物質(zhì)密度的測(cè)量講義

物質(zhì)密度的測(cè)量講義物質(zhì)密度的測(cè)量講義物質(zhì)密度的測(cè)量講義V:1.0精細(xì)整理，僅供參考物質(zhì)密度的測(cè)量講義日期：20xx年X月物質(zhì)密度的測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握物理天平的使用2、掌握靜力稱衡法求不規(guī)則固體的密度3、掌握比重瓶測(cè)液體的密度【實(shí)驗(yàn)原理】固體密度的測(cè)量（1）卡尺法對(duì)一密度分布均勻的物體，若其質(zhì)量為m，體積為V，則刻物體的密度（1）對(duì)幾何形狀簡單且規(guī)則的物體，可用分析天平準(zhǔn)確的測(cè)定物體的質(zhì)量m，用游標(biāo)卡尺或千分尺等量具測(cè)定其體積V，由（1）式求出樣品的密度，但此方法往往既麻煩又不易測(cè)準(zhǔn)，從而降低了測(cè)量精度。（2）流體靜力稱衡法對(duì)幾何形狀不規(guī)則的物體，其體積無法用量具測(cè)定，為了克服這一困難，只有利用阿基米德原理，先測(cè)量物體在空氣中的質(zhì)量，再將物體浸沒在密度為的某液體中，刻物體所受到的浮力F等于所排開的液體的重量，即刻物體在空氣中的質(zhì)量，在液體中的質(zhì)量均可由分析天平精確測(cè)定，此物體的密度可由下式確定：（2）液體的密度隨著溫度變化，在某一溫度下的密度，通?？梢詮奈锢韺W(xué)常數(shù)表中查出。因此，求物體體積就轉(zhuǎn)化為求和的問題，而和是能夠準(zhǔn)確測(cè)定的。（3）比重瓶法用比重瓶法能夠準(zhǔn)確地測(cè)定液體、不溶于液體介質(zhì)的小塊固體或粉末顆粒狀物質(zhì)的密度。假設(shè)空比重瓶質(zhì)量為，比重瓶加待測(cè)固體的總質(zhì)量為，比重瓶加待測(cè)固體和加滿液體時(shí)的總質(zhì)量為，比重瓶僅盛滿液體時(shí)的質(zhì)量為，則待測(cè)固體的密度可由下式求出（3）2、液體密度的測(cè)量（1）流體靜力稱衡法根據(jù)此法在固體密度測(cè)量中的應(yīng)用，如果把物體浸入在另一待測(cè)液體中，秤衡的質(zhì)量為，則刻液體的密度為（4）此方法要借助于不溶于水并且和被測(cè)液體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物體（一般用玻璃體）。（2）比重瓶法根據(jù)此法在固體密度測(cè)量中的應(yīng)用，設(shè)空比重瓶的質(zhì)量為，充滿密度為ρ的被測(cè)液體的質(zhì)量為，充滿同溫度已知密度的液體的質(zhì)量為，則被測(cè)液體的密度為（5）3、空氣密度的測(cè)量空氣密度是非常重要的物理量，許多精密測(cè)量都要考慮空氣阻力、浮力的影響，這就要牽涉到空氣密度的測(cè)量。另外，在質(zhì)量、壓力、流量等的測(cè)量中以及在空氣成份分析、監(jiān)測(cè)大氣污染時(shí)常常要測(cè)量空氣密度。圖1定容瓶空氣密度很小，一般用定容瓶法測(cè)量。如圖1所示，定容瓶是一個(gè)帶真空活塞的容積固定的玻璃瓶，設(shè)充滿空氣的定容瓶質(zhì)量為，抽真空時(shí)（1Pa數(shù)量級(jí)）的質(zhì)量為，則空氣密度為圖1定容瓶（6）式中定容瓶的容積V可以這樣來測(cè)量，在定容瓶中裝滿水后，再稱其質(zhì)量，則定容瓶的容積為（7）定容瓶的容積也可由實(shí)驗(yàn)室事先測(cè)出。由于受到壓強(qiáng)、濕度、溫度等因素的影響，測(cè)得的空氣密度包括水蒸氣和干燥空氣的密度。要想得到干燥空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，就要對(duì)式（6）進(jìn)行修正?？諝饪山瓶闯衫硐霘怏w，理想氣體狀態(tài)方程為（8）式中ρ為空氣密度，R為普適氣體常量，P為氣體壓強(qiáng)，T為熱力學(xué)溫度，M為摩爾質(zhì)量。設(shè)干燥空氣和水蒸氣的密度、分壓強(qiáng)和摩爾質(zhì)量分別為、、和、、，于是有（9）（10）實(shí)驗(yàn)測(cè)得的密度ρ是二者之和，（11）（12）由于，上式可近似為（13）由氣壓計(jì)讀出的壓強(qiáng)值也是由干燥空氣和水蒸氣組成的，同樣有（14）（15）式（13）、（15）分別代表在實(shí)驗(yàn)條件下干燥空氣的密度及壓強(qiáng)。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即溫度在0℃，壓強(qiáng)為時(shí)，干燥空氣的密度為（16）（17）式中α=1/℃-1,由式（16）、（17）可得（18）將（13）式代入（18）式，得（19）式中，由氣壓計(jì)直接讀出一個(gè)數(shù)值，再進(jìn)行溫度修正可得，（20）其中t為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度，單位為℃。是水蒸氣分壓強(qiáng)，先由干濕泡溫度計(jì)讀出室溫（干泡），再通過查水的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系表可得飽和蒸氣壓，將其乘以相對(duì)濕度即可得到?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、天平的調(diào)節(jié)天平靈敏度S=（單位：）例如：S=或S=。天平感量M——是指天平指針在標(biāo)尺上偏轉(zhuǎn)1個(gè)分格時(shí)，天平稱盤上應(yīng)增加（或減少）的砝碼值。天平的儀器誤差一般可取感量的1/22、測(cè)不規(guī)則固體密度要求：（1）、分別由物理天平測(cè)量。（2）的數(shù)值可測(cè)量當(dāng)時(shí)水溫查表得到。溫度℃0123456789102