气体、液体和固体的密度测量

袁德生,祖力波亚·阿扎提,窦诗淳,高焓智

(伊犁技师培训学院 新疆袁德生机电大师工作室，新疆 伊宁 835000)

气体、液体和固体的密度测量

袁德生,祖力波亚·阿扎提,窦诗淳,高焓智

(伊犁技师培训学院 新疆袁德生机电大师工作室，新疆 伊宁 835000)

利用电子天平和不同精度的注射器，巧妙而准确地测出空气、液体和固体的密度.

密度；气体；液体；固体；注射器；电子天平

1 实验器材

实验所用器材为：电子天平(量程范围为1 000～0.01 g), 1 000 mL容量瓶1个或2 000 mL的可口可乐饮料瓶1个,2号或3号橡皮塞1个(化学实验室有),100 mL医用玻璃注射器1个(量程范围100～5 mL)，配最小针头(医院皮试用的1 mL注射器针头),1 mL医用皮试注射器1支(量程范围为1～0.02 mL)，5 mL医用注射器1支(量程范围为5～0.2 mL),单根铜心导线或单根铝心导线(直径为1～2 mm,长度为4 cm左右)两段,95%的酒精1瓶，纯净水1杯.

2 实验步骤

2.1 测量当地的空气密度

1)用100 mL注射器准备体积V=100 mL的被测空气：拔掉100 mL注射器上最小的针头，向外拉注射器的活塞，使注射器中充满空气，且体积V=100 mL，再套上最小的针头，备用.

2)测出容量瓶的第1个质量m1：将自制瓶塞，紧紧地塞住1 000 mL容量瓶瓶口，用电子天平称出容量瓶、瓶塞和瓶内部空气的质量m1(如图1所示)，实验测得m1=178.32 g.

图1 测量容量瓶质量

3)测出容量瓶中，新进入体积为V=100 mL空气的质量Δm：用100 mL的注射器，把体积为V=100 mL的空气，打进容量瓶中，再用电子天平称出容量瓶的总质量m2(如图2所示)，实验测得m2=178.44 g,Δm=m2-m1=0.12 g.

图2 注入100 mL空气后容量瓶的质量

4)通过上述测量，体积V=100 mL的空气，质量为Δm=0.12 g，其密度为：ρ空气=Δm/V=1.2 kg/m3.

5)说明：

a.空气在0 ℃和标准大气压下，标准密度是1.29 kg/m3. 所测地区伊宁市的温度为25 ℃，大气压为710 mmHg(760 mmHg=1.01×105Pa)，所测空气密度为ρ空气=1.2 kg/m3,测量值与标准值相接近,且材料易得,实验易于推广.

b.瓶塞需要自己加工，将2号或3号橡皮塞紧塞容量瓶口，用美工刀将橡皮塞不堵空气的部分切掉，并切出厚度为7～8 mm的1块即可，若太厚针头不容易插进，打气时受影响.

c.瓶子也可采用2 000 mL的塑料瓶，瓶子的容积越大，向瓶中打入100 mL空气时，瓶内气体的压强变化就越小，溢出气体的可能性就越小.

2.2 测液体(酒精)的密度

1)用天平测出注射器的质量m1：将医院做皮试用的容量为1 mL注射器活塞推到底(不要针头)，再用电子天平称出质量m1，实验测得m1=2.47 g.

2)测出体积为1 mL酒精的质量Δm. 将测完自身质量的容积为1 mL的注射器吸入体积为V=1 mL的酒精，再用电子天平称出此时注射器和酒精的总质量m2=3.27 g.

3)通过计算求得酒精的密度ρ. 体积为V=1 mL的酒精的质量Δm=m2-m1=0.8 g,ρ酒精=Δm/V=800 kg/m3.

4)具体说明

a.在常温下，乙醇(酒精)密度为：ρ=790 kg/m3. 而验室用的95%酒精，所以实测密度为ρ=800 kg/m3,相对测量值比较准确.

b.用该实验方法测纯净水的密度，测量结果为ρ水=1 000 kg/m3.

2.3 测固体(铜)的密度

1)用大拇指堵住1 mL注射器套针头处的出液口，再用其他注射器向1 mL的注射器壳体内注入V1=0.8 mL的纯净水.

2)用天平秤出被测铜丝的质量m. 将1根长为8 cm左右，直径约为1 mm 的单根铜丝的电线，从中间剪成2段，放在天平上秤出质量(m=1.07 g).

3)用注射器测出单根铜丝的体积ΔV. 把刚用天平称完的2段铜丝放入装有水的注射器中，可看到水的液面在0.92 mL处，也就是V2=0.92 mL，此时所测铜丝的体积ΔV=V2-V1=0.12 mL.

4)密度计算：ρ铜=m/ΔV=8.92×103kg/m3.

5)说明：

用这种方法测铝丝(单根电线)、铁丝、铁钉、钢钉、小钢蛋、小石头等的密度都特别准确，而且这些被测物到处都可找到，既方便又真实.

[1] 袁德生. 巧妙测量空气密度[J]. 物理教学，1997(9)：3.

[2] 中学物理教师手册[M]. 上海：上海教育出版社，1984：185-187.

[责任编辑：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，甘肃武威人，伊犁技师培训学院高级技师，学士，从事教学与自然科学教学与研究工作.

G633.7

A

1005-4642(2017)06-0061-02