Определение плотности жидкости

 

1. Промыть пикнометр дистиллированной водой, ополоснуть спиртом и эфиром и, поместив в сушильный шкаф, тщательно просушить. Признаком хорошего просушивания пикнометра является отсутствие капелек воды на его внутренних стенках при охлаждении до комнатной температуры.

2. Охлажденный до комнатной температуры пикнометр взвесить с точностью до 0,01 г на технических весах, а затем с точностью до 0,0001 г на аналитических весах и массу разновесов т₁ записать в табл. 4.1.

3. Наполнить пикнометр дистиллированной водой до метки на горлышке*. Для наполнения пикнометра внутрь его вводится тонкая трубочка, через которую вливается вода из сифона или бюретки. Избыток воды можно удалить из пикнометра при помощи свернутого в трубочку куска фильтровальной бумаги.

4. Взвесить пикнометр с водой, записать массу т₂ в табл. 4.1.

5. Вылить воду из пикнометра, просушить его и ополоснуть исследуемой жидкостью.

6. Наполнить пикнометр исследуемой жидкостью до метки.

7. Взвесить пикнометр с исследуемой жидкостью. Результаты измерений т₃ занести в табл. 4.1.

8. После окончания работы вылить жидкость из пикнометра, вымыть его и просушить.

9. Полученные данные подставить в формулу (4.11) и определить плотность исследуемой жидкости. Значение плотности воды взять из табл. 4.3. Плотность воздуха рассчитать по формуле

, (4.20)

где – атмосферное давление;

– молярная масса воздуха;

R = 8,3144 Дж/(моль×К) – универсальная газовая постоянная;

Т – температура в весовой комнате.

Примечание. 1) Если требуется определить плотность жидкости при комнатной температуре, то приведение уровня жидкости к метке на горлышке делают при температуре комнаты.

2) Если нужно определить плотность жидкости при температуре 20⁰С, то пикнометр наполняют жидкостью при комнатной температуре так, чтобы уровень жидкости находился выше метки. Затем помещают пикнометр в водяную баню (стакан объемом 5 л, наполненный водой), поддерживая температуру 20⁰С с точностью до 0,1⁰С. Выждав 10 – 15 мин доводят при помощи фильтровальной бумаги уровень жидкости до метки на горлышке. После этого вынимают пикнометр из воды, вытирают чистым полотенцем, следя за тем, чтобы на внешней поверхности не осталось волокон. Затем пикнометр взвешивают на аналитических весах.

Наполнение пикнометра дистиллированной водой до метки должно быть проведено тоже при температуре 20⁰С, как указано выше.

3) Если плотность жидкости необходимо определить при 0⁰С, то наполненный при комнатной температуре выше метки пикнометр помещают в тающий лед. Через 10 – 15 мин доводят уровень жидкости до метки. После этого вынимают пикнометр из льда, обогревают его в руках до тех пор, пока на нем не перестанет выделяться роса, тщательно осушают и взвешивают на аналитических весах спустя 10 – 15 мин.

Наполнение пикнометра дистиллированной водой до метки должно быть тоже проведено при температуре 0⁰С, чтобы исключить изменение объема пикнометра.

 

Таблица 4.1

Условия опыта: =

=

=

Плотность воздуха =

Плотность воды =

 

т1	∆т1	т2	∆т2	т3	∆т3		∆

 

Расчет плотности исследуемой жидкости сделать по формуле 4.11.

Для расчета погрешностей плотности жидкости обозначим первое слагаемое правой части в формуле (4.11)

. (4.21)

Тогда абсолютная погрешность плотности исследуемой жидкости равна сумме абсолютных погрешностей:

. (4.22)

Из выражения (4.21) следует, что относительная погрешность равна

, (4.23)

. (4.24)

Расчет средних значений , , и абсолютных погрешностей массы , , рассмотрен в лабораторной работе 3, п. 3.2.7.4.

Плотность воды и абсолютная погрешность плотности воды определяются с помощью табл. 4.3 и зависят от результатов измерения температуры воды во время проведения эксперимента .

Плотность воздуха можно рассчитать по формуле (4.20):

. (4.25)

Откуда следует, что относительная погрешность плотности воздуха равна

, (4.26)

где - абсолютная погрешность атмосферного давления, равная погрешности барометра;

- абсолютная погрешность молярной массы воздуха;

- абсолютная погрешность универсальной газовой постоянной;

- абсолютная погрешность температуры воздуха во время проведения измерений.

Абсолютная погрешность плотности воздуха

. (4.27)

Абсолютная погрешность равна

. (4.28)

Подставив (4.27) и (4.28) в (4.22), получим абсолютную погрешность исследуемой жидкости . Относительная погрешность равна

. (4.29)

Окончательный результат представить в виде:

; . (4.30)

 

ЗАДАНИЕ 4