Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите общие и специфические теплофизические свойства товаров.

2. Что такое теплоемкость материалов? Удельная теплоемкость? От чего она зависит?

3. Какое значение имеет удельная теплоемкость в товароведении?

4. Как определяется удельная теплоемкость металлов? Текстильных материалов?

5. Как подсчитать удельную теплоемкость текстильного материала, состоящего из различных видов волокон?

6. Рассчитайте удельную теплоемкость образца меди, если при калориметрическом ее определении получены следующие данные: m_м = 110 г; m_в = 100 г; t_вн = 20˚С; t_вк = 27˚С; t_мн = 100˚С. Определите абсолютную и относительную погрешность измерения, если по справочным данным с_м = 0,092 кал/г∙˚С.

7. Что такое теплопроводность материалов? Каким показателем она характеризуется?

8. Какие материалы имеют высокую теплопроводность? Низкую?

9. Какое значение имеют теплофизические показатели при формировании потребительских свойств товаров?

10. Какие свойства характеризует термическая стойкость материалов? Огнестойкость? Как называют материалы с низкой теплопроводностью?

Практическая работа №4 Тема: «Определение плотности твердых и жидких тел»

Цель: ознакомиться с методами и овладеть приемами определения плотности твердых и жидких тел

Материалы и оборудование: весы лабораторные с точностью взвешивания до 0,01г, термометр, набор стеклянных ареометров, лактоденсиметр, цилиндры мерные, образцы непродовольственных и продовольственных товаров (сыпучий материал, молоко и др.), учебно-справочная литература и нормативно-техническая документация (НТД)

Ход работы

1. Изучить по учебной литературе и НТД методы определения плотности твердых и жидких тел.

Плотностью называют отношение массы тела к его объему:

ρ = m/V, (4.1)

где ρ - плотность, кг/м или г/см ;

m - масса тела, кг или г;

V - объем тела, м или см .

Многие тела в естественном состоянии имеют поры и пустоты, заполненные воздухом, поэтому для определения плотности подобных тел их предварительно измельчают в тонкий порошок. Массу единицы объема материала в естественном состоянии (с порами и пустотами) называют объемной массой. Для определения объемной массы, как и плотности, необходимо знать вес материала, предварительно высушенного до постоянного веса при 105 – 110 С, и объем вместе с порами. Объемную массу вычисляют путем деления массы на объем по формуле (4.1). Выражается объемная масса в тех же единицах, что и плотность.

Для определения объемной массы тел правильной геометрической формы сначала находят объем тела, измеряя его параметры измерительной линейкой или штангенциркулем. Если образец имеет форму куба или параллелепипеда, измеряют каждую грань. За размер грани принимают среднее арифметическое из трех измерений. Если образец имеет форму шара, то измеряют его диаметр, цилиндра – диаметр и высоту, а объем определяют по соответствующей формуле. После определения объема образец взвешивают и вычисляют объемную массу.

Если образец не имеет правильной формы, то его объемную массу определяют гидростатическим методом. Этот метод заключается во взвешивании образца в воздухе и в воде на специальных гидростатических весах системы Мора-Вестфаля. Разность полученных масс численно равна его объему. Объемную массу образца вычисляют как частное от деления его массы в воздухе на разность масс в воздухе и в воде. Если образец имеет поры, то при погружении его в воду часть воды будет впитываться образцом. Для устранения этого высушенный и взвешенный образец либо насыщают водой кипячением в течение часа, либо покрывают водонепроницаемой парафиновой пленкой.

Объемную массу сыпучих материалов называют насыпной. Для определения насыпной объемной массы применяют специальную воронку и мерный цилиндрический сосуд известного объема и высоты. Воронку устанавливают так, чтобы расстояние от ее нижней части до края мерного сосуда было 50 см. При таком положении степень уплотнения материала будет во всех случаях одинаковой. Воронку заполняют сыпучим материалом, затем открывают затвор и дают возможность материалу заполнить весь объем мерного сосуда доверху. Наполненный материалом сосуд взвешивают. По разности весов между сосудом с материалом и без материала определяют массу материала в объеме сосуда. Насыпную массу вычисляют как частное от деления массы материала на объем сосуда. Объемная масса сыпучих материалов может быть определена как в рыхлом, так и в уплотненном состоянии. Для уплотнения при заполнении материалом мерный сосуд постукивают о стол.

Важным показателем качества листовых материалов является их поверхностная плотность, представляющая собой массу одного квадратного метра материала (ткани, бумаги, картона и др.). Определяют поверхностную плотность взвешиванием 10 образцов материала размером 200мм х 250 мм и пересчитывают массу на 1 м . Измеряют поверхностную плотность в г/м .

Плотность вещества зависит от его природы и химического состава, а также от температуры. В практике для характеристики физических параметров веществ применяют показатель «относительная плотность», которая определяется как отношение плотности исследуемого вещества к плотности «стандартного» вещества при определенных условиях. Для жидкостей стандартным веществом является дистиллированная вода при температуре 4 С и нормальном атмосферном давлении, что соответствует наибольшей ее плотности, равной единице. Относительную плотность можно выражать также отношением массы вещества к массе такого же объема дистиллированной воды:

ρ = ρ / ρ(Н 0) = m /m(Н 0), (4.2)

где ρ - относительная плотность (безразмерная величина);

ρ - плотность данного вещества, г/см ;

ρ(Н 0) - плотность дистиллированной воды при температуре 4 или 20 С, г/см ;

m - масса вещества, г;

m (H 0) - масса такого же объема дистиллированной воды, г.

Относительная плотность является величиной безразмерной и выражается в относительных единицах плотности. Она зависит от температуры , поэтому в ее обозначение вводят индексы t (температура вещества) и t (температура воды, плотность которой взята за единицу сравнения). Температура 20 С является стандартной для определения плотности веществ. Если определение проводят при другой температуре, то вводят поправку на температуру.

Относительная плотность жидких продуктов зависит не только от их температуры, но и от концентрации сухих веществ. Поэтому показатели плотности учитываются при оценке качества молока, плодовых и ягодных соков, определении крепости спирта и водки, содержания поваренной соли в растворах и рассолах. При этом пользуются для каждого продукта таблицей, в которой приведено содержание вещества в растворе в зависимости от его плотности и температуры.

Существует несколько методов определения относительной плотности: ареометрический, пикнометрический, гидростатический.

Ареометрический (или денсиметрический) метод основан на применении закона Архимеда. Для определения относительной плотности жидкостей применяют ареометры (денсиметры). Ареометр представляет собой стеклянную трубку, расширяющуюся книзу. Дно трубки заполнено дробью из свинца. На узкой верхней части нанесена шкала с делениями, показывающими непосредственно относительную плотность исследуемой жидкости. Ареометры дают возможность определить относительную плотность в интервале 0,6…3,8. Шкала одного ареометра охватывает значения относительной плотности в пределах 0,2…0,4. Промежутки между цифрами разделены на мелкие деления, позволяющие определять относительную плотность с точностью до третьего знака после запятой.

В исследуемый жидкий продукт погружают ареометр до тех пор, пока масса жидкого продукта, вытесненного им, не станет равной массе ареометра. Внутри некоторых ареометров имеется термометр, которым можно измерить температуру жидкого продукта. В исследуемую жидкость, налитую в цилиндр, осторожно погружают чистый сухой ареометр, не выпуская его из рук, пока он не будет плавать. Жидкости в цилиндре должно быть достаточно для свободного погружения ареометра, ареометр должен находиться в центре цилиндра, не касаться стенок и дна. Отсчет показателей производят по нижнему уровню мениска при исследовании прозрачных жидкостей и по верхнему – при исследовании непрозрачных. Если температура исследуемого продукта отличается от 20 С, то в результат вносят соответствующую поправку, которую берут из специальных таблиц. За конечный результат принимают среднее арифметическое двух определений, разность между которыми не должна превышать 0,002.

Пикнометрический метод основан на определении массы равных объемов исследуемой жидкости и воды при температуре 20 С. Пикнометр представляет собой узкогорлый стеклянный сосуд небольшого объема, с притертой пробкой и нанесенной на шейке меткой. Взвешенный и сухой пикнометр наполняют исследуемой жидкостью, причем объем жидкости доводят точно до метки. При излишке жидкости ее удаляют полоской фильтровальной бумаги, а при недостатке - добавляют из капиллярной пипетки. Заполненный жидкостью пикнометр взвешивают. Таким же образом определяют массу дистиллированной воды. Взвешивание проводят на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Относительную плотность исследуемой жидкости вычисляют по формуле:

ρ = m / m = ( m - m ) / (m - m ) , (4.3)

где m - масса пустого пикнометра, г;

m - масса исследуемой жидкости, г;

m - масса дистиллированной воды, г;

m - масса пикнометра с исследуемой жидкостью, г;

m - масса пикнометра с дистиллированной водой, г.

Относительную плотность рассчитывают с точностью до 0,0001.

2. Определить плотность твердого плотного тела неправильной формы. Для этого взвесить его на лабораторных весах с точностью до 0,01 г, а затем с помощью наполненного жидкостью мерного цилиндра установить его объем (см. Практическую работу №3 п.3). Плотность рассчитать по формуле:

ρ = m / (V - V ) , (4.4)

где ρ - плотность, г/см ;

m - масса тела, г;

V - начальный объем жидкости в цилиндре, см ;

V - конечный объем жидкости в цилиндре, см .

3. Определить поверхностную плотность бумаги для офисной техники путем взвешивания на лабораторных весах пяти или десяти образцов формата А4. Поверхностную плотность рассчитать по формуле:

М = 16 Σ m / n , (4.5)

где М - поверхностная плотность, г/м ;

Σ m - суммарная масса взвешенных образцов, г;

n - число образцов, взятых для испытания, шт.;

16 - количество образцов формата А4 в 1 м .

Рассчитать объемную массу бумаги по формуле:

Р = М / 1000 S, (4.6)

где Р - объемная масса бумаги, г/см ;

S - средняя толщина листа (рассчитать по п.7 Пр. работы №2),мм;

1000 - коэффициент пересчета из мм в м.

Определение повторить не менее трех раз, найти средние значения М и Р и сделать вывод о том, к какой категории относится испытуемая бумага, если при Р < 0,6 бумага считается пористой, при Р от 0,6 до 0,8 – средней плотности, от 0,8 до1,0 – плотной, при Р > 1,0 г/м - очень плотной. Результаты испытаний привести в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Результаты определения плотности бумаги офисной

№№ п/п	Σm , г	n, шт.	М, г/м	S, мм	Р, г/м	Категория бумаги
1.
2.
3.
Средн.

4. Определить плотность молока ареометром – лактоденсиметром.

Плотность натурального цельного молока находится при 20 С в пределах от 1,027 до 1,032. Она изменяется в зависимости от содержания составных частей молока: с увеличением содержания сухих обезжиренных веществ плотность повышается, при увеличении жирности молока она уменьшается, так как плотность молочного жира меньше воды – 0,920. При разбавлении молока водой плотность его уменьшается примерно на 0,003 на каждые 10% добавленной воды. Молоко плотностью ниже 1,027 г/см (27градусов по лактоденсиметру) можно считать разбавленным водой. Таким образом, по плотности молока можно судить о его натуральности.

Для определения плотности перемешанное молоко осторожно слить по стенкам наклоненного цилиндра так, чтобы не образовалось пены. Наполнить молоком 2/3 объема цилиндра. Установить цилиндр с молоком на горизонтальную поверхность в такое положение к свету, чтобы отчетливо были видны лактоденсиметрическая шкала плотности и показания термометра. Чистый и сухой лактоденсиметр зажать между указательным, средним и большим пальцами и медленно скользящим движением погрузить его в молоко до деления 1,030. После этого оставить его свободно плавать так, чтобы он не касался стенок цилиндра. Через минуту после установления лактоденсиметра в неподвижном положении отсчитать показания лактометра и термометра. При отсчете глаз должен находиться на уровне мениска. Плотность отсчитывается по верхнему краю мениска с точностью до 0,005, температура – до 0,05 С. Расхождение между повторными определениями плотности не должно превышать 0,005. Если во время определения плотности температура молока выше или ниже20 С, то полученные показания следует пересчитать в соответствии с прилагаемой к лактоденсиметру таблицей. Плотность молока можно пересчитать также следующим образом: каждый градус соответствует поправке, равной 0,0002, при температуре молока выше 20 С поправку прибавляют, при температуре ниже 20 С - вычитают. По окончании работы лактоденсиметр ополоснуть теплой водой и насухо вытереть. Результаты работы записать и сделать выводы.

5. Сделать выводы.