Wyznaczanie gęstości ciał stałych za pomocą areometru Nicholsona
OPIS TEORETYCZNY
Na ciało zanurzone w cieczy oprócz siły ciężkości działa siła wyporu cieczy.
Siła ta, zgodnie z prawem Archimedesa,
jest skierowana ku górze (t.j. przeciwnie do siły ciężkości).
Aby ciało pływało, konieczne jest, aby siły te równoważyly się.
Na tej zasadzie oparta jest metoda pomiaru gęstości ciał stałych (oczywiście takich,
które można "bezkarnie" umieścić w wodzie).
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie gęstości badanego ciała stałego.
METODA POMIAROWA
Do pomiaru służy nam areometr Nicholsona. Składa się on z pływaka A z przymocowanym od dołu koszyczkiemB .
Pływak połączony jest odpowiednio wygiętym drutem z szalką D ( jak na rysunku).
W celu dokonania pomiaru zanurzamy trzykrotnie areometr do kreski K.
Po raz pierwszy, obciążając go odważnikami o ciężarze P1 wkładanymi do szalki D.
Po raz drugi, obciążając go ciałem badanym umieszczonym w szalce D i dodatkowo odważnikami o ciężarze P2.
Po raz trzeci, obciążając go ciałem badanym włożonym do koszyczka B i dodatkowo umieszczonymi na szalce D odważnikami o
ciężarze P3.
Odpowiednio do opisanych stanów układamy trzy równania opisujące rownowagę sił:
Q = C + P1
Q = C + P + P2
Q + Po = C + P + P3
W równaniach tych:
C - ciężar areometru;
Q - ciężar wody wypartej przez areometr;
P - ciężar ciała badanego;
Po - ciężar wody wypartej przez ciało.
Z równań wyznaczamy:
P = P1 - P2
Po = P3 - P2
a następnie gęstość względną
qwzgl = P/Po.
Jeżeli znamy gęstość cieczy qo (woda), możemy wyznaczyć gęstość bezwzględną ciała:
q = qo . qwzgl
CZYNNOŚCI POMIAROWE
Pięciokrotnie powtarzamy równoważenie areometru w każdej z trzech opisanych sytuacji.
Wyznaczamy temperaturę wody.
W tabelce umieszczamy nastepujące dane:
OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW
Wyznaczamy średnie wartości P1, P2 , P3 i ich niepewności pomiarowe.
Wyznaczamy gęstość względną qwzgl i jej niepewność pomiarową.
Z tablic odczytujemy gęstość wody odpowiadającą zmierzonej temperaturze.
Wyznaczamy gęstość bezwzględną badanego ciała.