1
UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KETOWICECH
I PRACOWNIA FIZYCZNA
Ć W I C Z E N I E NR 3
WYZNACZANIE GĘSTOŚCI ZA POMOCĄ
PlKNOMETRU
ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WSTĘPNEGO
-
znajomość pojęć: gęstość ciała, ciężar właściwy;
- temperaturowa zależność gęstości,
- budowa wagi laboratoryjnej i analitycznej (z tłumieniem),
- cechy wagi czułość, rzetelność; zasady pomiaru masy za pomocą wagi,
- prawo Archimedesa, poprawki na siłę wyporu powietrza,
- piknometr – budowa i zasady pomiaru,
- umiejętność wyprowadzenia wzorów (używanych w ćwiczeniu) na obliczenie gęstości
cieczy i ciał stałych.
APARATURA
-
waga analityczna,
komplet odważników, suszarka,
-
piknometr, naczynia z wodą destylowaną i badanymi cieczami,
-
badane ciała stałe,
-
termometr.
2
WZORY, SCHEMATY
Obliczanie gęstości ciała stałego:
Wiedząc że objętość ciała stałego zanurzanego do piknometru wypełnionego wodą jest równa
objętości wylanej cieczy, otrzymujemy:
1
2
1
ρ
ρ
m
m
m
m
st
−
+
=
(3.1)
stąd
1
2
1
ρ
ρ
⋅
−
+
=
m
m
m
m
st
(3.1a)
gdzie:
m
- masa badanego ciała
m
1
- masa piknometru wypełnionego wodą destylowaną
m
2
- masa piknometru wypełnionego badanym ciałem i
wodą destylowaną
Obliczanie gęstości badanej cieczy:
Ponieważ objętość wody i badanej cieczy kolejno wypełniającej piknometr jest taka sama to:
c
m
m
m
m
ρ
ρ
0
3
1
0
1
−
=
−
(3.2)
1
0
1
0
3
ρ
ρ
⋅
−
−
=
m
m
m
m
c
(3.2a)
gdzie:
m
0
- masa piknometru pustego
m
1
- masa piknometru wypełnionego wodą destylowaną
m
3
- masa piknometru wypełnionego badaną cieczą
ρ
1
- gęstość wody destylowanej w temperaturze otoczenia
3
WYKONANIE ĆWICZENIA
1. Zapoznać się z instrukcją obsługi wagi analitycznej WA-21
2. Sprawdzić czy piknometr jest suchy, ewentualnie wysuszyć go. Wyznaczyć masę suchego
piknometru - m
0
.
3. Napełnić piknometr wodą destylowaną i zakorkować go. Osuszyć dokładnie zewnętrzne
ścianki. Wyznaczyć masę piknometru z wodą destylowaną – masa m
1
.
4. Zważyć osuszone kawałki mierzonego ciała stałego - masa m.
5. Wsypać kawałki ciała stałego do piknometru i zakorkować go. Po wypłynięciu nadmiaru
cieczy dokładnie osuszyć zewnętrzne ścianki piknometru i zmierzyć jego masę wraz z
zawartością - masa m
2
. Usunąć kawałki ciała stałego z piknometru.
6. Powtórzyć czynności z pkt.(3 i 4 ) dla następnych ciał stałych wskazanych przez
prowadzącego.
7. Opróżnić piknometr. Starannie wysuszyć wnętrze. Napełnić piknometr badaną cieczą i
zważyć - masa m
3
.
8. Badaną ciecz wylać do naczynia, Piknometr starannie wymyć i wysuszyć,
9. Dokonać czynności z pkt. (6 i 7) dla następnych cieczy wskazanych przez asystenta.
10. Odczytać temperaturę otoczenia.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Odczytać z tablic gęstość ρ
1
wody destylowanej w temperaturze otoczenia. Ocenić
wielkość poprawek do wyznaczonych mas wynikających z uwzględnienia sił wyporu
powietrza (redukcja ważenia do próżni).
2. Obliczyć gęstość ciała stałego korzystając ze wzoru (3.1a).Obliczyć niepewność
pomiarową ∆ρ
st
(pojedynczego pomiaru). Porównać otrzymany wynik ρ
st
± ∆ρ
st
z
wartością tablicową.
3. Powtórzyć czynności z pkt. (2) dla następnych ciał stałych.
4. Obliczyć gęstość badanej cieczy ρ
c
wg wzoru ( 3 .2a). Obliczyć niepewność pomiarową
/∆ρ
2
/. Porównać otrzymany wynik ρ
c
± ∆ρ
c
z wartością tablicową.
5. Powtórzyć czynności z pkt. (4) dla następnych cieczy.
LITERATURA
1. H. Szydłowski "PRACOWNIA FIZYCZNA", PWN Warszawa
2. Dryński "ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI" PWN Warszawa
