Определение плотности твер­дых веществ правильной формы

Объем V бруска (рис. 2.3, а) может быть подсчитан по формуле V = lbh после прове­дения измерений длины l, ширины Ь и высоты h полуметровой линейкой. Объем V цилиндра (рис. 2.3, б) может быть подсчитан по форму­ле V = 1/4 пd²h (п = 3.14) путем измерения размеров диаметра d и высоты h при помощи штан­генциркуля. Объем V шара (рис. 2.3, в) может быть подсчитан по формуле V = 4/3 пr³  после определения микрометром размеров диамет­ра (r = d/2). Определите массу m тела каж­дой формы при помощи весов. На рисунке 2.4 приведены образцы весов, обычно имеющие­ся в физических лабораториях. Пружинные ве­сы, которые можно применять для определе­ния массы или веса объекта, будут исполь­зованы нами позже (см. с. 60).

В свою очередь плотность у для любого из приведенных объектов может быть вычис­лена по формуле Q = m/V и выражена в г-см. Переведение г-см в основные единицы СИ — кг-м  производится умножением на 1000.

Плотность определяется как масса в единице объема и обычно обозна­чается p (ро).

или m = pV и V= m/p. Показанный ниже «треугольник» может помочь вам вспомнить эту перестановку формулы. Накройте символ той величины, кото­рую вы хотите определить, и остав­шиеся две буквы покажут, как соче­таются символизируемые ими величи­ны, например: закройте V  и получи­те m/p.

Для определения плотности ве­щества массой т и объемом V эти величины должны быть вычислены как можно более точно. Определить массу вещества — будь то твердое, жидкое или газообразное его состояние — сравнительно нетрудно при использо­вании весов и, где это необходимо, подходящего контейнера.

Как может быть определена масса крышки стола? Можно оторвать крышку от стола и положить ее на весы, сняв показания, дающие массу в кг или г, но этот способ неразумен. Если объем V известен, а плотность р материала, из которого сделана крышка стола,определена по таблицам постоянных, то масса m может быть подсчитана из формулы m = рV. Предположим, что крышка стола сделана из твердого дерева плотностью р = 650 кг-м^-3. Тогда масса т крышки стола составит m =(0,0251)м3 x (650)кг-м^-3 = 16,9 кг. Этот метод очень удобен для определения массы множества объектов, выполненных из различных материалов, например тех изделий, которые понадобятся для постройки дома или квартиры.

Измерьте длину l, ширину b и толщину t крышки стола в вашей лаборатории (рис. 2.1). Для длин более 15 см достаточную точность даст метровая (или полуметровая) линейка, проградуированная в мм. Например, для крышки стола длиной l = 108,0 см и шириной Ь = 92,6 см метровая линейка дает точность около 0,1%, грубо — 1:1000. Площадь рабо­чей поверхности А крышки стола составляет А = lb. Таким образом, А = (108,0) см х (92,6) см, или А = (1,08) м х (0,926) м, от­сюда А = 10 000,8 см², или А= 1,000 08 м². Заметьте, что в результате определения пло­щади А получили ответ, содержащий шесть значащих цифр, что составляет точность в 0,001%, грубо — 1 : 1 000 000. Поскольку ис­ходные измерения для l и Ь дали точность 1 : 1000, то такая точность не соответствует действительности.  Ответ  для  А  должен  быть выражен как 10 000 см², или 1,000 м², т. е. до точности 1 : 1000. Это вычисление оставляет возможность для выбора, использовать ли нам см или м. Для вычисления площади А пред­ставляется, что использование метров (давать цифру 1,000 м) более предпочтительно.

В 1986 году на проходившей Генеральной конференция мер и весов, ученые более чем из 50 стран утвердили согласованную и последовательную международную систему единиц измерения:  Systeme Internatio­nal d'Unites (сокр. «единицы измерения СИ»).

Система СИ предполагает семь основополагающих единиц измерения, на основании которых выводятся остальные путем умножения или деления одной единицы на другую без использования числовых пересчетов.

Каждая физическая величина имеет только одну единицу измерения, кото­рая может быть или основной еди­ницей, или же единицей, выведенной из основных единиц измерения. Для удобства работы порядки и подпорядки единиц измерения могут быть получены путем добавления опреде­ленной приставки к названию исполь­зуемой единицы. Базовыми единицами измерения являются семь следующих: метр, килограмм, секунда, ампер, Кель­вин, кандела (свеча) и моль (грамм-моль) (см. таблицу 2.1). Кандела - это единица силы света.

Налейте некоторое количество насыщенного (темно-голубого) раствора медного купороса в высокий лабораторный стакан. При растворении кристаллов медного купороса (соли) в воде происходит распад его на ионы Cu²⁺ и SO^2-₄ . Ионы Cu²⁺ ответственны за голубую окраску раствора. Затем осторожно с помощью пипетки налейте поверх раствора медного купороса слой воды.

Накройте стакан бумажным фильтром и не прикасайтесь к нему несколько дней. В первоначальный момент водный слой будет находиться над раствором медного купороса (рис. 1.11, а), поскольку он менее плотен. Однако со временем пограничная линия начнет довольно быстро исчезать, и через несколько дней раствор станет однородного бледно-голубого цвета (рис. 1.11, б).