Методы определения плотности металлов и сплавов

Министерство  образования Российской Федерации

Южно-Уральский  государственный университет

Кафедра физического металловедения и физики твёрдого тела 
 
 
 
 
 
 

Реферат

На тему: Методы определения плотности металлов и сплавов 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: Студент группы ФМ-425

Коновалов И.В.

                                           Проверил: Ильин 
 
 
 
 

Челябинск 2010

     Плотностью  называют массу единицы объема вещества. Массу определяют путем взвешивания. Напомним, что численное значение плотности, выраженное в г/см3, совпадает с численным значением удельного веса, выраженным в гс/см3. Это позволяет при измерениях массы оперировать результатами взвешивания. Поэтому плотность вещества γ можно выразить как отношение веса в вакууме P₀ к его объему V 

γ = P₀ /V  (1) 

     Используя закон Архимеда, взвешивание в вакууме можно заменить

взвешиванием  в воздухе 

P₀=P₁+V γ₁ (2) 

     Здесь P₁ – вес образца в воздухе, γ ₁– плотность воздуха. Из уравнений

(1) и (2) находим 

γ = P₁+V γ₁ / V = P₁  / V + γ₁ (3) 

     Определение объема образца путем вычисления по результатам измерения его размеров обычно не обеспечивает необходимой точности. По-этому объем образца находят косвенным путем, заменяя измерение размеров взвешиванием. Ниже рассмотрены два метода, в которых используется этот прием. 
 
 
 

1.1. Определение плотности методом трехкратного взвешивания

     Определяют  вес образца в воздухе P₁, вес пикнометра¹ с жидкостью P₂ и вес пикнометра с жидкостью и образцом, погруженным в жидкость, P₃.

     В двух последних случаях уровень  жидкости в пикнометре устанавливают по метке на горловине сосуда. Очевидно, что

P₃=P₁+P₂−V(γ₂−γ₁) . (4)

     В этом уравнении γ₂ – плотность жидкости, заливаемой в пикнометр, V (γ₂−γ₁) – вес жидкости, вытесненной образцом. Из последнего уравнения 

     V= P₁+P₂- P₃ / γ₂−γ₁  (5) 

     Подставив найденное значение V в уравнение (3), получим 

γ = P₁ (γ₂−γ₁) / P₁+P₂- P₃  (6) 

     Жидкость, заливаемая в пикнометр, должна хорошо смачивать его стенки и поверхность образа, чтобы не оставалось пузырьков воздуха, которые могли бы уменьшить величины P2 и P3 . 

1.2. Метод гидростатического взвешивания

     Как и в предыдущем случае, исходным соотношением для определения плотности служит уравнение (3). Для нахождения объема образца его взвешивают в воздухе и в жидкости (P₁ и P₂ соответственно). Вес образца в вакууме можно выразить через его вес в жидкости аналогично соотношению (2). Используя те же соотношения, что и в разделе 1.1, находим

P₀=P₂ + γ₂V. (7) 

     Так как правые части уравнений (2) и (7) равны, то 

V = P₁ - P₂ / γ₂−γ₁ (8) 

     Подставив найденное значение V в уравнение (3), получим 

γ = (P₁(γ₂−γ₁) / P₁ - P₂) + γ₁ (9) 

     Для взвешивания образца в жидкости его привязывают тонкой проволочкой к чаше аналитических весов и погружают в сосуд с жидкостью. Далее взвешивание производится обычным образом. При этом определяют суммарный вес Р₃ образца, находящегося в жидкости, и проволочки, частично погруженной в жидкость. Затем определяют вес ( P₄ ) без образца проволочки, опущенной в жидкость на ту же глубину, что и при взвешивании образца. Очевидно, что P₂=P₃−P₄.