Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki do samodzielnego wykonania w warunkach domowych
Wyznaczanie gęstości i ciężaru właściwego cieczy i ciał stałych.
Ćwiczenie proszę wykonać i opracować wzorując się na instrukcji Ćwiczenia 6 na platformie ELF3.
W warunkach domowych gęstość i ciężar właściwy cieczy można wyznaczyć przez porównanie z gęstością wody.
Gęstość zależy od temperatury, więc korzystamy z zimnej wody i odczytujemy z tablic jej gęstość dla temperatury ok. 15 °C.
Badaną cieczą może być roztwór soli, cukru, olej itp.
Jeśli przygotowujemy roztwór, należy podać jego stężenie i wartość tablicową gęstości dla porównania.
Do ważenia posłużyć może np. waga kuchenna.
Ważymy naczynie puste, wypełnione wodą oraz wypełnione cieczą o nieznanej gęstości.
Obliczenia wykonujemy jak w opisie Ćwiczenia 6 w części: "Wyznaczanie gęstości cieczy przy użyciu piknometru".
Ze względu na wypełnienie tej samej objętości naczynia, bardzo ważne jest jak najmniejsze pole przekroju ujścia naczynia z cieczą.
Dodatkowo trzeba zwrócić szczególną uwagę na płaski menisk w ujściu naczynia z wodą i badaną cieczą.
Do wyznaczenia gęstości i ciężaru właściwego ciała stałego, wybieramy przedmiot o względnie dużej masie (aby niepewność jej pomiaru była niezbyt wielka).
Kształt i rozmiar przedmiotu zawieszonego na nitce powinien umożliwiać całkowite jego zanużenie w naczyniu z wodą bez dotykania ścianek naczynia.
Nitka powinna być cienka, aby wyparła i nasiąknęła jak najmniejszą ilością wody (co zaniedbujemy w pomiarach).
Aby przedmiot nie wykonywał pionowych ruchów w wodzie (zaburzając ważenie), nitkę można oprzeć np. o krawędź stołu lub przygnieść czymś ciężkim.
Uwaga: opisany tu sposób wyznaczenia gęstości ciała stałego różni się od przedstawionego w opisie Ćwiczenia 6 dla metody hydrostatycznej
- tam ważymy zanurzony przedmiot, a tu wodę przez niego wypartą - waga znajduje się tutaj pod naczyniem z wodą (na zdjęciu prawie tego nie widać).
Po wytarowaniu wagi przed zanurzeniem przedmiotu, ważymy bezpośrednio wypartą przez przedmiot wodę
- daje to proste wzory na obliczenie gęstości:
Zwracamy szczególną uwagę na precyzję ważenia. W miarę możliwości proszę zastosować wagę o największej dokładności. Proszę obliczyć również niepewności pomiarowe gęstości i ciężaru właściwego badanej cieczy i ważonego przedmiotu.