不规则形状可溶性固体体积测量.doc

奥赛实验辅导——力、热学校内参考资料，请勿外传，注意回收！抽气法⑴用天平称出带可接抽气口的定容比重瓶（容积为V1）有空气时的质量为m1；⑵用抽气装置（或两用气筒）抽掉比重瓶中的空气，然后用天平称出其质量m2；⑶将称好质量为m的食盐放入比重瓶中，称出其含瓶质量m3；⑷再将其瓶中的剩余空气（体积为V2）抽掉，称出这时的质量m4。显然有：=食盐的体积为：V=V1-V2则食盐的密度为：ρ==（1）玻-马公式法一、测出内置数字式气压表体积图一⑴取二只广口瓶，测出其中一只盖好带导管橡皮塞的尽容积（容积计为V1），用导管把二瓶连在一起，中间可用橡皮夹阻止瓶内空气流动，V2橡皮塞上有双导管，将内置数字式气压表置于V2中。此时封闭空间的气体体积为（V1+V2’）-内置数字式气压表的体积。称广口瓶V2放入内置数字式气压表的体积为V2。采用BMP085芯片做为气压检测，通过LCD1602显示的内置数字式气压表，工作气压范围为60~199kPa，显示精度为1Pa。注意：在封闭过程和以后的操作中，手不要接触封闭的气体部分。⑵读出这时的大气压p0；⑶将V1、V2间的导管夹紧，用二用气筒抽出内部V2的部分气体，连抽气连观察气压表示数，不得超出安全工作范围，然后夹紧V2上的抽气接口，这时数字式气压表计数p1；这时二瓶内的空气总量为p0V1+p1V2；⑷取下将V1、V2间的导管夹，读出这时数字式气压表计数为p2；⑸根据p2（V1+V2）＝p0V1+p1V2，可计算出V2的容积。记为V2。二、测可溶性不规则开关物体的体积⑴把称出一定质量的待测食盐m，将其放入广口瓶V1中，设瓶中空气体积为V3。再如上次一样将V1、V2用导管连在一起，此时封闭空间的气体体积为（V1+V2）-待测食盐m的体积。注意：在封闭过程和以后的操作中，手不要接触封闭的气体部分。⑵用读出数字气压计实验时的大气压p3。⑶将V1、V2间的导管夹紧，用二用气筒抽出内部V2的部分气体，连抽气连观察气压表示数，不得超出安全工作范围，然后夹紧V2上的抽气接口，这时数字式气压表计数p4；这时二瓶内的空气总量为p2V3+p3V2；⑷取下将V1、V2间的导管夹，读出这时数字式气压表计数为p5；⑸根据p5（V3+V2）＝为p3V3+p4V2，可计算出V1的空气体积V3。如食盐体积是V，则有V3=V1-V；可求出食盐体积V则食盐密度可通过：ρ=计算出来。（2）三、实验数据处理与误差分析依据上述方法进行实验测定得到的结果令人满意，与参考标准(ρ=2150±50kg/m3；其中ρ水=998.792±0.005kg/m3，4℃)③比较误差小。鉴于实验所用的是加碘食盐并有一定的水份等杂质，我认为以2100~2150kg/m3的范围内为所测食密度接近值。以下测量均为单次测量，仪器精度以说明书标明精度准。抽气法法所用仪器有：带活阀头橡皮塞的100mL三角烧瓶，食盐100克，天平，抽气机（极限真空度10Pa）。（二用气筒理论极限真空度5×103Pa，但实际只能达到1×104Pa，测量精度较低）。以ZXD-21抽气机抽气所测得的实验数据见表一；表一m1/gm2/gm3/gm4/g62.654±0.00162.545±0.001110.595±0.001110.500±0.001m/gV1/mL48.000±0.001169.0±1.0带入（3）式算出食盐密度为：ρ=(2.25±0.15)×103kg/m。不可能将瓶内抽成理想真空，使得m1-m2比理想值要小，导致测得的食盐密度偏大。内置数字式气压表用实验方法所用的仪器有：125mL广口瓶2只，食盐50克，天平，二用气筒，数字式气压计（实测实验时气压p0=（1.018±0.001）×105Pa）。测得的实验数据见表二；表二m/gV/mL50.0±0.122.7±0.5p0/kPap1/kPap2/kPa101.8±0.0570±0.0586.3±0.05p3/kPap4/kPap5/kPa101.8±0.0570±0.0584.7±0.05V1/mLV2/mLV3/mL123.4±0.5117±0.5100.7±0.5带入（2）式算出食盐密度为：ρ=(2.2±0.05)×103kg/m。此方法实验操作也比较简单，本次实验误差在允许范围之内。但由于容器的封闭性管中体积对实验数据的影响很大，且操作时如不注意，手对封闭气体温度的影响也不可忽略。同时，更要严格控制气压，杜绝因过度抽气使数字式气压计损坏！如不是器材所限，不建议采用此方法。通过一个实验用多种方法来做，有利于培养学生的发散思维，并且充分利用学生所学的知识，使他们对所学的知识融会贯通，真正达到学以致用，提高学生解决实际问题的能力。参考文献杨述武等《普通物理实验（一）》北京：高等教育出版社，2000-79~