Лабораторная работа. Определение плотности тела методом гидростатического взвешивания
 Скачать 145.54 Kb.
|
Лабораторная работаОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТЕЛА МЕТОДОМ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ Цель работы: Определение плотности исследуемого твердого тела. Оборудование: весы школьные, набор разновесов, вода дистиллированная 1л, штатив, нить шёлковая, исследуемое тело. Теория метода Если тело имеет неправильную форму , вычислить его объем непросто. Для нахождения плотности тел неправильной формы используют метод гидростатического взвешивания. Метод основан на законе Архимеда, согласно которому на всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (или газа) выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (или газа), направленная по вертикали вверх и приложенная к центру тяжести вытесненного объема. Сначала находят массу тела m1,которое находится в воздухе , затем массу тела m2, которое погружено в жидкость с известной плотностью ρ ж (обычно используют дистиллированную воду). По двум измерениям массы тела вычисляют плотность ρ без непосредственного измерения объема V. Для этого тело подвешивают за очень тонкую нить к чаше весов и определяют массу грузов, после погружают нить с телом в дистиллированную воду. Равновесие нарушается за счёт выталкивающей силы, поэтому лишние грузы убирают и вновь определяют массу разновесов. Массой нити можно пренебречь. Выведем расчётную формулу. С учетом силы Архимеда вес тела в жидкости равен P2 = mg- ρ жVg, где m - масса тела. При точном взвешивании необходимо также учитывать выталкивающую силу воздуха P1 = m g - ρвVg, где ρ в - плотность воздуха. На разновески также действует выталкивающая сила воздуха. Допустим, что при взвешивании тела в воздухе мы уравновесили весы разновесками массы m1, тогда вес разновесок равен P’1 = m1g - ρвV1g, где V1 - объем разновесок массы m1. Аналогично, в случае взвешивания тела в жидкости, получаем P’2 = m2 g - ρ вV2 g, где V2 - объем разновесок массы m2. При взвешивании путем подбора разновесок мы добиваемся, чтобы их вес был равен весу исследуемого тела, поэтому равны правые части формул . Учтя также, что V1 = m1 /ρ1, V2 = m2/ρ1, ρ1- плотность разновесок Получим mg - ρ вVg = m1 g - ρв(m1/ ρ1)g; mg - ρж Vg = m2 g - ρ в(m2/ρ1)g. Сократим на g и учтем, что m = ρ V, тогда(ρ - ρ в)V = m1(1 - ρ в/ ρ1), (ρ -ρ ж)V = m2(1 - ρ в/ρ1). Разделим уравнение на уравнение (ρ - ρ в) /( ρ - ρ ж) = m1/m2.. Из полученного уравнения найдем плотность тела ρ = (ρ ж m1 - ρв m2)/(m1 - m2). Формула является расчетной для определения плотности тела. Если заранее не был известен материал, плотность которого определяется, то по полученному значению плотности его можно установить, пользуясь таблицей   Порядок выполнения работы 1.Подготовьте весы к работе . 2.Взвесьте ниточку. Найдите массу разновесок (m0) при взвешивании ниточки. 3.Подвесьте тело на ниточке к левой чашке весов, уравновесьте весы, определите массу разновесок m’1. Найдите m1 = m’1-m0. 4.Поместите исследуемое тело в стаканчик с дистиллированной водой так, чтобы тело вместе с ниточкой было погружено в воду, а ниточка оставалась под водой. Взвесьте тело, погруженное в воду, и определите m’2.Найдите m2 = m’2 - m0. Если нить очень тонкая ,то её массой можно пренебречь (m0=0) 5. Для каждого исследуемого образца твердого тела проведите по два измерения. Плотность сухого воздуха при разных температурах и давлении вычисляют по формуле ρ в = PM/RT,Р- давление измеряют барометром, а t- температуру воздуха термометром. М=0,029 кг/моль – молярная масса воздуха R= 8,31Дж/моль*К - универсальная газовая постоянная Т= t+273 К-бсолютная температура Измерения заносим в таблицу:
Пробы золота
|