Взвешивания сосуда с жидкостью

Взвешивания сосуда с жидкостью thumbnail

Многие свойства твердых тел и жидкостей, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, зависят от их плотности. Одним из точных и в то же время простых методов измерения плотности жидких и твердых тел является гидростатическое взвешивание. Рассмотрим, что это такое, и какой физический принцип лежит в основе его работы.

Закон Архимеда

Именно этот физический закон положен в основу гидростатического взвешивания. Традиционно его открытие приписывается греческому философу Архимеду, который смог определить подделку золотой короны, не разрушая ее и не проводя какой-либо химический анализ.

Можно следующим образом сформулировать закон Архимеда: погруженное в жидкость тело вытесняет ее, причем вес вытесненной жидкости равен действующей на тело вертикально вверх выталкивающей силе.

Многие замечали, что в воде гораздо легче держать какой-либо тяжелый предмет, чем на воздухе. Этот факт является демонстрацией действия выталкивающей силы, которая также называется архимедовой. То есть в жидкостях кажущийся вес тел меньше их реального веса на воздухе.

Гидростатическое давление и архимедова сила

Причиной появления выталкивающей силы, действующей на помещенное в жидкость абсолютно любое твердое тело, является гидростатическое давление. Оно вычисляется по формуле:

P = ρl * g * h

Где h и ρl – глубина и плотность жидкости соответственно.

Когда тело погружают в жидкость, то отмеченное давление действует на него со всех сторон. Суммарное давление на боковую поверхность оказывается равным нулю, а вот давления, приложенные к нижней и верхней поверхностям, будут отличаться, поскольку эти поверхности находятся на разной глубине. Такая разница приводит к появлению выталкивающей силы.

Действие выталкивающей силы

Согласно закону Архимеда погруженное тело в жидкость вытесняет вес последней, который равен выталкивающей силе. Тогда можно записать формулу для этой силы:

FA = ρl * Vl * g

Символом Vl обозначен объем жидкости, вытесненной телом. Очевидно, что он будет равен объему тела, если последнее в жидкость погружено полностью.

Сила Архимеда FA зависит только от двух величин (ρl и Vl ). Она не зависит от формы тела или от его плотности.

Что собой представляют гидростатические весы?

В конце XVI века их изобрел Галилей. Схематическое изображение весов показано на рисунке ниже.

Гидростатические весы

По сути, это обычные весы, принцип работы которых основан на равновесии двух рычагов одинаковой длины. На концах каждого рычага имеется чашечка, где можно размещать грузы известной массы. Снизу одной из чашечек прикреплен крючок. Он применяется для подвешивания грузов. В комплекте с весами также идет стеклянный стакан или цилиндр.

На рисунке буквами A и B отмечены два металлических цилиндра равного объема. Один из них (A) является полым, другой (B) – сплошным. Эти цилиндры используют для демонстрации закона Архимеда.

Описанные весы используют для определения плотности неизвестных твердых тел и жидкостей.

Взвешивание тела в жидкости

Метод гидростатического взвешивания

Принцип работы весов предельно прост. Опишем его.

Предположим, что нам необходимо определить плотность некоторого неизвестного твердого тела, имеющего произвольную форму. Для этого тело подвешивают к крючку левой чаши весов и измеряют его массу. Затем в стакан наливают воду и, помещая стакан под подвешенным грузом, погружают его в воду. На тело начинает действовать архимедова сила, направленная вверх. Она приводит к нарушению установленного ранее равновесия весов. Для восстановления этого равновесия необходимо снять некоторое число гирь со второй чаши.

Зная массу измеряемого тела в воздухе и в воде, а также зная плотность последней, можно вычислить плотность тела.

Гидростатическое взвешивание позволяет также определить плотность неизвестной жидкости. Для этого необходимо произвольный груз, прицепленный к крючку, взвесить в неизвестной жидкости, а затем в жидкости, плотность которой точно определена. Измеренных данных достаточно, чтобы определить плотность неизвестной жидкости. Запишем соответствующую формулу:

ρl2 = ρl1 * m2 / m1

Здесь ρl1 – плотность известной жидкости, m1 – измеренная масса тела в ней, m2 – масса тела в неизвестной жидкости, плотность которой (ρl2) необходимо определить.

Определение поддельности золотой короны

Золотая корона

Решим задачу, которую более двух тысяч лет назад решил Архимед. Воспользуемся гидростатическим взвешиванием золота для определения поддельности королевской короны.

С использованием гидростатических весов было установлено, что корона на воздухе имеет массу 1,3 кг, а в дистиллированной воде ее масса составила 1,17 кг. Является ли корона золотой?

Разница весов короны на воздухе и в воде равна выталкивающей силе Архимеда. Запишем это равенство:

FA = m1 * g – m2 * g

Подставим в равенство формулу для FA и выразим объем тела. Получим:

m1 * g – m2 * g = ρl * Vl * g =>

Vs = Vl = (m1 – m2) / ρl

Объем вытесненной жидкости Vl равен объему тела Vs, поскольку оно полностью погружено в воду.

Зная объем короны, можно легко рассчитать ее плотность ρs по следующей формуле:

ρs = m1 / Vs = m1 * ρl / (m1 – m2)

Подставим в это равенство известные данные, получаем:

ρs = 1,3 * 1000 / (1,3 – 1,17) = 10 000 кг/м3

Мы получили плотность металла, из которого сделана корона. Обращаясь к таблице плотностей, видим, что эта величина для золота равна 19320 кг/м3.

Таким образом, корона в эксперименте изготовлена не из чистого золота.

Источник

    Бюксы – стеклянные сосуды с пришлифованной крышкой, применяемые для хранения и взвешивания жидких и тверды веществ в небольших количествах, образцов и проб (рис. 57) [c.104]

Читайте также:  Кровеносные сосуды виды функции

    Взвешивание жидких веществ [c.92]

    Твердые вещества взвешивают на часовом стекле или в стакане, летучие, гигроскопические и жидкие вещества — в бюксах посуда для взвешивания должна быть сухой и чистой. [c.73]

    В случае твердых веществ или жидкостей это удобно сделать взвешиванием необходимых количеств вещества. Жидкие вещества, кроме того, можно измерять по объему, например набирая один литр жидкости. , [c.143]

    Точно так же производят определение температуры замерзания раствора. Навеску исследуемого вещества вводят в пробирку 3 через боковой отросток 12, следя за тем, чтобы вносимое вещество не попадало на стенки пробирки или на термометр выше уровня растворителя. Жидкое вещество осторожно прикапывают из специальной пипетки для взвешивания. [c.77]

    Однако это определение не отвечает на вопрос о том, как отличить элемент, когда мы встречаемся с ним. Более практическое определение элемента принадлежит Роберту Бойлю (1627-1691) Элемент-это вещество, которое при химическом превращении всегда увеличивает свой вес . Это утверждение следует понимать в том смысле, которь[й ему приписывался. Например, при ржавлении железа образующийся оксид железа имеет больший вес, чем исходное железо. Однако вес железа и соединяющегося с ним кислорода точно равен весу образующегося оксида железа, И наоборот, когда мы нагреваем красный порошок оксида ртути, происходит выделение газообразного кислорода, а остающаяся серебристая жидкая ртуть имеет меньший вес, чем исходный красный порошок. Но если это разложение проводится в закрытой реторте, можно убедиться, что в процессе реакции не происходит изменения общего веса всех веществ, (Лишь спустя 100 лет после Бойля Лавуазье провел опыты с точным взвешиванием, продемонстрировав, что в подобных реакциях выполняется закон сохранения массы,) [c.270]

    В рабочих помещениях не следует создавать запасов реагентов, особенно летучих — через неплотности в упаковке они могут постепенно испаряться и отравлять атмосферу. Необходимые для текущей работы реактивы в пределах суточной потребности нужно держать плотно укупоренными, а наиболее летучие (например, соляную или азотную кислоты, раствор аммиака, бром и т. п.) — на специальных полках в вытяжном шкафу. Взвешивать летучие твердые и жидкие вещества можно только в плотно закрывающихся сосудах. При необходимости частого взвешивания летучих веществ технические весы устанавливают в вытяжном шкафу. [c.12]

    Сразу же после взвешивания записывают полученный результат. Сыпучие вещества взвешивают в тарированной (т.е. предварительно взвешенной) чашке или стаканчике. Иногда сухое вещество взвешивают на листке фильтровальной бумаги, уравновешенном другим таким же листком. Жидкие вещества взвешивают в тарированном стаканчике или бюксе. Особую осторожность следует соблюдать при взвешивании кислот серную, соляную или азотную кислоту взвешивают в бюксе с крышкой. Взятую навеску полностью переносят в сосуд для приготовления раствора. [c.67]

    Радиоактивные изотопы применяются также для взвешивания жидкого металла при помощи так называемого метода изотопного разбавления. Напомним, что он основан на введении в систему измеренного количества вещества. После тщательного перемешивания от системы отбирается проба и проводится измерение интенсивности излучения. Она, очевидно, будет во столько ра меньше первоначальной интенсивности излучения, во сколько раз масса системы больше массы радиоактивного вещества. Таким способом определяют не только массу жидкой стали в мартеновской печи, конвертере или ковше, но и массу жидкого шлака. Если в первом случае в металл вводят радиоактивные изотопы кобальта или золота, т. е. элементов, не окисляющихся и не переходящих в шлак, то в последнем случае применяют, например, окись кальция, меченую радиоактивным кальцием, так как окись кальция не переходит из шлака в металл. Это позволяет проводить баланс радиоактивности и, следовательно, материальный баланс. Радиоактивные кальций, барий или стронций использовались для изучения скорости шлакообразования в мартеновских печах. [c.289]

    Значительна -роль измерений плотности в организации правильной системы количественного учета жидких веществ при их приемке, хранении и отпуске, когда масса жидкостей (например, горюче-смазочных) не может быть измерена непосредственным взвешиванием на весах. Количество жидкости сначала определяют в объемных единицах, а затем, умножая на плотность, найденную для тех же условий, что и объем, переводят полученный результат в единицы массы. [c.4]

    Сухой остаток, т. е. остаток после удаления летучих и жидких веществ, выражается в процентах от массы исходной навески. Для точности испытания важна точность взвешивания и отсутствие твердых примесей. Высушивание проводят при температуре 105 2°С в сушильном шкафу до постоянной массы. [c.206]

    В работе 31 подробно описана техника взвешивания чувствительных к воздуху жидких веществ, [c.83]

    Малые количества твердых и жидких веществ всегда взвешивают в маленькой, очень легкой таре чашки весов малы даже для помещения на них обычных колб емкостью 10 мл. Прн взвешивании используют следующие приемы и тару (рис. 63). [c.548]

    Энтальпии сгорания определяли в калориметре с изотермической оболочкой, откалиброванном по эталонной бензойной кислоте. Энергия сгорания бензойной кислоты составляла 26435 Дж/г, при взвешивании в вакууме. Жидкие вещества сжигали в ампулах из териленовой пленки, энергия сгорания которой составляла 22892,3+5,8 Дж/г. Для контроля полноты сгорания проводили количественный анализ конечных продуктов на СОг по методу Россини. При расчетах введены все необходимые поправки для отнесения энтальпии сгорания к стандартному состоянию. [c.12]

Читайте также:  Гипертонус церебральных сосудов в бассейнах

    Современная техника определения теплот горения может давать результаты, точность которых (по крайней мере калориметрическая) достигает нескольких сотых долей процента. Очевидно поэтому, что следует с очень большой тщательностью обеспечивать чистоту исследуемых веществ. Например, при работе с жидкими веществами растворимость воздуха в веществе может быть настолько велика, что приведет к заметным ошибкам при взвешивании. Способ оценки чистоты, основывающийся на термическом поведении вещества вблизи его точки плавления, изложен на стр. 98 и 144. [c.141]

    Взвешивать летучие твердые и жидкие вещества можно только в плотно закрывающихся сосудах. При необходимости частого взвешивания летучих веществ технические весы устанавливают в вытяжном шкафу, если же вещества относятся к классу чрезвычайно опасных — в перчаточном боксе. [c.239]

    При решении вопроса о необходимости покупки автоанализатора нужно руководствоваться многими соображениями. Анализаторы рекомендуется использовать главным образом в тех случаях, когда проводится серийный анализ веш,еств, не слишком отличающихся по составу. Анализаторы менее пригодны для анализа жидких веществ, так как трудности, связанные с продолжительной подготовкой вещества (взвешивание в капилляре), могут свести на нет имеющиеся преимущества. [c.543]

    При взвешивании взвешиваемы й предмет помеш,ают на левую чашку весов, а гири постепенно накладывают на правую. Однако если нужно отвесить какое-то определенное количество вещества, твердого или жидкого, на левую чашку весов помещают требуемое количество гирь, а на правую постепенно насыпают в тарированную,. т. е, предварительно уравновешенную посуду или на лист чистой бумаги, также уравновешенный, взвешиваемое вещество. Если нужно взвесить жидкость, на правую чашку ставят посуду, тарированную гирями или дробью, предварительно вставив в горло посуды воронку (если взята бутыль или колба), и постепенно, осторожно наливают жидкость через воронку. [c.83]

    Растворение жидкостей малой вязкости взвешивание твердых частиц в жидкой среде растворение кристаллических веществ интенсификация теплообмена [c.526]

    Взвешивать пестициды можно только в заранее от-тарированной посуде. Нельзя снимать излишки или досыпать недостающее количество пальцами. При взвешивании жидких веществ следует пользоваться закрытой посудой. Нельзя допускать попадания пестицидов на чашки весов и столы, случайно рассыпанные или раз-л итые препараты следует немедленно обезвредить (щелочью, марганцовокислым калием и др.) и удалить фильтровальной бумагой или ветошью. Большие количества пестицидов нужно взвешивать только под тягой. [c.10]

    Для взвешивания жидких веществ с большим давлением пара (эфир) пользуются способом Пирша Способ взвешивания Пирша, предложенный для определения молекулярного веса, оказался весьма удобным и для взвешивания очень летучих жидкостей при определении в них углерода, водорода и азота этот способ следует предпочесть методу Прегля и Петридиса [c.124]

    При взвешивании сыпучего материала его нельзя насыпать непосредственно на чашку весов, но необходимо применять тару. Тару для твердых и жидких веществ подготавливат так, как указано на стр. 83. [c.87]

    По.мещать взвешиваемые вещества непосредственно на чашки весов категорически запрещается. Для взвешивания твердых и жидких веществ необходи.чо пользоваться тарой, масса которой известна (предварительное взвешивание) или чем-либо уравнове- [c.94]

    Взвешиваемый предмет всегда помещается на левую чашку весов, а разновес — на правую. Исключение составляют весы с полным механическим гире-каложением, имеющие лишь одну чашку. Не допускается взвешивание каких-либо веществ непосредственно в чашке весов. Гигроскопичные и летучие твердые, а также жидкие вещества обязательно помещают в плотно закрывающиеся сосуды. Инертные вещества разрешается взвешивать в открытых сосудах или на листах гладкой бумаги, однако, чтобы предотвратить возможность случайного проеыпания вещества и загрязнения весов, рекомендуется загнуть края листа так, чтобы он приобрел форму кюветы. На постоянно используемые в качестве тары сосуды полезно титановым карандашом нанести их точную массу, неизменность которой следует каждый раз проверять. Иногда тару не взвешивают, а уравновешивают с помощью мелких гвоздей или кусочков алюминиевой проволоки. Некоторые марки весов снабжены специальным механизмом для компенсации тары. [c.68]

    Количества (массы) твердых и жидких веществ определяют взвешиванием, а объем жидкости-изл1ерениел1 объема. [c.144]

    Весы тарирные (рис. 5) служат для взвешивания сухих, густых и жидких веществ. Выпускаются с наибольшей допустимой нагрузкой 50 г и 1 кг. Тарирными они называются потому, что взвешиванию на них обычно предшествует операция тарирования — уравновешивание массы тары с помощью дроби. [c.66]

    Плотность, Другой величиной, характеризующей жидкие вещества, является их плотность р, представляющая собой массу единицы объема вен1,ества. Для ее определения измеряют массу строго определенного объема вещества. Для этого жидкость помещают в специальный сосуд известного объема (ннкнометр) и измеряют разницу весов заполненного и пустого пикнометра. Поскольку плотность меняется с йзмене-нием температуры, пикнометр перед взвешиванием термостатиру1от (чаще всего при 20 °С), причем температура, при которой проводились измерения, указывается вместе с величиной плотности (p ). [c.31]

    Нет необходимости определять объем, давление и температуру газа в том же сосуде, в котором производится взвешивание. Можно, например, измерить газообразное вещество при небольшом давлении в очень большой колбе и затем количественно перевести его для взвешивания в небольшой сосуд, который можно заполнить адсорбентом с тем же успехом можно вначале взвесить вещество, а затем испарить его, используя ванну с постоянной высокой температурой, в колбу для измepJeния объема газа, соединенную с вакуумной аппаратурой, или в приспособление, показанное на рис. 278. Жидкие вещества [c.492]

Читайте также:  Операция на сосуды ног при диабете 2 типа

    И жидких объектов удобно производить в специальных цилиндрических сосудах (рис. 34), закрытых сверху и имеющих два патрубка . Емкость сосуда около 10 мл, вес без пробок около 6—7 г. Каждый патрубок закрывается стеклянной, свободно входящей пробкой с колпачком. Один из патрубков служит для введения анализируемого вещества, другой для фильтрования. В последний впаяна стеклянная пористая пластинка, над которой патрубок переходит в толстостенный капилляр с наружным диаметром 3—4 мм н с каналом около 2 мм. Сосуд служит не только для взвешивания анализируемого вещества, но также и для его растворения, осаждения, фильтрова-ния, промывания, высуншвания и взвешивания осадка (стр. 68). При высушивании этот сосуд легко достигает постоянного веса [c.48]

    Взятие навески производят на микроаналитических весах, пробу отвешивают в микростаканах или микрочашечках. Можно пользоваться небольшими пробирочками, которые подвешиваются на коромысле алюминиевой проволокой. Навески легко испаряющихся, гигроскопических и жидких веществ отбирают в мнкробюксы или специальные фарфоровые лодочки. Перед взятием навески сосуд без пробок высушивают и взвешивают до постоянного веса. Затем увлажняют пространство внутри него введением нескольких капель дистиллированной воды, закрывают пробками и взвешивают, вводят анализируемое вещество и вновь взвешивают. Разность двух взвешиваний дает вес вещества. [c.211]

    Раздражающее кожу действие изучают, как правило, на морских свинках с белой шерстью путем многократных (10—14) эпикутанных аппликаций изучаемого вещества и его разведений на кожу боков. При использовании жидких веществ и растворов (ацетоновых, спиртовых, водных, масляных, масляно-ацетоновых и т. п.) их наносят по 1—3 капли на участки кожи размером 1—2 см . Из нерастворимых веществ приготавливают мази и пасты на нейтральной основе, которые равномерно втирают на такой же участок кожи. В литературе можно встретить рекомендации по использованию 200— 500 мг мази, но практически мазь дозируют не взвешиванием, а стеклянной глазной лопаточкой, так как толщина покрытия особого значения не имеет, поскольку вещество всасывается лишь из прилежащего к коже слоя. Учитывая неравномерность реактивности кожи ту ловища (преобладание сосудистой реакции в области лопатки и некротической реакции — в хвостовой), обычно изменяют порядок аппликаций различных разведений вещества на правом и левом боку или у разных животных на обратный порядок. Реакцию кожи учитывают ежедневно. [c.107]

    В практике аналитической химии широко используются органические растворители, например, в качестве экстрагентов, разбавителей или среды для проведения хроматографических разделений. Поэтому задача определения воды в органических растворителях актуальна и может быть решена методом газо-жидкостной хроматографии. Следует учитывать, что как при использовании полярных, так и неполярных неподвижных жидких фаз и твердых носителей, не обладающих абсолютной инертностью, пики воды на хроматограммах получаются неправильной формы, т. е. не вполне симметричными. Ошибка при измерении площади пика зависит от формы пика. Для определения площадей пиков неправильной формы применяют метод вырезания и взвешивания хроматографируемого вещества. Определение содержания воды в ацетоне проводят методом абсолютной калибровки. [c.187]

    При выполнении весового анализа методом осаждения обычно требуется следующая химическая посуда и аппаратура (рис. 5) стеклянный бюкс для взвешивания твердых и жидких веществ фарфоровый тигель для озоления фильтров и прокаливания осадков тонкостенные химические стаканы емкостью 100, 200 и 400 мл для осаждения, растворения веществ и т. п., часовые стекла, стеклянные палочки с резиновыми наконечниками для перенесенчя жидкостей при фильтровании, для перемешивания, собирания частичек осадка со стенок стакана и т. п. воронка для фильтрования и промывания осадков промывалка и эксикатор для охлаждения и хранения осадков. [c.13]

    Выполнение определения. В коническую колбу емкостью 250 мл с притертой пробкой (колба для определения йодного числа) вводят исследуемое вещество. Твердые вещества вносят в трубочке для взвешивания с длинной рукояткой (стр. 122) жидкие вещества — в микробюксе (стр. 147). Вещество растворяют в 10 мл химически чистого четыреххлористого углерода и прибавляют такое количество раствора брома, чтобы около 50% брома осталось в избытке. При этом часть бромида натрия выпадает в осадок. Смесь оставляют на 30 мин в темноте при комнатной температуре, после чего прибавляют 15 мл 10%-ного раствора иодида калия и 50 мл воды. Выделившийся иод, соответствующий избыточному брому, титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала. [c.291]

    Бникы стеклянные (рис. II.4) с притертыми крышками служат для взвешивания твердых и жидких веществ, а также для их хранения. [c.14]

    Помимо непосредственного микроскопического определения пористости, используют весовой метод [52] (изменение веса образца до и после наполнения пор в пленке минеральным маслом), адборбционный (основанный на способности пленки адсорбировать газообразное или жидкое вещество, не вступающее с ней в химическое взаимодействие, например изопентан [39]), а также метод определения пористости, основанный на гидростатическом взвешивании образца на микроаналитических весах в среде толуола [125]. [c.75]

    Перемешивание взаиморастворяю-щихся жидкостей грубое эмульгирование взвешивание твердых частиц в жидкой среде при их концентрации до 907о взвешивание волокнистых частиц взмучивание легких осадков медленное растворение кристаллических, аморфных и волокнистых веществ выравнивание температуры среды перемешивание при кристаллизации [c.526]

Источник