Лабораторна робота №2 (3)

ВИЗНАЧЕННЯ ГУСТИНИ ТВЕРДИХ І РІДКИХ ТІЛ

Мета роботи. Вивчити методи визначення густини твердих і рідких тіл.

Прилади і приладдя: терези, пікнометр, барометр, дистильована вода, досліджувані рідини, тверді тіла.

Матеріал, який необхідно засвоїти перед виконанням роботи: 1) Маса тіла. 2) Густина речовин. 3) Залежність густини речовин від температури. 4) Практичні методи визначення густини твердих і рідких тіл.

Література

1. Грабовский Р.И. Курс физики: Учеб. пособие для с.-х. ин-тов. – М., 1979. – 552 с.

2. Розумнюк В.Т., Якименко І.Л. Фізика. Основні поняття, явища і закони. – Біла Церква, 2004. – 71 с.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Густиною речовини називають масу, що знаходиться в одиниці об’єму тіла.

Маса – це фізична величина, що являє собою міру інерції тіл, характеризує їх гравітаційні властивості та енерговміст.

Інерцією називають здатність тіла зберігати стан спокою, або рівномірного прямолінійного руху.

Густина речовин є однією із фізичних характеристик, знання якої необхідне в повсякденній практиці.

З визначення густини випливає: якщо маса деякого тіла – m, а його об’єм – V, то густина ρ:

(1)

B CI масу вимірюють в кілограмах (кг), а об’єм в кубічних метрах (м³). Тому одиниця вимірювання густини – кг/ м³.

Різні агрегатні стани речовин (газоподібні, тверді, рідкі) відрізняються, в першу чергу, густиною. Так, наприклад, при нормальних умовах густина повітря 1,29 кг/м³, води – 10³ кг/м³, золота – 19,2·10³ кг/м³.

Густина залежить від температури, що зумовлено зміною об’єму тіла при зміні його температури t (досвід показує, що при нагріванні тіла розширюються).

V = V₀ (1+αt), (2)

де V₀– об’єм тіла при t =0^°С, α – коефіцієнт температурного розширення.

Підставляючи формулу (2) у формулу (1), отримуємо залежність ρвідt:

. (3)

Для більшості речовин коефіцієнт α додатній і чисельно дорівнює град^-1.

Як видно із залежності (3), при збільшенні t густина зменшується, а при зменшенні t – збільшується. До речі, вода, в цьому відношенні – аномальна речовина. В діапазоні від 0^° до 4^°С при збільшенні t густина зростає, а при зменшенні t від 4^°С до 0^°С – зменшується. Найбільшу густину вода має при t = 4^°С. При t > 4^°С і t < 4^°С густина води менша. Ця особливість пов'язана зі специфікою структурної організації молекул води. Існують різні практичні методи визначення густини речовин. Розглянемо два із них.

Завдання 1. ВИЗНАЧЕННЯ ГУСТИНИ ТВЕРДИХ ТІЛ ПРАВИЛЬНОЇ ГЕОМЕТРИЧНОЇ ФОРМИ

У цьому випадку масу тіла m визначають методом точного зважування, а об’єм V тіла – за відповідною геометричною формулою після вимірювання лінійних розмірів тіла. Визначивши m і V тіла, за формулою (1) знаходять густину речовини, з якої складається тіло.