氣體、液體和固體的密度測量

袁德生,祖力波亞·阿扎提,竇詩淳,高焓智

(伊犁技師培訓學院 新疆袁德生機電大師工作室，新疆 伊寧 835000)

氣體、液體和固體的密度測量

袁德生,祖力波亞·阿扎提,竇詩淳,高焓智

(伊犁技師培訓學院 新疆袁德生機電大師工作室，新疆 伊寧 835000)

利用電子天平和不同精度的注射器，巧妙而準確地測出空氣、液體和固體的密度.

密度；氣體；液體；固體；注射器；電子天平

1 實驗器材

實驗所用器材為：電子天平(量程范圍為1 000～0.01 g), 1 000 mL容量瓶1個或2 000 mL的可口可樂飲料瓶1個,2號或3號橡皮塞1個(化學實驗室有),100 mL醫用玻璃注射器1個(量程范圍100～5 mL)，配最小針頭(醫院皮試用的1 mL注射器針頭),1 mL醫用皮試注射器1支(量程范圍為1～0.02 mL)，5 mL醫用注射器1支(量程范圍為5～0.2 mL),單根銅心導線或單根鋁心導線(直徑為1～2 mm,長度為4 cm左右)兩段,95%的酒精1瓶，純凈水1杯.

2 實驗步驟

2.1 測量當地的空氣密度

1)用100 mL注射器準備體積V=100 mL的被測空氣：拔掉100 mL注射器上最小的針頭，向外拉注射器的活塞，使注射器中充滿空氣，且體積V=100 mL，再套上最小的針頭，備用.

2)測出容量瓶的第1個質量m1：將自制瓶塞，緊緊地塞住1 000 mL容量瓶瓶口，用電子天平稱出容量瓶、瓶塞和瓶內部空氣的質量m1(如圖1所示)，實驗測得m1=178.32 g.

圖1 測量容量瓶質量

3)測出容量瓶中，新進入體積為V=100 mL空氣的質量Δm：用100 mL的注射器，把體積為V=100 mL的空氣，打進容量瓶中，再用電子天平稱出容量瓶的總質量m2(如圖2所示)，實驗測得m2=178.44 g,Δm=m2-m1=0.12 g.

圖2 注入100 mL空氣后容量瓶的質量

4)通過上述測量，體積V=100 mL的空氣，質量為Δm=0.12 g，其密度為：ρ空氣=Δm/V=1.2 kg/m3.

5)說明：

a.空氣在0 ℃和標準大氣壓下，標準密度是1.29 kg/m3. 所測地區伊寧市的溫度為25 ℃，大氣壓為710 mmHg(760 mmHg=1.01×105Pa)，所測空氣密度為ρ空氣=1.2 kg/m3,測量值與標準值相接近,且材料易得,實驗易于推廣.

b.瓶塞需要自己加工，將2號或3號橡皮塞緊塞容量瓶口，用美工刀將橡皮塞不堵空氣的部分切掉，并切出厚度為7～8 mm的1塊即可，若太厚針頭不容易插進，打氣時受影響.

c.瓶子也可采用2 000 mL的塑料瓶，瓶子的容積越大，向瓶中打入100 mL空氣時，瓶內氣體的壓強變化就越小，溢出氣體的可能性就越小.

2.2 測液體(酒精)的密度

1)用天平測出注射器的質量m1：將醫院做皮試用的容量為1 mL注射器活塞推到底(不要針頭)，再用電子天平稱出質量m1，實驗測得m1=2.47 g.

2)測出體積為1 mL酒精的質量Δm. 將測完自身質量的容積為1 mL的注射器吸入體積為V=1 mL的酒精，再用電子天平稱出此時注射器和酒精的總質量m2=3.27 g.

3)通過計算求得酒精的密度ρ. 體積為V=1 mL的酒精的質量Δm=m2-m1=0.8 g,ρ酒精=Δm/V=800 kg/m3.

4)具體說明

a.在常溫下，乙醇(酒精)密度為：ρ=790 kg/m3. 而驗室用的95%酒精，所以實測密度為ρ=800 kg/m3,相對測量值比較準確.

b.用該實驗方法測純凈水的密度，測量結果為ρ水=1 000 kg/m3.

2.3 測固體(銅)的密度

1)用大拇指堵住1 mL注射器套針頭處的出液口，再用其他注射器向1 mL的注射器殼體內注入V1=0.8 mL的純凈水.

2)用天平秤出被測銅絲的質量m. 將1根長為8 cm左右，直徑約為1 mm 的單根銅絲的電線，從中間剪成2段，放在天平上秤出質量(m=1.07 g).

3)用注射器測出單根銅絲的體積ΔV. 把剛用天平稱完的2段銅絲放入裝有水的注射器中，可看到水的液面在0.92 mL處，也就是V2=0.92 mL，此時所測銅絲的體積ΔV=V2-V1=0.12 mL.

4)密度計算：ρ銅=m/ΔV=8.92×103kg/m3.

5)說明：

用這種方法測鋁絲(單根電線)、鐵絲、鐵釘、鋼釘、小鋼蛋、小石頭等的密度都特別準確，而且這些被測物到處都可找到，既方便又真實.

[1] 袁德生. 巧妙測量空氣密度[J]. 物理教學，1997(9)：3.

[2] 中學物理教師手冊[M]. 上海：上海教育出版社，1984：185-187.

[責任編輯：尹冬梅]

Measuring the density of gas, liquid and solid

YUAN De-sheng, Zulpiya Azat, DOU Shi-chun, GAO Han-zhi

(Yuandesheng Electromechanical Master Studio,Xinjiang Yili Technician Training College, Yining 835000, China)

Using electronic balance and different types of injectors，the density of gas, liquid and solid were accurately measured.

density; gas; liquid; solid; injector; electronic balance

2017-03-13

袁德生(1957-),男，甘肅武威人，伊犁技師培訓學院高級技師，學士，從事教學與自然科學教學與研究工作.

G633.7

A

1005-4642(2017)06-0061-02