Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение 
высшего профессионального образования 
«Южно-Уральский государственный университет» 
(национальный исследовательский университет) 
 
 
 

     Реферат на тему:

     Методы определения плотности 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнила: Темирова К.А.

     Проверил: Ильин С.Н 
 
 
 
 
 

     2011

Оглавление

Введение 3

Методы определения плотности 4

Метод трехкратного взвешивания 4

Метод гидростатического взвешивания 4 

 

Введение

 

     Плотность - физическая величина, определяемая для  однородного вещества его массой в единице объема (величина, обратная удельному объему вещества); плотность  неоднородного вещества - соотношение  массы и объема, когда последний  стягивается к точке, в которой  измеряется плотность. Отношение плотностей двух веществ при определенных стандартных  физических условиях называют относительной  плотностью; для жидких и твердых  веществ ее измеряют при температуре  t, как правило, по отношению к плотности дистиллированной воды при 4⁰C ( ), для газов - по отношению к плотности сухого воздуха или водорода при нормальных условиях (T= 273,15 К, p = 1,01 • 10⁵ Па).

     Для сыпучих и пористых твердых веществ  различают плотности истинную (масса  единицы объема плотного материала, не содержащего пор), кажущуюся (масса  единицы объема пористого материала  из зерен или гранул) и насыпную (масса единицы объема слоя материала). Одной из важных характеристик кристаллических  веществ служит рентгеновская плотность (определяют рентгенографически). Она  представляет собой отношение массы атомов. находящихся в элементарной ячейке кристалла какого-либо вещества, к ее объему; выражается в обычных единицах плотности.

     Плотность веществ обычно уменьшается с  ростом температуры (из-за теплового  расширения тел) и увеличивается  с повышением давления. При переходе из одного агрегатного состояния  в другое плотность изменяется скачкообразно. Единицей плотности в Международной  системе единиц служит кг/м³• на практике применяют также следующие единицы: г/см³, г/л, т/м³ и т.д.

     Диапазон  значений плотности разных веществ  и материалов (кг/м³) исключительно широк: для жидкостей-от 43,2 (водород при -240⁰C) до 13595 (ртуть), газов-от 0,0899 (водород) до 9,81 (радон), твердых тел-от 240 (пробка) до 22610 (осмий) и т.д.

     Совокупность  методов измерения относит, плотности жидкостей и твердых тел наз. денсиметрией (от лат. densus-плотный, густой и греч. metreo- измеряю). Некоторые методы денсиметрии применимы также к газам. Иные методы определения их плотности основаны на связи ее с параметрами состояния веществ (напр., плотность идеальных газов может быть вычислена по уравнению Клапейрона-Менделеева) и с зависимостью от плотности протекающих в них процессов (см. ниже).

     При расчетах используют так называемую среднюю плотность тела, определяемую отношением его массы т к объему V, т.е. а также другими соотношениями.

 

Методы определения плотности

Метод трехкратного взвешивания

Определяют вес  образца в воздухе P₁, вес пикнометра 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 )                                             (4.4)

γ ₂ – плотность жидкости, заливаемой в пикнометр

V(γ₂ −γ₁) – вес жидкости, вытесненной образцом

Из последнего уравнения

Подставив найденное значение V в уравнение (4.3), получим

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.

  Метод гидростатического взвешивания

     Гидростатическое взвешивание - метод измерения плотности жидкостей и тв. тел, основанный на законе Архимеда. Плотность твердого тела определяют его двукратным взвешиванием — сначала в воздухе, а затем в жидкости, плотность которой известна (обычно в дистиллированной воде).

Гидростатич. весы ВГ-2: 1 — неравноплечное коромысло; 2 — шкала в виде поперечных надрезов для гирь; 3 — неподвижный противовес; 4 — шкала указателя равновесия; 5 —стеклянный поплавок; 6 — гири-рейтеры; 7 — сосуд с жидкостью; 8 — термометр; 9 — двойная чашка для помещения тв. тел (верхняя а — сплошная, нижняя б — с отверстиями, её погружают в воду).

     При первом взвешивании определяется масса  тела, по разности результатов обоих  взвешиваний — его объём. При  измерении плотности жидкости в  ней взвешивают к.-н. тело (обычно стеклянный поплавок), масса и объём которого известны. Г. в., в зависимости от требуемой точности, производят на технических, аналитических или образцовых весах. При массовых измерениях широко применяют менее точные, но более быстродействующие специальные гидростатические весы, например весы Мора (их конструкцию предложил в 1849 нем. химик К. Ф. Мор).

     Как и в предыдущем случае, исходным соотношением для определения плотности служит уравнение (4.3). 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 (4.2). Используя те же соотношения, что и в разделе 4.1, находим

     P₀ = P₂ +γ₂V                                                      (4.7)

Так как правые части уравнений (4.2) и (4.7) равны, то

     

Подставив найденное  значение V в уравнение (4.3), получим

     

     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, xастично 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 .

     Метод