① 上述測量體積的方法,產生誤差的主要原因是什麼
「測量物質密度」的實驗是初中物理最主要的一個實驗。下面就從誤差的分類和來源兩各方面來分析常見的幾種實驗方法中的誤差產生原因和減小誤差的方法。
一、、測量固體密度
(一)測量規則固體的密度:
原理:ρ=m/V
實驗器材:天平(帶砝碼)、刻度尺、圓柱體鋁塊。
實驗步驟:1、用天平測出圓柱體鋁塊的質量m;
2、根據固體的形狀測出相關長度(橫截面圓的直徑:D、高:h),
由相應公式(V=Sh=πD2h/4)計算出體積V。
3、根據公式ρ=m/V計算出鋁塊密度。
誤差分析:
1、產生原因:(1)測量儀器天平和刻度尺的選取不夠精確;
(2)實驗方法不完善;
(3)環境溫度和濕度因素的影響;
(4)測量長度時估讀和測量方法環節;
(5)計算時常數「π」的取值等。
2、減小誤差的方法:
(1)選用分度值較小的天平和刻度尺進行測量;
(2)如果可以選擇其他測量工具,則在測量體積時可以選 擇量筒來測量體積。
(3)測量體積時應當考慮環境溫度和濕度等因素,如「熱 脹冷縮」對不同材料的體積影響。
(4)對於同一長度的測量,要選擇正確的測量方法,讀數 時要估讀到分度值的下一位,且要多測量幾次求平均 值。
(5)常數「π」的取值要盡量准確等。
② 測密度方法
一.
「兩測法」測液體的密度
器材:天平、量筒、玻璃杯、待測液體。
步驟:
1.
在量筒中注入待測液體;
2.
將量筒中一部分液體倒入玻璃杯中,記下量筒中剩餘液體的體積V1;
3.
用天平測出玻璃杯及杯內液體的質量
;
4.
將量筒中的液體再向玻璃杯中倒入一部分,記下量筒中液體的體積V2;
5.
用天平再測出此時玻璃杯及杯內液體的質量m2。
密度表達式:
二.
「三測法」測液體的密度
器材、天平、空瓶、水、待測液體。
步驟:
1.
用天平測出空瓶的質量
;
2.
在空瓶中注滿水,用天平測出它們的總質量
;
3.
將瓶中的水倒出,烘乾,再向瓶中注滿待測液體,用天平測出它們的總質量
。
密度表達式:
點評:瓶中液體的質量是
,瓶中液體的體積就是瓶中水的體積,即
,然後用密度公式即可算出待測液體的密度。
三.
「三測法」測固體的密度
器材:天平、燒杯、水、待測固體(如金屬塊)。
方法(一):步驟:
1.
在燒杯中注滿水,用天平測出它們的總質量
;
2.
將金屬塊放入注滿水的燒杯中,溢出了部分水,用天平測出燒杯、剩下的水和金屬塊的總質量
;
3.
取出金屬塊,再用天平測出燒杯和剩餘水的總質量
。
密度表達式:
③ 測定密度的常用方法有哪幾種
可以用密度計,就是把密度計放入液體中, 直接讀取就可
也可用質量除以體積
測量物體密度的方法多種多樣,可開發學生思維,本人歸納總結出以下幾種測量方法:
一、 測固體密度
基本原理:ρ=m/V:
1、 稱量法:
器材:天平、量筒、水、金屬塊、細繩
步驟:1)、用天平稱出金屬塊的質量;
2)、往量筒中注入適量水,讀出體積為V1,
3)、用細繩系住金屬塊放入量筒中,浸沒,讀出體積為V2。
計算表達式:ρ=m/(V2-V1)
2、 比重杯法:
器材:燒杯、水、金屬塊、天平、
步驟:1)、往燒杯裝滿水,放在天平上稱出質量為 m1;
2)、將屬塊輕輕放入水中,溢出部分水,再將燒杯放在天平上稱出質量為m2;
3)、將金屬塊取出,把燒杯放在天平上稱出燒杯和剩下水的質量m3。
計算表達式:ρ=ρ水(m2-m3)/(m1-m3)
3、 阿基米德定律法:
器材:彈簧秤、金屬塊、水、細繩
步驟:1)、用細繩系住金屬塊,用彈簧秤稱出金屬塊的重力G;
2)、將金屬塊完全浸入水中,用彈簧秤稱出金屬塊在水中的視重G/;
計算表達式:ρ=Gρ水/(G-G/)
4、 浮力法(一):
器材:木塊、水、細針、量筒
步驟:1)、往量筒中注入適量水,讀出體積為V1;
2)、將木塊放入水中,漂浮,靜止後讀出體積 V2;
3)、用細針插入木塊,將木塊完全浸入水中,讀出體積為V3。
計算表達式:ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)
5、 浮力法(二):
器材:刻度尺、圓筒杯、水、小塑料杯、小石塊
步驟:1)、在圓筒杯內放入適量水,再將塑料杯杯口朝上輕輕放入,讓其漂浮,用刻度尺
測出杯中水的高度h1;
2)、將小石塊輕輕放入杯中,漂浮,用刻度尺測出水的高度h2;
3)、將小石塊從杯中取出,放入水中,下沉,用刻度尺測出水的高度h3.
計算表達式:ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)
6、 密度計法:
器材:雞蛋、密度計、水、鹽、玻璃杯
步驟:1)、在玻璃杯中倒入適量水,將雞蛋輕輕放入,雞蛋下沉;
2)、往水中逐漸加鹽,邊加邊用密度計攪拌,直至雞蛋漂浮,用密度計測出鹽水的
密度即等到於雞蛋的密度;
二、 液體的密度:
1、 稱量法:
器材:燒杯、量筒 、天平、待測液體
步驟:1)、用天平稱出燒杯的質量M1;
2)、將待測液體倒入 燒杯中,測出總質量M2;
3)、將燒杯中的液體倒入量筒中,測出體積V。
計算表達:ρ=(M2-M1)/V
2、 比重杯法
器材:燒杯、水、待液體、天平
步驟:1)、用天平稱出燒的質量M1;
2)、往燒杯內倒滿水,稱出總質量M2;
3)、倒去燒杯中的水,往燒杯中倒滿待測液體,稱出總質量M3。
計算表達:ρ=ρ水(M3-M1)/(M2-M1)
3、 阿基米德定律法:
器材:彈簧秤、水、待測液體、小石塊、細繩子
步驟:1)、用細繩系住小石塊,用彈簧秤稱出小石塊的重力G;
2)、將小塊浸沒入水中,用彈簧秤稱出小石的視重G/;
3)、將小塊浸沒入待測液體中,用彈簧秤稱出小石塊的視重G//。
計算表達:ρ=ρ水(G-G//)/(G-G/)
4、 U形管法:
器材:U形管、水、待測液體、刻度尺
步驟:1)、將適量水倒入U形管中;
2)、將待測液體從U形管的一個管口沿壁緩慢注入。
3)、用刻度尺測出管中水的高度h1,待測液體的高度h2.(如圖)
計算表達:ρ=ρ水h1/h2
(注意:用此種方法的條件是:待測液體不溶於水,待測液體的密度小於水的密度)
5、 密度計法:
器材:密度計、待測液體
方法:將密度計放入待測液體中,直接讀出密度。
④ 關於大學物理實驗中的固體密度測量的問題
1、調整平衡螺母時,加減砝碼時,換取重物時,撥動游碼時,以及使用完畢後,都要用止動器止動;使用完畢後,秤盤的掛鉤也要從刀口取下,也就是說,能不「勞駕」刀口就盡量不用,這些都是為了保護刀口。 使用前用水準器調水平,用平衡螺母細心調零,左物右碼規則,用鑷子取放砝碼、撥動游碼,再用擺針和標尺觀察平衡情況,這些是為了保證測量精度。
2、用流體靜力稱衡法或比重瓶法測固體密度時,固體表面附著的氣泡(指比較明顯的)必須攪拌驅除,否則造成實驗差錯(不是「誤差」),造成測得的固體視重(或比重瓶總質量)比實際值偏小。這樣,實驗結果其實是物塊與氣泡的平均密度,顯然小於物塊自身密度。
3、最好的辦法是復稱法(共軛法中的一種)。即左物右碼稱量一次,得到讀數 M1;再左碼右物稱量一次,得到讀數 M2 ,則應用杠桿原理很容易證明:結果為 M = 根號下( M1 乘以 M2 ) ,即二者的幾何平均值。這種辦法既消除了天平的不等臂誤差,又繞過了對天平實際力臂長度的測量,方便而且准確。
⑤ 固體物質的密度用什麼方法測量
有好幾種方法:
一.稱量法:測固體密度的方法基本原理:ρ=m/V:器材:天平、量筒、水、金屬塊、細繩步驟:
1.用天平稱出金屬塊的質量;
2.往量筒中注入適量水,讀出體積為V1;
3.用細繩系住金屬塊放入量筒中,浸沒,讀出體積為V2。
二.比重杯法:器材:燒杯、水、金屬塊、天平、步驟:
往燒杯裝滿水,放在天平上稱出質量為m1;
2.將金屬塊輕輕放入水中,溢出部分水,再將燒杯放在天平上稱出質量為m2;
3.將金屬塊取出,把燒杯放在天平上稱出燒杯和剩下水的質量m3。計算表達式:ρ=ρ水(m2-m3)/(m1-m3)
三.阿基米德定律法:器材:彈簧秤、金屬塊、水、細繩步驟:
用細繩系住金屬塊,用彈簧秤稱出金屬塊的重力G;
2.將金屬塊完全浸入水中,用彈簧秤稱出金屬塊在水中的視重G』;計算表達式:ρ=ρ水G/(G-G』)
四.浮力法(一):器材:木塊、水、細針、量筒步驟:
1.往量筒中注入適量水,讀出體積為V1;
2.將木塊放入水中,漂浮,靜止後讀出體積V2;
3,用細針插入木塊,將木塊完全浸入水中,讀出體積為V3。計算表達式:ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)
五.浮力法(二):器材:刻度尺、圓筒杯、水、小塑料杯、小石塊步驟:
在圓筒杯內放入適量水,再將塑料杯杯口朝上輕輕放入,讓其漂浮,用刻度尺測出杯中水的高度h1;2.將小石塊輕輕放入杯中,漂浮,用刻度尺測出水的高度h2;
將小石塊從杯中取出,放入水中,下沉,用刻度尺測出水的高度h3。
計算表達式:ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)六.密度計法:器材:雞蛋、密度計、水、鹽、玻璃杯步驟:1.在玻璃杯中倒入適量水,將雞蛋輕輕放入,雞蛋下沉;2.往水中逐漸加鹽,邊加邊用密度計攪拌,直至雞蛋漂浮,用密度計測出鹽水的密度即等到於雞蛋的密度。
⑥ 在密度的測量實驗中會有哪些誤差
「測量物質密度」的實驗是初中物理最主要的一個實驗。下面就從誤差的分類和來源兩各方面來分析常見的幾種實驗方法中的誤差產生原因和減小誤差的方法。
一、、測量固體密度
(一)測量規則固體的密度:
原理:ρ=m/V
實驗器材:天平(帶砝碼)、刻度尺、圓柱體鋁塊。
實驗步驟:1、用天平測出圓柱體鋁塊的質量m;
2、根據固體的形狀測出相關長度(橫截面圓的直徑:D、高:h),
由相應公式(V=Sh=πD2h/4)計算出體積V。
3、根據公式ρ=m/V計算出鋁塊密度。
誤差分析:
1、產生原因:(1)測量儀器天平和刻度尺的選取不夠精確;
(2)實驗方法不完善;
(3)環境溫度和濕度因素的影響;
(4)測量長度時估讀和測量方法環節;
(5)計算時常數「π」的取值等。
2、減小誤差的方法:
(1)選用分度值較小的天平和刻度尺進行測量;
(2)如果可以選擇其他測量工具,則在測量體積時可以選 擇量筒來測量體積。
(3)測量體積時應當考慮環境溫度和濕度等因素,如「熱 脹冷縮」對不同材料的體積影響。
(4)對於同一長度的測量,要選擇正確的測量方法,讀數 時要估讀到分度值的下一位,且要多測量幾次求平均 值。
(5)常數「π」的取值要盡量准確等。
(二)測量不規則固體的密度:
原理:ρ=m/V
實驗器材:天平(帶砝碼)、量筒、小石塊、水、細線。
實驗步驟:
1、用天平測出小石塊的質量m;
2、在量筒中倒入適量的水,測出水的體積內V1;
3、用細線系住小石塊,使小石塊全部浸入水中,測出總體積V2;
4、根據公式計算出固體密度。ρ=m/V=m/(V2-V1)
誤差分析:
1、產生原因:
(1)測量儀器天平和量筒的選取不夠精確;
(2)實驗方法、步驟不完善;
(3)環境溫度和濕度等因素的影響;
2、減小誤差的方法:
(1)選用分度值較小的天平和刻度尺進行測量;
(2)測量小石塊的質量和體積的順序不能顛倒;
(3)選擇較細的細線;
(4)測量體積時應當考慮環境溫度和濕度等因素,如「水的蒸發」等因素對的體積影響。
(5)測量質量和體積時,要多測量幾次求平均值。
誤差分析:
1、產生原因
(1)測量儀器天平的選取不夠精確;
(2)實驗方法、步驟不完善;
(3)環境溫度和濕度等因素的影響。
2、減小誤差的方法
(1)選用分度值較小的天平進行測量;
(2)測量小石塊的質量和體積的順序不顛倒;
(3)選擇較細的細線;
(4)測量體積時應當考慮環境溫度和濕度等因素,如「水的蒸發」等因素對的體積影響、「水質(選用純凈水)」 因素對水的密度的影響等。
(5)測量質量時,要多測量幾次求平均值。
四、測量液體密度
原理:ρ=m/V
方法一:
實驗器材:天平、量筒、燒杯、水、鹽。
實驗步驟:
1、用天平測出空燒杯的質量m1;
2、在燒杯中倒入適量的水,調制出待測量的鹽水,用用天平測出燒 杯和鹽水的總質量m2;
3、將燒杯中的鹽水全部導入量筒中測出鹽水的體積V;
4、根據公式ρ=m/V=(m2-m1)/V計算出固體密度。
誤差分析:
1、產生原因:
(1)測量儀器天平和量筒的選取不夠精確;
(2)實驗方法、步驟不完善;
(3)環境溫度和濕度因素的影響;
2、減小誤差的方法
(1)選用分度值較小的天平和量筒進行測量;
(2)盡量將燒杯中的水倒入量筒中;
(3)測量體積時應當考慮環境溫度和濕度等因素,如「水 的蒸發」等因素對的體積影響。
(4)測量質量和體積時,要多測量幾次求平均值。
說明:
該試驗方法中因為無法將燒杯中的水全部倒入量筒中,在燒杯內壁上或多或少會殘留一些水,還有不好控制水的多少,所以實驗誤差較大,建議一般不選擇此方法測量液體密度。
方法二:
實驗器材:天平、量筒、燒杯、水、鹽。
實驗步驟:
1、在燒杯中倒入適量的水,調制出待測量的鹽水,用天平測出燒杯和鹽水的總質量;
2、將適量的鹽水倒入量筒中,測出量筒中的鹽水的體積;
3、用天平測出剩餘的鹽水和燒杯的總質量;
4、根據公式ρ=m/V=(m2-m1)/V計算出鹽水的密度。
誤差分析:
1、產生原因:
(1)測量儀器天平和量筒的選取不夠精確;
(2)環境溫度和濕度因素的影響;
2、減小誤差的方法
(1)選用分度值較小的天平和量筒進行測量;
(2)測量體積時應當考慮環境溫度和濕度等因素,如「水 的蒸發」等因素對的體積影響;
(3)測量質量和體積時,要多測量幾次求平均值。
附:
測量誤差主要分為兩大類:系統誤差、隨機誤差。
(一)系統誤差產生的原因:1、測量儀器靈敏度和分辨能力較低;2、實驗原理和方法不完善等。
(二)隨機誤差產生的原因:1、環境因素的影響;2、實驗者自身條件等。
1、選用精密的測量儀器;
2、完善實驗原理和方法;
3、多次測量取平均值。
⑦ 物體密度的測定中測量銅塊密度誤差來源是什麼
繩子的質量。
由質量測量引起的誤差由體積測量引起的誤差
在測量過程中引起的誤差用溢水法測量固體體積時,在燒杯中收集到的水未完全倒入量筒,導致所測物體的體積偏小,故密度偏大;將固體放入量筒時,有水濺出,導致所測物體的體積偏小,故密度偏大;測量粉末狀物質時,沒有將物質壓實導致體積測量結果偏大,故密度偏小;測量液體體積時,燒杯中的液體未全倒入量筒中,導致所測液體體積偏小,故密度偏大。
⑧ 測量密度的方法
一、
天平量筒法
方法:直接用天平測質量m,量筒測體積v。
注意點:1、固體
(1)密度大於水的固體
質量在體積前測量,避免沾水後質量偏大;放入水中要排除去氣泡,避免體積偏大。
(2)密度小於水的固體
1)按入法:用細鐵絲和大頭針將物體恰好全部按入水中,便於測體積。
2)助沉法:在量筒中先將助沉物全部浸沒水中,測出總體積V1;然後將待測物體和助沉物一起浸沒,測出總體積V2,求出待測物體體積V=V2-V1。
2、液體
方法:先測出燒杯和液體的總質量m1,再倒入一部分到量筒中,測出剩餘液體和燒杯的總質量m2,求出倒入一部分到量筒中一部分液體的質量m=
m1-
m2;同時從量筒讀出量筒中一部分液體的體積v,求出液體的密度ρ=
(m1-
m2)/v。此時質量和體積相應,誤差較小。
若先測出燒杯的質量m1,再測出燒杯和液體的總質量m2,求出液體的質量m2;全部倒入量筒中測出液體的體積v,求出液體的密度ρ也可。但由於燒杯沾有液體,體積偏小,密度偏大。若先倒入量筒測出液體的體積v,然後測出燒杯的質量m1,再測出燒杯和液體的總質量m2,求出液體的質量m,又質量偏小,故密度偏小。
二、漂浮法
1、漂浮的質地均勻的規則柱體
可用刻度尺量出物體的長度L1,讓物體漂浮在水中,測出物體漂浮在水中時,測出物體露出水面的長度L2,設底面積為S,根據漂浮條件和所測數據,可推出密度ρ=ρ水(L1-L2)/
L1。
若再將其放入另一種待測液體中使其漂浮,測出物體露出水面的長度L3,根據漂浮條件,可求出待測液體的密度ρ液=ρL1/(L1-L3)。
註:也可直接測出水下部分的長度。
2、不規則物體
在量筒中放入適量水,記下體積V1;將物體放於量筒中,使其漂浮,記下總體積V2;再將其放入水中,便其浸沒在水中,記下總體積V3;則可計算出密度ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)。
注意:如是下沉物,可想法使其漂浮(如橡皮泥可捏成空心碗狀)。若用柱形容器代替量筒,則可按上述步驟用刻度尺分別量出水的深度h1、h2、h3,設容器底面積為S,如上可推導求出密度ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)。
三、稱重法
用彈簧測力計和水測量水中下沉物體的密度
步聚:1、用彈簧測力計測中空氣中物體的重力G,
2、將其浸沒在水中,讀出彈簧測力計的示數F,
3、計算密度為:ρ=Gρ水/(G-F)
四、替代法
1、固體
方法1:用天平稱出物體的質量m;將燒杯中裝滿水,用天平稱出總質量m1,把物體浸沒水中後取出,稱出出剩餘水和燒杯的總質量m2,則溢出水的質量為兩者之差m1-m2,求出溢出水的體積即為物體的體積;求出物體的密度。
方法2:用天平稱出物體的質量m;將燒杯中放入適量的水,用天平稱出總質量,用線吊著物體浸沒水中(不碰容器底),稱出總質量m2,則兩者之差為排開水的體積即為物體的體積v=
(m2-m1)/
ρ水,求出物體的密度ρ=mρ水/(
m2-m1)。
2、液體
用天平稱出空燒杯的質量m;將燒杯中裝滿水(或作好標記),用天平稱出總質量m1:將水倒干,裝入同樣多的待測液體,用天平稱出總質量m2:計算密度ρ=(
m2-m)
ρ水/(
m1-m)。
五、U型管法(壓強平衡法)
1、U型管法:適用於與水不相容的液體
在U型管法中注入一定量的注水,再注入一定量的被測液體,分別測出液體交界面到達水面和液體面的深度h1、h2,根據兩液體對交界面的壓強相等,由p
1=p2求出待測液體的密度ρ=ρ水h1/
h2。
⑨ 測量密度的方法有哪些
一、 天平量筒法
方法:直接用天平測質量m,量筒測體積v。
注意點:1、固體
(1)密度大於水的固體
質量在體積前測量,避免沾水後質量偏大;放入水中要排除去氣泡,避免體積偏大。
(2)密度小於水的固體
1)按入法:用細鐵絲和大頭針將物體恰好全部按入水中,便於測體積。
2)助沉法:在量筒中先將助沉物全部浸沒水中,測出總體積V1;然後將待測物體和助沉物一起浸沒,測出總體積V2,求出待測物體體積V=V2-V1。
2、液體
方法:先測出燒杯和液體的總質量m1,再倒入一部分到量筒中,測出剩餘液體和燒杯的總質量m2,求出倒入一部分到量筒中一部分液體的質量m= m1- m2;同時從量筒讀出量筒中一部分液體的體積v,求出液體的密度ρ= (m1- m2)/v。此時質量和體積相應,誤差較小。
若先測出燒杯的質量m1,再測出燒杯和液體的總質量m2,求出液體的質量m2;全部倒入量筒中測出液體的體積v,求出液體的密度ρ也可。但由於燒杯沾有液體,體積偏小,密度偏大。若先倒入量筒測出液體的體積v,然後測出燒杯的質量m1,再測出燒杯和液體的總質量m2,求出液體的質量m,又質量偏小,故密度偏小。
二、漂浮法
1、漂浮的質地均勻的規則柱體
可用刻度尺量出物體的長度L1,讓物體漂浮在水中,測出物體漂浮在水中時,測出物體露出水面的長度L2,設底面積為S,根據漂浮條件和所測數據,可推出密度ρ=ρ水(L1-L2)/ L1。
若再將其放入另一種待測液體中使其漂浮,測出物體露出水面的長度L3,根據漂浮條件,可求出待測液體的密度ρ液=ρL1/(L1-L3)。
註:也可直接測出水下部分的長度。
2、不規則物體
在量筒中放入適量水,記下體積V1;將物體放於量筒中,使其漂浮,記下總體積V2;再將其放入水中,便其浸沒在水中,記下總體積V3;則可計算出密度ρ=ρ水(V2-V1)/(V3-V1)。
注意:如是下沉物,可想法使其漂浮(如橡皮泥可捏成空心碗狀)。若用柱形容器代替量筒,則可按上述步驟用刻度尺分別量出水的深度h1、h2、h3,設容器底面積為S,如上可推導求出密度ρ=ρ水(h2-h1)/(h3-h1)。
三、稱重法
用彈簧測力計和水測量水中下沉物體的密度
步聚:1、用彈簧測力計測中空氣中物體的重力G,
2、將其浸沒在水中,讀出彈簧測力計的示數F,
3、計算密度為:ρ=Gρ水/(G-F)
四、替代法
1、固體
方法1:用天平稱出物體的質量m;將燒杯中裝滿水,用天平稱出總質量m1,把物體浸沒水中後取出,稱出出剩餘水和燒杯的總質量m2,則溢出水的質量為兩者之差m1-m2,求出溢出水的體積即為物體的體積;求出物體的密度。
方法2:用天平稱出物體的質量m;將燒杯中放入適量的水,用天平稱出總質量,用線吊著物體浸沒水中(不碰容器底),稱出總質量m2,則兩者之差為排開水的體積即為物體的體積v= (m2-m1)/ ρ水,求出物體的密度ρ=mρ水/( m2-m1)。
2、液體
用天平稱出空燒杯的質量m;將燒杯中裝滿水(或作好標記),用天平稱出總質量m1:將水倒干,裝入同樣多的待測液體,用天平稱出總質量m2:計算密度ρ=( m2-m) ρ水/( m1-m)。
五、U型管法(壓強平衡法)
1、U型管法:適用於與水不相容的液體
在U型管法中注入一定量的注水,再注入一定量的被測液體,分別測出液體交界面到達水面和液體面的深度h1、h2,根據兩液體對交界面的壓強相等,由p 1=p2求出待測液體的密度ρ=ρ水h1/ h2。
⑩ 測量物質的密度
測量物質的密度:
一、用天平和量筒測量氣體的密度:凡是不溶於水的氣體都可藉助排水集氣法,用天平、量筒測得其密度,其准確度取決於天平的感量和量筒的最小刻度。
測量方法:取一球膽(或皮囊)接一根帶夾子的膠管,盛滿氣體後,用天平稱出其質量m1。用力擠壓球膽,用排水集氣法在量筒中收集氣體.集氣完畢後,擰緊夾子.上下移動量筒,使其內外水平面一樣高,以保證氣體壓強為1個大氣壓強,然後由量筒刻度讀出氣體體積V。稱出餘下氣體和球的質量m2,則氣體的質量為m1-m2。代入公式計算氣體在1大氣壓下的密度。
二、用流體靜力稱量法測量固體的密度:利用天平的相對測量法.設物體的體積為V,質量為m,密度為ρ,則ρ=m/v。設物體在空氣中的重力為W1,懸在水中的視重為W2,則物體所受水的浮力F的大小等於F=W1-W2。根據阿基米德定律,物體在水中所受浮力的大小等於它所排開的水的重力,即F=ρ0Vg。式中ρ0為水的密度,V為物體排開水的體積,亦即物體體積,g為重力加速度,得W1-W2=ρ0Vg,又設物體在空氣中稱量時天平的砝碼值為m1,利用天平的載物台將物體掛在橫梁左側吊耳的掛鉤上並使其懸在置於載物台上的盛水燒杯中.稱量時天平的砝碼值為m2,則W1=m1g,W2=m2g,所以v=(m1-m2)/ρ0。再測出水的溫度,從常數表中查出該溫度下的水密度ρ0值,物體密度ρ等於ρ0×m1/(m1-m2)。
三、用比重瓶測量液體的密度:常用的比重瓶在一定的溫度下有一定的容積.將待測液體注入比重瓶中後塞好塞子,多餘的液體將從塞中的毛細管流出,比重瓶中液體將保持一定體積.毛細管的作用是提高比重瓶容積在重復測量時體積相等的精度。設空比重瓶質量為m1,充滿密度為ρ的液體時的質量為m2,充滿同溫度的純水時的質量為m3,比重瓶在該溫度時的容積為V,則ρ=(m2-m1)/V,V=(m3-m1)/ρ0,其中ρ0為水的密度,可得ρ=ρ0×(m2-m1)/(m3-m1)。只要用天平分別稱量質量即可得液體密度。
四、用定容瓶測量空氣密度:利用定容瓶、分析天平、抽氣機、真空計較為精密地測量空氣密度。密閉在定容瓶中的空氣混有水蒸氣.設空氣和水蒸氣的密度、分壓強和摩爾質量分別為ρ空和ρ水,P空和P水,μ空和μ水,則由理想氣體的狀態方程,有ρ空=P空μ空/RT,ρ水=P水μ水/RT。利用天平測得的瓶內空氣的密度ρ,是這兩者之和,即ρ=ρ空+ρ水=ρ空(1+ρ水/ρ空)=ρ空(1+P水μ水/P空μ空)。由於P水μ水/P空μ空較小,可以利用近似計算求出乾燥空氣的密度ρ空,ρ空=ρ空(1-P水μ水/P空μ空)。再換算成標准狀態下(即0℃,1atm)時空氣的密度ρ0=ρ(1-0.623×P水/(P-P水))×760/(P-P水)×(1+0.00366t)。只要利用天平測出瓶內空氣密度ρ,溫度為t時的大氣壓強P,和水蒸氣壓,代入上式即可得標准狀態下的乾燥空氣的密度ρ0而P水等於溫度為t時的飽和蒸汽壓Pt乘以當時的相對濕度H,這是可以通過查表獲得的.
測量方法:將定容瓶抽氣至殘留空氣壓強在0.1mmHg以下,按精密衡量法在天平上稱出其質量m0,m0可認為是瓶的質量。打開定容瓶活栓,讓空氣充滿後,再測得質量為m,則瓶中空氣質量為m-m0,若定容瓶容積為V,則測量的空氣密度ρ=(m-m0)/V。測量室溫t,大氣壓強P(mmHg),相對濕度H,查表得到溫度為t的飽和蒸氣壓Pt,則水蒸氣的分壓為P水=Pt×H(mmHg)。代入公式ρ0=ρ(1-0.623×P水/(P-P水))×760/(P-P水)×(1+0.00366t),則得0℃,1atm時干空氣的密度值,其公認值為1.293×10-3g/cm3,測量值的誤差可以小於1%。在要求不太高時可認為ρ=(m-m0)/V是測量的最終結果,不再扣除水蒸氣的分壓也不再進行溫度修正。
五、用密度計測量液體的密度:密度計是浮計的一種,分通用和專用兩類,其測量范圍大、精度高。密度計由干管和軀體兩部分組成,干管是一頂端密封的、直徑均勻的細長圓管,熔接於軀體的上部,內壁粘貼有固定的刻度標尺,軀體是儀器的本體,為一直徑較粗的圓管,為避免底部附著氣泡,底部呈圓錐形或半球狀。底部填有適當質量的壓載物(如細鉛丸等),使其能垂直穩定地漂浮在液體中,某些密度計還附有溫度計。密度計的工作原理基於阿基米德定律。當忽略空氣浮力和彎月面影響時,平衡方程為:m0g=(V0+lA)ρg,即 m0=(V0+lA)ρ。式中m0為密度計質量,V0是密度計軀體部分的體積,l為液面下干管的長度,A為干管的截面積。由上式可知,l和ρ是一一對應的,因此可用l來表示液體密度的大小。
測量方法:首先估計所測液體密度值的可能范圍,根據所要求的精度選擇密度計。仔細清洗密度計.測液體密度時.用手拿住干管最高刻線以上部位垂直取放。容器要清洗後再慢慢倒進待測液體,並不斷攪拌,使液體內無氣泡後,再放入密度計.密度計浸入液體部分不得附有氣泡。密度計使用前要洗滌清潔.密度計浸入液體後,若彎月面不正常,應重新洗滌密度計。讀數時以彎月面下部刻線為准,讀數時密度計不得與容器壁、底以及攪拌器接觸。對不透明液體,只能用彎月面上緣讀數法讀數。