CWI01.DOC

3

POLITECHNIKA WROCłAWSKA                                                        

INSTYTUT FIZYKI                                                                                                 

                   Sprawozdanie z ćwiczenia nr.1

                                 Temat ćwiczenia:Wyznaczanie gęstości za pomocą piknometru.             

              Elementarną wielkością fizyczną jest masa ciała. Przyrządem służącym do pomiary masy jest  waga. Wykorzystuje ona równowagę momentów sił ciężkości wytworzonych przez ciało ważone i odważniki. Jednym z najpopularniejszych rodzajów wag jest waga dźwigniowa.Wyznaczanie masy za jej pomocą opiera się na prostej zależności ciężaru ciała P od jego masy m i przyspieszenia ziemskiego g :

P = mg  oraz na własnościach dźwigni równoramiennej. Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi wagę są : obciążenie maksymalne, obciażenie minimalne, czułość oraz błąd wskazania. Czułość  C możemy wyznaczyć ze wzoru:

   d - liczba działek, o którą odchyla się wskazówka         Dm - masa powodująca odchylenie    

Podczas ważenia z małą dokładnością przyjmujemy, że masa ciała jest równa masie odważników. Jeżeli jednak chcemy uzyskać dokładne wyniki to musimy uwzględnić rozmaite czynniki tj.: błędy odważników, błędy spowodowane nierównością ramion wagi, wpływ sił aerostatycznych, zmiany temperatury i wilgotności powietrza. Niedokładność ważenia na wadze dźwigniowej związaną z nierównością ramion wagi możemy wyeliminować stosując na przykład metodę ważenia Gaussa. Polega ona na dwókrotnym ważeniu ciała (raz na jednej szalce, drugi raz na drugiej). W wyniku otrzymujemy następujące wyrażenie na masę ważonego ciała:     mr - masa bliska wartości rzeczywistej                                                     mp - masa zważona na prawej szalce                     mp - masa zważona na prawej szalce

Najczęściej stosowane są wagi: techniczne, laboratoryjne, analityczne, mikrowagi.

                      Gęstość ciała r definiujemy jako stosunek jego masy m do objętości V:          r =

Jednostką gęstości jest kg/.Gęstość ciała zależy od temperatury. Zależność tą można to wyraźić następującym wzorem:                     

gdzie: - gęstość w rozważanej temperaturze T      - gęstość w trmperaturze To

               -współczynnik objętościowy rozszerzalności termicznej           DT = T - To

Dla większości ciał gęstość maleje ze wzrostem temperatury. Inaczej zachowuje się gęstość wody, która jest największa  w pobliżu temperatury . Gęsrość ciał przeważnie wyznacza się korzystając z prawa Archimedesa.

                     Celem ćwiczenia jest wyznaczenie gęstości pewnej cieczy oraz ciała stałego za pomocą przyrządu zwanego piknometrem. Piknometr jest to szklana kolba z dokładnie doszlifowanym korkiem, w którym znajduje się kanalik, przez który wypływa nadmiar cieczy. Wyznaczanie gęstości za pomocą piknometru sprowadza się do pomiaru mas. Gęstość badanej cieczy i ciała stałego wyznaczę ze wzorów:

gdzie:     - gęstość badanej cieczy                     - gęstość badanego ciała stałego

              - gęstość wody destylowanej w temperaturze pokojowej

              - masa pustego piknometru                                                                                                                               

              - masa piknometru napełnionego badaną cieczą

              - masa piknometru napełnionego wodą destylowaną    

              - masa piknometru wypełnionego badanym ciałem stałym         

              - masa piknometru wypełnionego wodą i badanym ciałem                              

Proces ważenia obrazuje poniższa tabela:

Pomiarów masy dokonano przy użyciu półautomatycznej wagi analitycznej. Waga ta waży z dokładnością do 0,1mg.Czułość wagi:                                       

Wyznaczam gęstość cieczy oraz ciała stałego:                  = 0,9970 kg/m

=0,839735 kg/m

=

     =7,137 kg/m

Błędy wyznaczonych wielkości obliczam metodą różniczki logarytmicznej:

=

0.00000852kg/m

...