几种测定物质密度的方法

几种测定物质密度的方法一、用天平和量筒测量气体的密度凡是不溶于水的气体，都可借助排水集气法，用天平、量筒测得其密度，其准确度取决于天平的感量和量筒的最小刻度．测量方法：(1)取一球胆（或皮囊）接一根带夹子的胶管，盛满气体后，用天平称出其质量m1．(2)用如图的装置，用力挤压球胆，用排水集气法在量筒中收集气体．集气完毕后，拧紧夹子．上下移动量筒，使其内外水平面一样高，以保证气体压强为1个大气压强，然后由量筒刻度读出气体体积V．(3)称出余下气体和球的质量m2，则气体的质量为m1-m2．(4)代入公式计算气体在1大气压下的密度二、用流体静力称量法测量固体的密度原理和方法：这是一种利用天平的相对测量法．设物体的体积为V，质量为m，密度为ρ，则设物体在空气中的重力为W1，悬在水中的视重为W2，则物体所受水的浮力F的大小等于F=W1-W2．根据阿基米德定律，物体在水中所受浮力的大小等于它所排开的水的重力，即F=ρ0Vg．式中ρ0为水的密度，V为物体排开水的体积，亦即物体体积，g为重力加速度，得W1-W2=ρ0Vg，又设物体在空气中称量时天平的砝码值为m1，利用天平的载物台，将物体挂在横梁左侧吊耳的挂钩上，并使其悬在置于载物台上的盛水烧杯中．称量时天平的砝码值为m2，则W1=m1g，W2=m2g，所以再测出水的温度，从常数表中查出该温度下的水密度ρ0值，物体密度ρ等于三、用比重瓶测量液体的密度原理和方法：图所示为常用的比重瓶，它在一定的温度下有一定的容积．将待测液体注入比重瓶中后塞好塞子，多余的液体将从塞中的毛细管流出，比重瓶中液体将保持一定体积．毛细管的作用是提高比重瓶容积在重复测量时体积相等的精度．设空比重瓶质量为m1，充满密度为ρ的液体时的质量为m2，充满同温度的纯水时的质量为m3，比重瓶在该温度时的容积为V，则其中ρ0为水的密度，可得可见，只要用天平分别称量质量，即可得液体密度．四、用定容瓶测量空气密度这是利用定容瓶、分析天平、抽气机、真空计较为精密地测量空气密度的方法．原理：定容瓶如图，密闭在定容瓶中的空气，混有水蒸气．设空气和水蒸气的密度、分压强和摩尔质量分别为ρ空和ρ水，P空和P水，ρ空和ρ水，则由理想气体的状态方程，有利用天平测得的瓶内空气的密度ρ，是这两者之和，即再换算成标准状态下（即0℃，1atm）时空气的密度可知，只要利用天平测出瓶内空气密度ρ，温度为t时的大气压强P，和水蒸气压，代入上式即可得标准状态下的干燥空气的密度ρ0而P水等于温度为t时的饱和蒸汽压Pt乘以当时的相对湿度H，这是可以通过查表获得的．测量方法：(1)将定容瓶抽气至残留空气压强在0.1mmHg以下，按精密衡量法在天平上称出其质量m0，m0可认为是瓶的质量．(2)打开定容瓶活栓，让空气充满后，再测得质量为m，则瓶中空气质量为m-m0，若定容瓶容积为V，则测量的空气密度(3)测量室温t，大气压强P(mmHg)，相对湿度H，查表得到温度为t的饱和蒸气压Pt，则水蒸气的分压为P水=Pt×H(mmHg)．(4)代入公式1atm时干空气的密度值，其公认值为1.293×10-3g／cm3，测量值的误差可以小于1%．不再扣除水蒸气的分压，也不再进行温度修正．五、用密度计测量液体的密度密度计是浮计的一种，分通用和专用两类，其测量范围大、精度高．表我国部分密度计技术规格(温度20℃)密度计的测量原理：密度计由干管和躯体两部分组成，如图．干管是一顶端密封的、直径均匀的细长圆管，熔接于躯体的上部，内壁粘贴有固定的刻度标尺．躯体是仪器的本体．为一直径较粗的圆管，为避免底部附着气泡，底部呈圆锥形或半球状。底部填有适当质量的压载物（如细铅丸等），使其能垂直稳定地漂浮在液体中．某些密度计还附有温度计．密度计的工作原理基于阿基米德定律。在图中可见，当忽略空气浮力和弯月面影响时，平衡方程为：m0g=(V0+lA)ρg，即m0=(V0+lA)ρ．式中m0为密度计质量，V0是密度计躯体部分的体积，l为液面下干管的长度，A为干管的截面积．由上式可知，l和ρ是一一对应的，因此可用l来表示液体密度的大小．测量方法：(1)首先估计所测液体密度值的可能范围，根据所要求的精度选择密度计．(2)仔细清洗密度计．测液体密度时．用手拿住干管最高刻线以上部位垂直取放．(3)容器要清洗后再慢慢倒进待测液体，并不断搅拌，使液体内无气泡后，再放入密度计．密度计浸入液体部分不得附有气泡．(4)密度计使用前要洗涤清洁．密度计浸入液体后，若弯月面不正常，应重新洗涤密度计．(5)读数时以弯月面下部刻线为准．如图所示．读数时密度计不得与容器壁、底以及搅拌器接触．对不透明液体，只能用弯月面上缘读数法读数。