Stanovení hustoty pevných a kapalných látek



Podobné dokumenty
HUSTOTA PEVNÝCH LÁTEK

Laboratorní práce č. 4: Určení hustoty látek

Stanovení měrného tepla pevných látek

1. Měření hustoty látek. Úkol 1: Stanovte hustotu tělesa přímou metodou a pomocí Tabulek určete druh látky, z níž je těleso zhotoveno.

Měření tíhového zrychlení reverzním kyvadlem

34_Mechanické vlastnosti kapalin... 2 Pascalův zákon _Tlak - příklady _Hydraulické stroje _PL: Hydraulické stroje - řešení...

LEE: Stanovení viskozity glycerolu pomocí dvou metod v kosmetickém produktu

VY_52_INOVACE_2NOV45. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 7.

Měření momentu setrvačnosti

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Archimédův zákon, vztlaková síla

Kalorimetrická měření I

VÁŽENÍ NA ANALYTICKÝCH VAHÁCH A MĚŘENÍ HUSTOTY

Měření teplotní roztažnosti

Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název DUM: Hustota Číslo DUM: III/2/FY/2/1/9 Vzdělávací předmět: Fyzika Tematická oblast: Fyzikální veličiny a

1. Určete závislost povrchového napětí σ na objemové koncentraci c roztoku etylalkoholu ve vodě odtrhávací metodou.

VY_52_INOVACE_2NOV47. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 7.

Mechanické vlastnosti kapalin hydromechanika

Měření teplotní roztažnosti

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.7.B.32 EU OP VK. Vztlaková síla

Úloha č.2 Vážení. Jméno: Datum provedení: TEORETICKÝ ÚVOD

ρ = měrný odpor, ρ [Ω m] l = délka vodiče

3. Měření viskozity, hustoty a povrchového napětí kapalin

Měření povrchového napětí

Sada: VY_32_INOVACE_2IS Pořadové číslo: 10

Fyzikální veličiny a jednotky, přímá a nepřímá metoda měření

Měření měrné tepelné kapacity látek kalorimetrem

Měření modulů pružnosti G a E z periody kmitů pružiny

VY_52_INOVACE_2NOV60. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 6., 7., 8.

VY_52_INOVACE_J 06 25

ARCHIMÉDŮV ZÁKON. Archimédův zákon

Teorie: Hustota tělesa

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

GEODÉZIE II. metody Trigonometrická metoda Hydrostatická nivelace Barometrická nivelace GNSS metoda. Trigonometricky určen. ení. Princip určen.

MÉNĚ OBVYKLÁ MĚŘENí. Obr. 1 Obr Měření hustoty. Veletrh nápadů učitelů fyziky Vl. BŘETISLA V PATČ Základní škola, Brandýs n.

Základní pojmy a jednotky

Struktura a vlastnosti kapalin

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

Laboratorní práce č. 1: Měření délky

Vztlaková síla působící na těleso v atmosféře Země

1. Změřte teplotní závislost povrchového napětí destilované vody σ v rozsahu teplot od 295 do 345 K metodou bublin.

Měření měrné telené kapacity pevných látek

Rozumíme dobře Archimedovu zákonu?

MĚŘENÍ MOMENTU SETRVAČNOSTI Z DOBY KYVU

Měření momentu setrvačnosti prstence dynamickou metodou

1. Změřte momenty setrvačnosti kvádru vzhledem k hlavním osám setrvačnosti.

Bezpečnost práce, měření fyzikálních veličin, chyby měření

3. Vypočítejte chybu, které se dopouštíte idealizací reálného kyvadla v rámci modelu kyvadla matematického.

Laboratorní práce č. 2: Určení povrchového napětí kapaliny

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Laboratorní úloha č. 3 Spřažená kyvadla. Max Šauer

Návod k obsluze. Sada pro stanovení hustoty pevných látek a kapalin

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

VY_52_INOVACE_2NOV43. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 7., 8.

6 ZKOUŠENÍ STAVEBNÍ OCELI

FYZIKA. Hydrostatika. KAPALINY Vlastnosti kapalin P1 Pascalův zákon Hydrostatický tlak P2 P3 P4 P5 Archimédův z. P6 P7 P8 P9 P10 Karteziánek

FYZIKA 6. ročník 2. část

2. Fyzikální kyvadlo (2.2) nebo pro homogenní tělesa. kde r je vzdálenost elementu dm, resp. dv, od osy otáčení, ρ je hustota tělesa, dv je objem

Řešení praktické úlohy celostátního kola 53. ročníku fyzikální olympiády.

Název: Studium kmitů na pružině

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

Snímače hladiny. Učební text VOŠ a SPŠ Kutná Hora. Základní pojmy. měření výšky hladiny kapalných látek a sypkých hmot

Název: Archimedův zákon. Úvod. Cíle. Teoretická příprava (teoretický úvod)

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

Kapitola Hlavička. 3.2 Teoretický základ měření

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

VLHKOST A NASÁKAVOST STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ. Stavební hmoty I Cvičení 7

Obrázek 8.1: Základní části slunečního kolektoru

Mechanické kmitání - určení tíhového zrychlení kyvadlem

Číslo šablony III/2 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_F.5.15 Autor Mgr. Jiří Neuman Vytvořeno

MĚŘ, POČÍTEJ A MĚŘ ZNOVU

Charakterizují kvantitativně vlastnosti předmětů a jevů.

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Volný pád koule ve viskózní kapalině. stud. skup.

Měření měrného skupenského tepla tání ledu

PRAKTIKUM I Mechanika a molekulová fyzika

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Stanovení základních materiálových parametrů

R2.213 Tíhová síla působící na tělesa je mnohem větší než gravitační síla vzájemného přitahování těles.

(3) Vypočítejte moment setrvačnosti kvádru vzhledem k zadané obecné ose rotace.

FYZIKA 6. ročník 2. část

pv = nrt. Lord Celsius udržoval konstantní tlak plynu v uzavřené soustavě. Potom můžeme napsat T, tedy V = C(t t0) = Ct Ct0, (1)

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Vlhký vzduch a jeho stav

Variace. Mechanika kapalin

Fyzikální praktikum I

Obsah 11_Síla _Znázornění síly _Gravitační síla _Gravitační síla - příklady _Skládání sil _PL:

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

Měření permitivity a permeability vakua

7. MECHANIKA TEKUTIN - statika

Mechanické vlastnosti kapalin a plynů. opakování

Fyzikální praktikum I

2.3 Tlak v kapalině vyvolaný tíhovou silou Tlak ve vzduchu vyvolaný tíhovou silou... 5

Stanovení účinku vodního paprsku

Měření součinitele odporu pláště kužele

I Mechanika a molekulová fyzika

MECHANIKA HYDROSTATIKA A AEROSTATIKA Implementace ŠVP

CW01 - Teorie měření a regulace

Transkript:

55 Kapitola 9 Stanovení hustoty pevných a kapalných látek 9.1 Úvod Hustota látky ρ je hmotnost její objemové jednotky, definované vztahem: ρ = dm dv, kde dm = hmotnost objemového elementu dv. Pro homogenní tělesa přejde definiční vztah ve tvar: ρ = m V. Tento vztah vyjadřuje jednak hustotu homogenního tělesa, jednak průměrnou hustotu nehomogenního tělesa. Jednotka hustoty je [ρ] SI =kgm 3. Hustota všech látek závisí na teplotě a tlaku. U látek pevných a kapalných uvažujeme většinou pouze o vlivu teploty, vliv tlaku je vzhledem k malé stlačitelnosti zanedbatelný. Objem se mění s teplotou přibližně podle vztahu: V (t) =V 0 (1 + β (t t 0 )), kde V 0 = objem při teplotě t 0 β = koeficient teplotní roztažnosti t = teplota látky t 0 = teplota, při které byl změřen V 0. Hustota je nejen charakteristickou veličinou daného tělesa, ale její znalost je důležitá vřadě fyzikálních úvah a při řešení mnoha problémů technické praxe. 9.2 Experimentální uspořádání Pro stanovení hustoty pevných látek i kapalin lze použít několik různých metod.

56 Bartoň, Křivánek, Severa 9.2.1 Pevné látky Přímá metoda Tato metoda je nejjednodušší metodou určování hustoty pravidelných těles. Vychází přímo z definičního vztahu, kdy hmotnost tělesa m určíme vážením a objem V vypočítáme z jeho geometrických rozměrů. ρ = m V. Při přesném určování hustoty přímou metodou je třeba uvažovat obecně různou hustotu váženého předmětu a závaží, tzn. je nutné provádět tzv. korekci na vakuum, uvažujeme zde o vztlaku vzduchu. Hydrostatická metoda Je to metoda vhodná pro určování hustoty těles nepravidelného tvaru. Je založena na platnosti Archimedova zákona. Měření spočívá ve dvojím vážení daného tělesa na upravených laboratorních vahách, viz obrázek 9.1. První vážení vyšetřovaného Obrázek 9.1: Hydrostatické stanovení hustoty tělesa provádíme na vzduchu, hmotnost označíme m v. Pro rovnováhu na vzduchu platí: Vg(ρ ρ v )=m v g ( 1 ρ v ρ z ), kde ρ = hustota neznámého tělesa V = objem neznámého tělesa ρ v = hustota vzduchu ρ z = hustota závaží. (9.1) Při druhém vážení je těleso zcela ponořeno v kapalině o známé hustotě ρ k. Nejčastěji používanou kapalinou je destilovaná voda, jejíž hustota je tabelovaná. Těleso vyvážíme závažím hmotnosti m k.

Stanovení hustoty pevných a kapalných látek 57 Podmínka rovnováhy se změní na: ( Vg(ρ ρ k )=m k g 1 ρ ) v ρ z. (9.2) Po úpravě a vydělení vztahů (9.1) a (9.2) dostaneme pro hledanou hustotu výraz: ρ = ρ k m v ρ v m k m v m k. Protože platí, že ρ k ρ v, lze hledanou hustotu vyjádřit přibližně vztahem: 9.2.2 Kapaliny ρ = ρ k m v m v m k. Měření hustoty kapalin Mohrovými vahami Mohrovy váhy vycházejí opět z Archimedova zákona. Jedná se vlastně o nerovnoramenné váhy, na jejichž delším rameni je zavěšeno ponorné tělísko, viz obrázek 9.2. Delší rameno je rozděleno na deset stejných dílů, na kterých jsou háčky pro zavě- Obrázek 9.2: Mohrovy váhy šení vyvažovacích závaží. Váhy se zavěšeným ponorným tělískem se na vzduchu nejprve vyváží pomocí stavěcího šroubu a vyrovnají a pomocí stavěcí matice. Poté se ponorné tělísko zcela ponoří do měřené kapaliny a provede se vyvážení pomocí tří vyvažovacích závaží o rozdílných hmotnostech. Pro hustotu neznámé kapaliny platí vztah: ρ =(n 1 + n 2 + n 3 ) kg m 3, kde n 1 = 100 poloha nejtěžšího závaží n 2 = 10 poloha středního závaží n 3 = 1 poloha nejlehčího závaží

58 Bartoň, Křivánek, Severa Měření hustoty kapalin hustoměrem Hustoměry jsou zatavené skleněné trubice přizpůsobené k plování v kapalině ve svislé poloze, obrázek 9.3. Podle Archimedova zákona je objem ponořené části hus- Obrázek 9.3: Hustoměr toměru závislý na hustotě kapaliny, ve které je ponořený. Na hustoměru lze tedy vyznačit stupnici udávající přímo hustotu měřené kapaliny. Hustoměry slouží k rychlému, avšak méně přesnému stanovení hustoty kapalin. 9.3 Měření a vyhodnocení 9.3.1 Stanovení hustoty kvádru přímou a hydrostatickou metodou Rozměry kvádru určíme pomocí posuvného měřítka. Hmotnost tělesa na vzduchu a ve vodě změříme na upravených laboratorních vahách. Jako kapalinu pro hydrostatickou metodu použijeme vodu z vodovodu, pro druhé měření použijeme denaturovaný líh. Hustoty kapalin, které potřebujeme znát pro výpočet, určíme dále Mohrovými vahami. 9.3.2 Stanovení hustoty vody a lihu Hustotu vody použité pro hydrostatickou metodu stanovíme pomocí Mohrových vah a hustoměrem. Stejné měření provedeme pro denaturovaný líh. Všechna měření provedeme pouze jednou, stanovíme krajní a relativní chybu měření. 9.4 Diskuse a závěr V obou případech porovnáme naměřené hodnoty a přesnosti jednotlivých metod. U pevného tělesa se porovnáním tabelovaných hustot pokusíme určit druh materi-

Stanovení hustoty pevných a kapalných látek 59 álu. V případě denaturovaného lihu zdůvodníme rozdíl mezi naměřenými a tabelovanými hodnotami. 9.5 Kontrolní otázky 1. Proč při přesném měření hustoty pevného tělesa je třeba do výpočtů zahrnout také hustotu vzduchu? Je to vždy nezbytně nutné? 2. Jak závisí hustota pevného tělesa i kapaliny na teplotě? 3. Proč můžeme zanedbat vliv změny atmosférického tlaku na hustotu kapalin a plynů? 4. Hustoměr je více vynořen, je-li hustota měřené kapaliny menší či větší? Proč? 5. Máte za úkol navrhnout hustoměr pro měření hustot z intervalu ρ 1 ρ ρ 2. Zdůvodněte svoji konstrukci. 6. Jak nejrychleji zvýšíte přesnost hustoměru na dvojnásobek? 7. V budoucí laboratoři na Měsíci budete měřit hustotu kapalin. Tíhové zrychlení Měsíce je přibližně 1/6 pozemského. Zdůvodněte nutné konstrukční úpravy Mohrových vah a hustoměru. 8. Jaké vlastnosti musí mít sonda Mohrových vah? 9. Jak zní Archimedův zákon? 10. Jaké jsou podmínky platnosti Archimedova zákona? 11. Je pro stanovení hustoty pevných látek přesnější metoda hydrostatická nebo přímá vážením a výpočtem? 12. Jak stanovíte hustotu porézního materiálu, například pěnového polyuretanu nebo kostkového cukru?