Определение плотности сыпучего тела

Пикнометр применяется для определения плотности сыпучих тел, если они раздроблены на кусочки такой величины, которые могут проходить через горлышко пикнометра. Задание выполняется в следующем порядке.

1. Для определения плотности сыпучего тела (гравия) необходимо промыть и хорошо просушить пикнометр.

2. Массу разновесов т ₁ и т ₂, уравновешивающих, соответственно, пустой пикнометр и пикнометр, заполненный дистиллированной водой до метки, взять из результатов выполнения задания 3 (табл. 4.1).

3. Насыпать в пикнометр небольшое количество (приблизительно до 0,5 его объема) гравия и взвесить, определив массу т₃ разновесов, уравновешивающих пикнометр с гравием.

4. Долить в пикнометр до метки дистиллированную воду, взвесить, определив массу т₄ разновесов, уравновешивающих пикнометр, наполненный гравием и водой.

При заполнении пикнометра водой, надо следить, чтобы на частицах не образовались пузырьки воздуха. Погруженные в воду кусочки сыпучего тела должны быть освобождены от пузырьков воздуха с помощью проволочки либо осторожным встряхиванием. Удалив воздух, необходимо проверить, заполнен ли пикнометр водой до метки.

Более надежным способом удаления пузырьков воздуха является нагревание пикнометра с водой и твердым телом на водяной бане до температуры кипения воды. Перед взвешиванием пикнометр должен быть охлажден до комнатной температуры.

Примечание. 1) Если сыпучее тело растворяется в воде, надо взять вместо воды другую жидкость, в которой тело не растворяется.

2) Жидкость должна смачивать исследуемое тело.

3) Плотность жидкости должна быть меньше плотности исследуемого тела.

 

Таблица 4.2

Условия опыта: =

=

=

Плотность воздуха =

Плотность воды =

 

т1	∆т1	т2	∆т2	т3	∆т3	т4	∆т4		∆

 

Расчет плотности сыпучего тела необходимо выполнить по формуле (4.19).

Из формулы (4.19) следует, что относительная погрешность плотности сыпучего тела равна:

.(4.31)

Абсолютная погрешность плотности сыпучего тела равна

. (4.32)

Результат представить в виде:

; . (4.33)

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

3. Взвешивание на аналитических весах проводится только в присутствии преподавателя или лаборанта.

4. Перед включением осветителя в сеть проверить исправность изоляции провода.

5. На рабочем месте могут находиться только необходимые в данной работе приборы и оборудование.

6. Пикнометры, в пробку которых впаян термометр, требуют осторожного обращения; они малоустойчивы, их легко опрокинуть и разбить.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое масса? Масса инертная, масса гравитационная?

2. Что называется плотностью? Средняя плотность тела, плотность в точке? Что такое элементарный объем?

3. Каково устройство технических весов?

4. Какова последовательность подготовки весов к работе?

5. Каковы правила взвешивания на технических весах?

6. Что такое чувствительность весов? Как определить чувствительность ненагруженных весов?

7. Что такое цена деления весов? Как определить цену деления ненагруженных весов?

8. Назовите и укажите основные детали весов АДВ-200 и объясните их назначение.

9. Какова конструкция коромысла весов АДВ-200?

10. Каково устройство и назначение воздушных демпферов?

11. Какова конструкция изолирующего механизма весов АДВ-200?

12. Что такое точный разновес? Каковы правила использования гирь массой 1 г и выше. Что такое номинальная масса гири?

13. Почему миллиграммовые разновесы накладывают на правую подвеску и снимают с нее с помощью специального механизма – механизма гиреналожения? Как определить массу наложенных гирь?

14. Как определить чувствительность аналитических весов? Цену деления?

15. Правила взвешивания тел на аналитических весах.

16. Каков порядок взвешивания на аналитических весах АДВ-200?

17. Каков порядок выполнения работы?

18. Что такое сила тяжести? Какова величина и направление силы тяжести?

19. Что называется весом тела? К какому телу приложена сила веса?

20. Почему вес тела зависит от окружающей среды?

21. Какова сила веса тела, находящегося в воздухе?

22. Что называется моментом силы относительно точки и относительно оси?

23. Как определить величину и направление момента силы?

24. Сформулируйте условия равновесия тела, имеющего ось вращения.

25. Получите выражение (4.11) для определения плотности жидкости.

26. Получите выражение (4.19) для определения плотности сыпучего тела.

Вопросы для допуска: 1 - 19.

Вопросы для защиты: 20 - 26.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 4.3

Плотность воды (г/cм³), свободной от воздуха в интервале температур 0–30⁰С

Температура, ^0С
Единицы	Десятые доли
	0,999841	0,999847	0,999854	0,999860	0,999866	0,999872	0,999878	0,999884	0,999889	0,999895

 

 

Окончание таблицы 4.3

 

Температура, ^0С
Единицы	Десятые доли

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агапов, Б.Т. Лабораторный практикум по физике / Б.Т. Агапов, Г.В. Максютин, П.И. Островерхов [Текст]. М.: Высшая школа, 1982. С. 68–79.

2. Воскресенский, П.И. Техника лабораторных работ / П.И. Воскресенский [Текст]. М.: Химия, 1973. С. 239–259, 624–627.

3. Захаров, Л.Н. Начала техники лабораторных работ. /Под ред. проф. Х.В. Бальяна [Текст]. Л.: Химия, 1981. С.65–72.

4. Исакович, Е.Г. Весы и весовые дозаторы. Метрологическое обеспечение: Справочная книга метролога / Е.Г. Исакович [Текст]. М.: Изд-во Стандартов, 1991. С. 16–30.

5. Практикум по физике для медицинских вузов / В.А. Хитун [и др.] [Текст]. М.: Высшая школа, 1972. С. 39–44.

6. Справочник химика: в 5 т. Т.1: Общие сведения. Строение вещества. Свойства важнейших веществ. Лабораторная техника / Гл. ред. Б.П. Никольский [Текст]. М.-Л.: Химия, 1971. С. 546.

7. Уродов, В.И. Практикум по физике / В.И. Уродов, В.С. Стрижнев [Текст]. Мн.: Выш. шк., 1973. С. 28–39.

8. Феоктистов, В.Г. Лабораторные весы / В.Г. Феоктистов [Текст]. М.: Изд-во Стандартов, 1979. 199 с.

9. Щедровицкий, С.С. Техника измерений массы / С.С. Щедровицкий [Текст]. М.: Государственное издательство стандартов, 1961. 355 с.

 

 

Содержание

 

Лабораторная работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ…..……………........
1.1. Цели работы………………………………..………………..............
1.2. Основные понятия………………………………………………......
1.2.1. Масштабная линейка……………………………………...………
1.2.2. Нониус……………………………………………………………...
1.2.2.1. Нониус – многозначная мера длины……………....................
1.2.2.2. Измерения с помощью нониуса………………………………..
1.2.2.3. Расширенный нониус……………………………......................
1.2.2.4. Штангенциркуль……………………………….........................
1.2.2.5. Определение длины тела с помощью штангенциркуля………
1.2.2.6. Правила работы и хранения штангенциркуля…………………
1.2.3. Микрометрический винт………………………………………….
1.2.3.1. Микрометрический винт – многозначная мера длины……….
1.2.3.2. Микрометр……..………………………………………………...
1.2.3.3. Подготовка микрометра к измерениям……………..................
1.2.3.4. Определение длины тела с помощью микрометра……………
1.2.3.5. Правила работы и хранения микрометра……………................
1.3. Экспериментальная часть работы………………………………….
1.3.1. Приборы и оборудование….……………………………………..
1.3.2. Порядок выполнения работы……………………………………..
1.4. Техника безопасности………………………………………………
1.5. Контрольные вопросы………………………………………………
1.6. Приложение………………………………………………………….
1.6.1. Единица длины – метр…………………………………………….
1.6.2. Нониусы………………………………………………………….
1.6.3. Штангенциркули………………………………………………......
1.6.4. Микрометры……………………………………………………….
1.7. Список литературы……...……………………………………...……
Лабораторная работа 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ТЕЛА С ПОМОЩЬЮ ТЕХНИЧЕСКИХ ВЕСОВ…..............................................
2.1. Цели работы……………………………………………………........
2.2. Основные понятия…………………………………………………..
2.2.1. Взвешивание и весы…………………………………………….....
2.2.2. Момент силы. Закон равновесия рычага…………………………
2.2.3. Принцип взвешивания на рычажных весах……………………
2.2.4. Весы для точного взвешивания……...…………………………...
2.2.5. Точный разновес……………...…………………………………...
2.2.6. Технические весы……...…………………………………….........
2.2.7. Подготовка технических весов к работе…………………………
2.2.8. Определение цены деления и чувствительности весов…………
2.2.9. Правила взвешивания……………………………………………..
2.2.10. Техническое обслуживание весов………………………………
2.3. Экспериментальная часть работы………………………………….
2.3.1. Приборы и оборудование…………………………………………
2.3.2. Порядок выполнения работы……………………………………..
2.4. Техника безопасности………………………………………………
2.5. Контрольные вопросы………………………………………………
2.6. Приложение………………………………………………………….
2.6.1. Масса тела………………………………………………………….
2.6.2. Единица массы – килограмм ……………………………………..
2.6.3. Характеристики точности измерения массы в зависимости от ее величины и метода измерения……………….………….…
2.6.4. Призма……………………………………………………………..
2.6.5. Сила тяжести и вес тела…………………………………………..
2.6.6. Принцип взвешивания без применения гирь………………........
2.6.7. Плотность вещества……………………………………………….
2.7. Список литературы………………………………………………...
Лабораторная работа 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ТЕЛА С ПОМОЩЬЮ АНАЛИТИЧЕСКИХ ВЕСОВ.………………………...
3.1. Цели работы……………………………………………………........
3.2. Основные понятия…………………………………………………..
3.2.1. Аналитические весы типа АДВ-200……………………………...
3.2.2. Основные характеристики весов АДВ-200 ……………………..
3.2.3. Влияние различных факторов на чувствительность весов……..
3.2.4. Методы точного взвешивания………………………………........
3.2.4.1. Метод двойного взвешивания (метод Гаусса)………………...
3.2.4.2. Метод замещения (метод Борда)……………………………….
3.2.4.3. Метод максимальной нагрузки (метод Менделеева)…………
3.2.5. Правила обращения с аналитическими весами………………….
3.2.6. Установка и техническое обслуживание весов………………….
3.2.7. Основные этапы взвешивания……………………………………
3.2.7.1. Проверка исправности весов…………………………………..
3.2.7.2. Определение нулевой точки аналитических весов……………
3.2.7.3. Определение чувствительности и цены деления аналитических весов……………………………………………..
3.2.7.4. Взвешивание на аналитических весах с точностью до 0,1 мг
3.2.8. Поправка на действие силы Архимеда при взвешивании на равноплечих весах…………………………………………….
3.3. Экспериментальная часть работы…………………………………
3.3.1. Приборы и оборудование…………………………………………
3.3.2. Порядок выполнения работы……………………………………..
3.3.3. Дополнительное задание …………………………………………
3.4. Техника безопасности………………………………………………
3.5. Контрольные вопросы………………………………………………
3.6. Приложение…………………………………………………………
3.6.1. Изолирующие механизмы………………………………………..
3.6.1.1. Конструкция простого изолира………………………………..
3.6.1.2. Изолир типа Менделеева ……………………………………….
3.6.1.3. Трехпозиционный изолир ……………………………………..
3.6.2. Установка весов…………………………………………………...
3.7. Список литературы ………………………………………………....
Лабораторная работа 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ И СЫПУЧИХ ТЕЛ С ПОМОЩЬЮ ПИКНОМЕТРА..
4.1. Цели работы ………………………………………………………...
4.2. Основные понятия ……………………...…………………………..
4.2.1. Определение плотности жидкостей ……………………………..
4.2.2. Определение плотности сыпучих тел ………………………….
4.3. Экспериментальная часть работы……………………………..…..
4.3.1. Приборы и оборудование ………………………………………..
4.3.2. Порядок выполнения работы …………………………………….
4.4. Техника безопасности ………………………………...……………
4.5. Контрольные вопросы ……………………………………………..
4.6. Приложение……………………………………………………….....
4.7. Список литературы ………………………………………………….

 

 

* Прямая линия – одно из основных понятий геометрии, косвенное определение которому дается при аксиоматическом построении курса геометрии.

* (нем., от – мера и Stab – палка, стержень) – мера одного деления.

** Метр - основная единица длины в Международной системе единиц измерений СИ (приложение 1.6.1).

 

* Некоторые типы микрометров приведены в приложении 1.6.4.

[*] Вычисление погрешностей прямых и косвенных измерений проводится согласно рекомендациям работы: Ариас Е.А. Сборник лабораторных работ по общему курсу физики. Ч.1/ Е.А. Ариас [и др.]. Великий Новгород, 2003. С.5–19.

 

* Дозатор – устройство для автоматического отмеривания (дозирования) заданных массы или объема жидких и сыпучих веществ.

* Призма – многогранник (см. приложение 6.2.4).

* Закалка – вид термической обработки материала (нагрев, а затем быстрое охлаждение), после которого материал находится в т.н. неравновесном структурном состоянии, не свойственном данному веществу при нормальной температуре (20⁰С). Закалка стали, например, приводит к получению в ее структуре мартенсита, который характеризуется высокой твердостью.

^** Твердость – сопротивление материала местной пластической деформации при внедрении в него более твердого тела.

* См. приложение 2.6.7.

* Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров, М., 1983. С. 73.

Щедровицкий С.С. Техника измерений массы. М., 1961. С. 18-20.

* Подобное, но более простое, устройство технических весов называют арретиром. Арретир (от фр. arreter – останавливать, фиксировать) – устройство для остановки колебаний коромысла и чашек весов. Точное разграничение между арретиром и изолиром провести трудно. Известно, что изолир, прежде чем отделить коромысло от опорной подушки, должен остановить его. Т.о., изолир совмещает в себе арретир (см. приложение 3.6.1).

* Моментом силы относительно оси называется величина М, равная М = F ∙ d, где F – модуль приложенной к телу силы, а d – плечо этой силы относительно данной оси. Плечом силы относительно оси называется кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы (см. лабораторную работу 2, п. 2.2.2).

** cos (a ± b) = cos a cos b sin a sin b.

* Поверка средств измерений – определение метрологической организацией (или ее представителем) погрешностей средств измерений и установление их пригодности. Поверка любых весов заключается в определении четырех качеств – устойчивости, чувствительности, верности и постоянства. Поверка способствует обеспечению единства и правильности измерений в государстве.

** См. приложение 3.6.2.

* Для упрощения оценки погрешностей, обусловленной влиянием аэростатических сил, возникающих из-за неравенства объемов взвешиваемого тела и гирь, для всех гирь, за исключением эталонных, принимают условную плотность материала, равную 8,0 × 10³ кг/м³ (независимо от того, из какого материала они изготовлены).

* Эксцентрик – цилиндр или диск, ось вращения которого не совпадает с геометрической осью.

* См. лабораторную работу 2, п. 2.6.7.

* См. лабораторную работу 2, п. 2.2.3.

**См. там же, п. 2.6.5.

* Если на пикнометре нет метки, его заполняют весь и закрывают пробкой, которая вытесняет излишек жидкости.