Новый Эталон Килограмма
может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
Солнце Становится Ближе
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
Человек "Искрививший" Время
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
Что за Очки у Будущего?
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Влияние изменения температуры и давления
Изменение давления мало влияет на объем твердых тел и жидкостей, или же заметно не влияет вообще. Увеличение температуры, однако, приводит к расширению большинства твердых тел и жидкостей. Если объем вещества увеличивается, то плотность этого вещества уменьшается, поскольку его масса остается неизменной. Расширение твердых тел обычно очень мало, и им, как правило, пренебрегают. Вместе с тем расширение жидкостей с увеличением температуры более заметно, и изменение плотности может быть обнаружено. Фактически конвекционные движения в жидкостях и газах являются прямым следствием изменений плотности при изменении температуры.
Определение плотности жидкостей и газа
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 тел
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 жидкостей и газа
Плотность жидкостей
Плотности большинства жидкостей находятся в диапазоне от 0,7 до 1,3 г-см-3 (700—1300 кг-м-3), исключение составляет ртуть, поскольку она является жидким металлом, ее плотность составляет 13,6 г-см-3, т. е. довольно высока.
Плотность газа
Чтобы определить плотность газа, необходимо измерить его массу m и объем V. Однако нелегко измерить каждую из этих величин с достаточной точностью. Масса воздуха в объеме, равном 1000 см3; составляет всего лишь около 1,3 г, и, следовательно, для большей точности нужно измерять большой объем газа. Поскольку для содержания «большого» объема газа нужен и «большой» контейнер, то, скорее всего, масса контейнера поглотит массу газа, который в нем содержится, если только не применить высокоточные весы. Рычажные весы здесь не подойдут. Нужно использовать высокоточные весы, которые дают показания с точностью до 0,01 г и верхний предел которых позволяет определить массу контейнера.
Для этого эксперимента необходимо зафиксировать атмосферное давление и температуру воздуха в лаборатории. Увеличение (или уменьшение) давления на газ уменьшает (или увеличивает) его объем.
Плотность
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.
