105. ВИЗНАЧЕННЯ ГУСТИНИ РІДИН МЕТОДОМ ПІКНОМЕТРА.
ЗАВДАННЯ: Визначити густину досліджуваної рідини за допомогою пікнометра.
ЛІТЕРАТУРА: 1. Горбачук І. Т. та ін. Загальна фізика: Лабораторний практикум. К.: Вища школа, 1992, с. 56 – 58. 61.
ПРИЛАДИ І МАТЕРІАЛИ:
1. Аналітичні терези ВЛА-200 з набором важків.
2. Пікнометр.
3. Дистильована вода.
4. Досліджувана рідина.
5. Термометр.
6. Сушильна шафа.
7. Фільтрувальний папір.
Теоретичні відомості та опис приладів:
Пікнометри – це невеликі посудини (своєрідні мірні колби) різної форми (кулястої або циліндричної) і об”єму (для твердих тіл – 10, 25, 50 см3; для рідин – 1, 2, 3, 5, 10, 50, 100 см3). Об”єм пікнометра визначається нанесеною на ньому кільцевою міткою. Досить поширеними є скляні колоподібні пікнометри кулястої та циліндричної форми ( з круговою міткою на шийці), які закриваються або глухою притертою пробкою (рис. 1, а, в), або притертою пробкою з капілярним отвором (рис. 1, б).
Рис. 1
Для визначення густини рідини виконують три зважування:
1. порожнього пікнометра;
2. пікнометра, заповненого дистильованою водою до заданого рівня;
3. пікнометра, заповненого досліджуваною рідиною до того самого рівня.
Нехай маса пікнометра з дистильованою водою в повітрі - 
, маса пікнометра з дробинками свинцю і дистильованою водою в повітрі - 
, маса дробинок свинцю в повітрі - 
. Тоді маса витісненої води дробинками в повітрі, дорівнює:
( 1 )
Маса 
, приведена до густоти, з урахуванням сили Архімеда, дорівнює:
( 2 )
де V – об”єм дробинок (або витісненої ними води);
- густина повітря.
Враховуючи, що відношення густини тіл однакового об”єму дорівнює відношенню їх мас у пустоті маємо:
( 3 )
В ( 3 ) величина V невідома. Її визначаємо з рівняння:
( 4 )
Підставивши ( 4 ) в ( 3 ) матимемо:
( 5 )
Нехай результати зважування для рідини будуть такі:
- маса дистильованої води в об”ємі пікнометра;
- маса досліджуваної рідини в об”ємі пікнометра (
маса пікнометра в повітрі; 
2 - маса пікнометра з водою в повітрі; 
- маса пікнометра з досліджуваною рідиною). Щоб на основі цих вимірів визначити густину рідини, в величини маси 
в і 
слід ввести поправки на Архімедові силу. Аналогічно до попереднього, оскільки обидві рідини взято в однакових об”ємах (в об”ємі пікнометра) густина рідини дорівнюватиме:
( 6 )
Всі вимірювання для визначення густини твердого тіла і рідини слід проводити при однакових температурах.
Густину дистильованої води та повітря при температурі в момент експерименту брати з таблиці.
Пікнометр і рідина повинні мати однакову температуру.
Порядок виконання роботи:
1. Чистий пікнометр, не закритий пробкою, прогріти в сушильній шафі при 1000 С протягом 10 – 15 хв. і після охолодження до кімнатної температури зважити разом з пробкою.
2. Наповнити пікнометр дистильованою водою точно до мітки. При цьому стежити, щоб на стінках пікнометра всередині не залишались бульбашки повітря: для цього примушують рідину стікати по його стінках. Зайву воду над міткою вибрати фільтрувальним папером і таким самим папером старанно осушити пікнометр ззовні. Після цього знову зважити його.
3. Вилити воду з пікнометра, просушити в сушильній шафі і зважити після наповнення досліджуваною рідиною.
4. За формулою ( 6 ) обчислити густину досліджуваної рідини, розрахувати похибки вимірювань.
Маса дистильованої води в об”ємі пікнометра дорівнює
Маса досліджуваної рідини в об”ємі пікнометра дорівнює
Густина досліджуваної рідини буде дорівнювати:
Таблиця
Покази терезів | Маса ( г ) | |
М1 маса пікнометра в повітрі ( г ) | 1. 2. 3. | |
‹ М1› | ||
М2 маса пікнометра з водою в повітрі ( г ) | 1. 2. 3. | |
‹ М2› | ||
М3 маса пікнометра з досліджуваною речовиною ( г ) | 1. 2. 3. | |
‹ М3› |
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:
1. Що називається густиною речовини?
2. Як визначають густину рідини за допомогою пікнометра?
3. Як визначають густину за допомогою аерометра?
4. Які є методи визначення густини твердих тіл і рідин?
5. Які є методи зважування?
