может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Простой ртутный барометр можно сделать при помощи толстостенной трубки длиной в метр, которая запаяна с одного конца. Ртуть осторожно наливается в трубку, а воздушные шарики, оставшиеся в ртути, удаляются переворачиванием ее несколько рам при закрытии пальцем открытого конца трубки. Теперь трубка полностью наполнена ртутью, и ее нужно открытым концом опустить в широкий сосуд, наполненный ртутью, при этом прикрыв пальцем открытый конец. . Палец убирается, когда конец трубки находится ниже уровня поверхности ртути в этом сосуде. Поскольку давление, производимое столбиком ртути в полностью заполненной трубке, больше атмосферного давления р0, то часть ртути из трубки вытечет в сосуд. Пространство, образовавшееся вверху трубки, не содержит воздуха, и поэтому на этом участке отсутствует какое-либо давление.
Манометр — это удобный инструмент для измерения разности давления. Он состоит из трубки в форме латинской буквы U, содержащей определенную жидкость, например жидкость низкой плотности (как масло) для измерения малых разностей давления и жидкость с высокой плотностью (как ртуть) для измерения больших разностей давления.
Давление р1 в газопроводе больше атмосферного давления р0 (иначе газ не вышел бы из газопровода при отвернутом кране). Это давление передается на жидкость через левое колено трубки. Оно заставляет жидкость двигаться по трубке в правое колено до тех пор, пока она не поднимется на высоту h над уровнем поверхности жидкости в левом колене. Уравнение для давлений в этом состоянии дает p1 = hpg + p0, и, таким образом, превышение давления газа над атмосферным давлением дает нам дельта p = p1- p0 = hpg.
Определение плотности жидкости
Определите массу m1чистого сухого сосуда при помощи весов, как показано на рисунке 2.6. Наполните измерительный цилиндр, пипетку или бюретку жидкостью, которую вы исследуете, и налейте ее (например, объемом 50 или 100 см3) в сосуд. Используя весы, определите массу m сосуда и жидкости. Подсчитайте массу m жидкости: m = m2— m1, а затем плотность жидкости по формуле:
Хотя воздух представляет собой смесь газов, он подойдет для демонстрации опыта, изучаемого в этом задании. Закройте толстостенную литровую колбу резиновой пробкой и коротким отрезком трубки, снабженной зажимом Гоффмана (рис. 2.7).
«Порожняя» колба, по сути, не является таковой: она наполнена воздухом под давлением и при температуре лаборатории. При помощи весов определите массу m1 колбы с присоединенными к ней предметами. Подсоедините трубку к вакуумному насосу хорошего качества. Затем включите насос и позвольте ему выкачивать в течение нескольких минут воздух из колбы. Закрутите зажим перед выключением насоса и отсоединением трубки от него. Поскольку колба теперь почти пуста, ее масса будет меньше исходной на величину, равную массе m выкачанного воздуха.
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.
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.
Группа ученых из Соединенных Штатов Америки и Европы путем подсчета атомов в двух сферах кремния весом по килограмму каждая, получили новую оценку постоянной Авогадро.
Напомним, что постоянная Авогадро NA — определяет число частиц, содержащихся в одном моле заданного вещества. И является связующим звеном между микро и макрофизикой.
Расчет постоянной Авогадро позволяет оценить величину постоянной Планка h, т.к. молярная «версия» последней, равная NA*h и вычисляется на основании измерений постоянной Ридберга.
Это позволит получить новый эталон килограмма, заменив устаревший платиново-иридиевый изготовленный в 1889 году и хранящийся в г. Севр недалеко от Парижа. Подсчитано, что за годы, с момента создания, он стал легче на 50 мкг.