I Logistyka
Krzysztof Szczypel
Data:
2 Kwietnia 2009
Ćwiczenie nr 6
Temat: Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą wagi hydrostatycznej
Ocena:
Wstęp
Jedną z powszechnie stosowanych i prostych metod wyznaczenia gęstości cieczy jest metoda, w której wykorzystuje się wagi hydrostatyczne Mohra lub Westphala. Jest to rodzaj wagi belkowej, w której ( waga Westphala) jedno ramię jest znacznie dłuższe od drugiego. Zasada działania tej wagi polega na doprowadzeniu do zrównoważenia momentów sił działających na oba ramiona wagi.
Na końcu krótszego ramienia znajduje się ciężarek ze wskazówką, który równoważy ciężar zawieszony na drugim ramieniu. Drugie, dłuższe ramię podzielone jest na dziesięć równych części i ponumerowane, zaczynając od osi obrotu (podparcia) cyframi od 0 do 10. Na końcu ramienia zamocowany jest haczyk, na którym zawieszony jest pływak (szklana, zamknięta ampułka z rtęcią).
W powietrzu ciężar pływaka równoważony jest przez ciężarek zamocowany na stałe do krótszego ramienia. Po zanurzeniu nurka w cieczy działa na niego, między innymi, siła wyporu hydrostatycznego, której wartość jest określana przez prawo Archimedesa.
.
gdzie:
Fwyp – siła wyporu hydrostatycznego
ρc – gęstość cieczy
Vc – objętość wypartej cieczy (równa objętości nurka)
g – przyspieszenie ziemskie
Na dłuższe ramię wagi działa więc teraz moment siły (skierowany ku górze), równy
gdzie:
R – długość ramienia belki
Masę zastępczą mz należy obliczyć ze wzoru
gdzie:
a – masa zawieszonego konika
n – numer noża
Oczywiście, jeżeli do zrównoważenia wagi potrzeba więcej niż jednego odważnika wówczas:
Tabela pomiarów
Rodzaj cieczy
Nr noża
Masa konika
[g]
mz
[g]
mzc
[g]
Woda z solą
3
10,0
3,0
12,04
4
1,0
0,04
9
10,0
9,0
Gliceryna
3
10,0
3,0
13,57
5
1,0
0,5
8
0,1
0,08
9
10,0
9,0
Denaturat
1
0,1
0,01
8,41
4
1,0
0,4
8
10,0
8,0
Woda
1
10,0
1,0
10,40
2
0,01
0,002
5
0,1
0,05
8
10,0
8,0
9
1,0
0,9
OBLICZENIA:
Masa zastępcza mzc obliczana jest ze wzoru:
Masę zastępczą mz należy obliczyć ze wzoru
Masa zastępcza dla wody z solą:
...