, и она освобэтого-

72

Лабораторная работа • 5. Определение плотности тел.

ватьсяПри точныхстрогоопределенияхпостоянной, чтоплотностидостигаетсятемперату жидкости должна. В данномоста-

упражнении плотность исследуемой жидкоститермостатированиемопределяется помощью трех

последовательных взвешиваний.

5.3.3. Определение плотности жидкости с помощью

1)

пикнометра.

на аналитических весах пустой пикнометр. Обозначим его вес

êàê

Vпикнометр,плотность этало

ной жидкости

наполненныйвыталкиваю-

щаястьюρ(архимедова)(эталонной, плотностьилисилавоздуханеизвестной,ρ . Навс¼ равно) действует

получится:

V ρ g. Таким образом, вес эталонной

Аналогично, вес неизвестнойPý − Pпжидкости:= V ρýg − V ρ g.

(5.3)

5) азделим почленно выраженияP − Pï =5.V4 ρè 5g.3−äðóãV ρ gíà. друга:

(5.4)

откуда

V g(ρý − ρ )

=

P − Pï

,

V g(ρ − ρ )

Pý − Pï

ρ =

P − Pï

(ρý

−

ρ ) + ρ .

(5.5)

Pý

−

Pï

.3. Краткая теория.

73

5.3.4. Определение плотности твердых тел

помощью

Ñ ïî

ощью пикнометра

жно определить не только

плотность жид-

пикнометра

тел. Для этого исследуемое тело

кости, но и плотность

смнетрехдолжноп своемугружаютнапоследовательныханалитическихрастворятьсяобъемусилы.воздухаПлотностьвесахввзвешиванийводе)будетдистиллироваисследуемое.исследуемогоПриэтом.телоононойтелавытеснит. Весводойопределятела( счевиднуч¼томтсяс-,

помощьюды,что1)оноравныйвыталкивающейВзвесим3

твердыхпикнометр

объемом

0.5 − 1

äå

аналитическихP = ρ Vòg − ρ V g = Vòg(ρплотность− ρ ),

(5.6)

Pý′. Тогда вес самой эталонной жидкости будет равен

-

4)

теломим телодоведявоздухепикнометруровенькакдосээталоннойриски. Обозначимпжидкостьювес. пикнометраЕ¼излишкижидкости(5окаво.7)

дойчаем,Помесиснова

P = P ′ − P .

с погруженным

не¼ теломPбудет′. Тогдавенвес остатка эталонной

5)

Отношение плотностей твердогоP =òåëàP ′

èPжидкостип.

равно

(5.8)

−

ãäå

ρò

=

Pò

,

(5.9)

ρý

P

0

Очевидно,- весчтов ды, вытесненной телом.

6)

P0

74

7)

Лабораторная работа • 5. Определение плотности тел.

азделим выражение 5.6 íà 5.10:

=

ρò

−

ρ

получаем окончательное

.

Отсюда

выражение

для плотности тела:(5.11)

Pý + P − Pò

ρý − ρ

−

ò(Приложение

èемпользования.заданияPro EP-214необходимоэлектроннымиэ ознакомитьсяаналитическE). оп(5è.ñàìè12)-

5.4ниемвесамиПередВзвешивания. ИзмеренияOhausправиламвполненExplorerρ

= Pý + P P

ρ − ρ ) + ρ .

1)

производятся не менее тр¼х раз.

Промыть пикнометр дистиллированной водой и тщательно прослу-

2)

шитьа)ОпределитьНаполнить.Затем(плотностьвзвеситьпикнометрегонеизвестной(сить Pдистиллированнойп). жидкости, дляводойчего:дожидкостью,рискивзве-

á)

Наполнитьбинок.

пикн метр дистиллированнойP ). екомендуетсяводой ивзятьвзвесить20-30( дро-

â

ситьПогрузить( в него тело, откачать излишки воды до риски и взвеPý). -

ã)

ассчитатьP ). плотность тела

.5.

вопросы.

75

5.5.Контрольные вопросы.

1)2

Что такое плотность удельный вес тела?

Â

единицах измеряется плотность и удельный вес в системах

3)

С какихС СИ?

Покажите, что плотность и удельный вес численно могут быть равны

4)

друг другу.

òåë?

ие существуют методы определения

6)

В чем заключается метод определения плотноститвердых тел пикно-

5

Êàê определить плотность жидкости с

омощью пикнометра?

7)

метром?

степень точности, с которой Вы нашли плотности жидко-

Определитьсти твердого тела,

Прило ни A.

ра ическое представление

результатов измерений.

лучитьОсновноеней

остоинство гра иков - х нагляднос ь. ра ик, да¼т возмож

представление ункционалтметитü

ðàçë ÷íûõ

ность сразу, одним взглядом, определ ть

íóþ

ïî

особенностей: максимум в,

нимумов, точек перегиба, зависимость,боль

шей наим ньшейкачественноести

наличиеобластей.п. ра ик поз

ре ий. ра ический метод, к оме того,периодичностизволяет отразить

данных, тем

воляет также етко удить

соответствии эксп рим нт льных

или иным теор тическорким положениямзменения,

во бщ облегчает обработку изме-

äàíных, полученных при изме ении.

78

Приложение A. ра ическое представление результатов измерений.

вой)ее через. Изломкаждуюна кривойточку;можно(т чкирисоватьрасполагаютсятолькопов

обетомстороныслучае, еслиот кри-

íå

быть объяснен погрешностью

змерений и если при этом

à

ытьможетув ствованиеренным отсутствии истем тических ош бок (излîмы частон

åãî ñóù

указывает большое

сло точек; кроме т го нуж

п являются, например, ког а ñначала работают

а одной шкале при

ра, потом переходят на другую). Следует помн ть, что якая осо-

енность

на кривой (излом, резкое изменение крив зны и пр.) требует

ëèáî специального доказательства, либо теоретического обоснования.

Прямую на гра ике проводят карандашом по линейке (удобна

зрачная лин йка, позволяющая видеть

точк ). Кривую проводят

по экспериментальным точкам от руки. всеЛ кала используются для

ïî

следующей обводки кривой.

Во всех случаях крив я должна быть проведена так, чтобы она не за

эксперим нтàльных точек.

эксперимента - это точ-

êрывалаи, кривая - это только толкованиерезультата

(вообще говоря, не

всегда одн з ачное).

80

Приложение B. Построение гистограмм.

ис. B.1. истограмма результатов измерений.

ответствует большей части возможных

случайной величины или

ее погрешности от всех возможных значеíачений.

Построим гра ик

ошибок (рис. B.1). По оси абцисс будем

сь ряд инт рвалов 1, -1, 2, -2

. ., как это сделано на рисунке. По оси

Полученные

результатераспределенияданные измерений предстанут после это-

ткладывать в личину ошибок, допущенных в разных опытах. азобьем эту

îрдинат отложим число случаев,

когда

ошибка попала в

анный интервал.

го в виде ст лбчатой диаграммы(такие

гра ики называют гистограм ами)

с максимумом

области

небольших

бок (чем ошибки больше, тем они

êривой,

едовательно,

лощадь, расположенная под крив й, для каж-

обычно вст

чаются реже; очень

áîëüøие ошибки при разумной постанов

е опыта п

оисходят крайне редко или никогда не

. Высота

äîãî интервала

ошибок пр порциональна числу лучаев,встречаются)котîрых данная

наблюдалась. истограмма рис. B.1 может служить для выяснения и

более сложных вопросов. Можно,

выяснить число случаев, когда

ошибкаплощадью,лежитзаключеннойвыходитинте подвалахкривойнапример,.Легковидеть,участкахчто это число определя т-

ñÿ

1 −1

âñåéâ,

когда ошибка

пределы

1 è −1. Число случа