Методы измерения плотности

     Когда температура воды в пикнометре, а  следовательно, и ее уровень перестанут изменяться, излишек воды над меткой удаляют таким образом, чтобы метки касался нижний или верхний край мениска в зависимости от того, определяют ли плотность соответственно прозрачной или непрозрачной жидкости. За положением мениска следует наблюдать через лупу.

     Отбирать  излишек воды необходимо весьма осторожно, используя для этой цели пипетку с оттянутым капилляром или согнутую в трубку фильтровальную бумагу. Весьма малые количества воды удобно отбирать узкой полоской фильтровальной бумаги.

     Пикнометр, снабженный вместо одной метки шкалой, можно наполнять до любого положения мениска, если предварительно определена цена деления шкалы.

     У пикнометров с капиллярным отверстием, помещенных в термостат, излишек воды, выступающий из отверстия, удаляют фильтровальной бумагой.

     После того как уровень воды установится  против метки, внутреннюю поверхность горла пикнометра вытирают свернутой в трубку фильтровальной бумагой (при этом бумага не должна касаться мениска воды).

     Пикнометр с водой закрывают пробкой  и тщательно обтирают снаружи  льняной тряпкой, не оставляющей  на поверхности пикнометра хлопьев, которые могут изменить массу пикнометра. Затем пикнометру дают возможность принять температуру окружающего воздуха, после чего взвешивают его на указанных выше весах.

     Для получения более точного результата рекомендуется описанное испытание повторять несколько раз и принимать в расчет среднее из найденных таким образом значений.

     Далее аналогичным путем взвешивают пикнометр  с испытуемой жидкостью. Предварительно пикнометр промывают и высушивают.

     При точных измерениях пикнометр с жидкостью, не закрытый пробкой, рекомендуется нагреть до кипения жидкости для удаления из нее растворенного воздуха. Дальнейшие измерения выполняют после охлаждения пикнометра.

     Для упрощения работы при частом пользовании  пикнометром удобнее заранее  определить его постоянные, т.е. значения m₁ (массы гирь, уравновешивающих пустой пикнометр) и m₂ (массы гирь, уравновешивающих пикнометр с дистиллированной водой при определенной температуре) с тем, чтобы в дальнейшем при определении плотности проводить лишь одно взвешивание пикнометра с жидкостью для нахождения m₃.

     С учетом того, что стекло пикнометра со временем выщелачивается и стирается (особенно в пришлифованных местах), следует периодически повторно определять m₁ и m₂.

     Плотность вязких жидкостей и твердых тел определяют в пикнометре с меткой (рисунок 4.1, в). Если испытуемое тело не проходит через отверстие в горле стандартного пикнометра и не может быть измельчено (при определении плотности целого изделия, например, гири), то в качестве пикнометра применяют цилиндрический стеклянный стакан с притертой к его краям плоской стеклянной крышкой. Стакан наполняют соответствующей вспомогательной жидкостью так, чтобы при надвигании крышки на плоскость краев стакана жидкость «срезалась» и под крышкой не оставались воздушные пузырьки.

     Как видно из формулы (4.6), для определения плотности твердого тела необходимо взвесить это тело, затем взвесить пикнометр со вспомогательной жидкостью, налитой в него до требуемого уровня при определенной температуре, опустить тело в пикнометр с жидкостью, установить жидкость до первоначального уровня при той же температуре и далее взвесить пикнометр с телом и жидкостью.

     В качестве вспомогательной жидкости обычно используют воду. Если испытуемое тело растворяется или окисляется в воде, то применяют какую-либо другую жидкость (например, бензин, бензол, керосин или спирт), причем предварительно плотность ее измеряют одним из описанных выше способов.

     Плотность вязкой жидкости определяют так же, как и плотность твердого тела, с той лишь разницей, что массу М гирь, уравновешивающих взятое количество испытуемой жидкости в воздухе, находят взвешиванием пустого пикнометра и пикнометра, наполненного этой жидкостью примерно наполовину.

     Весьма  вязкие жидкости для заливки в пикнометр предварительно нагревают до 50–60°С. Для удаления пузырьков воздуха пикнометр с жидкостью в течение 20–30 мин нагревают при температуре 80–100°С (в зависимости от вязкости жидкости) и затем охлаждают до температуры, требуемой для измерения плотности. 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

     В данном курсовом проекте были рассмотрены приборы и методы измерения плотности.

     Простейшим  и наиболее распространенным является метод измерения плотности жидкости при помощи прибора, называемого  ареометром. Принцип действия ареометра, представляющего собой полое стеклянное тело, основан на законе Архимеда. Согласно этому закону на всякое тело, помещенное в жидкость, последняя действует с силой, которая приложена в центре тяжести погруженной части тела, направлена вертикально вверх и равна весу вытесненной телом жидкости, т.е. весу жидкости в объеме погруженной части; эта сила называется выталкивающей.

     Таким образом, если ареометр постепенно опускать в жидкость, то он начнет плавать  в ней тогда, когда уравняются вес ареометра и вес жидкости в объеме его погруженной части. Следовательно, глубина погружения плавающего ареометра зависит от плотности, что позволяет непосредственно определять эту плотность по шкале ареометра, градуированной соответствующим образом.

     На  использовании закона Архимеда основано также измерение плотности жидкости или твердого тела методом гидростатического взвешивания. Подвешенный к коромыслу весов стеклянный поплавок взвешивают поочередно в воздухе, дистиллированной воде и испытуемой жидкости. По результатам взвешивания определяют объем поплавка и массу жидкости в этом объеме, а затем подсчитывают искомую плотность жидкости.

     При измерении плотности твердого тела методом гидростатического взвешивания нужно взвесить тело в воздухе и дистиллированной воде. Разность результатов обоих взвешиваний позволяет определить объем тела, а следовательно, и его плотность. Гидростатическое взвешивание производится либо на видоизмененных весах общего назначения, либо на гидростатических весах.

     Третий, наиболее точный, но и самым трудоемкий метод – это измерение плотности при помощи пикнометра, представляющего собой специальную стеклянную колбу определенной вместимости.

     Для определения плотности жидкости пикнометром сначала определяют его массу, а затем взвешивают пикнометр, заполненный последовательно дистиллированной водой и испытуемой жидкостью. Первое и второе взвешивания дают возможность найти вместимость пикнометра, а первое и третье – массу испытуемой жидкости в объеме пикнометра. По этим данным определяют плотность жидкости.

     При измерении пикнометром плотности  твердого тела поочередно взвешивают: испытуемое тело; пикнометр с водой; пикнометр с водой и погруженным в нее телом. Результаты взвешиваний позволяют определить объем тела; по массе и объему тела подсчитывают его плотность. 
 

     Список  использованной литературы 

     1 Гаузнер С.И., Кивилин С.С., Осокина  А.П. Измерение массы, объема и плотности: – М. : Издательсто стандартов, 1972. – 623 с.

     2 Мордасов Д.М., Мордасов М.М. Технические измерения плотности. – Тамбов : Издательство ТГТУ, 2004. – 80 с.

     3 Профос. П. Измерение в промышленности. Т.2. – М. : Металлургия, 1990 – 383  с.

     4 Прохоров А.М. Физическая энциклопедия. – М. : Большая российская энциклопедия, 1992. – 637 с.

     5 Тарбеев Ю.В. Измерения массы, плотности и вязкости. – М. : Издательство стандартов, 1988. – 175 с.