Методы определения плотности
Содержание:
| Предмет: | Физика |
| Тип работы: | Курсовая работа |
| Язык: | Русский |
| Дата добавления: | 17.07.2019 |
- Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
- Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.
Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!
По этой ссылке вы сможете найти много готовых курсовых работ по физике:
Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:
Введение:
Наука начинается там, где начинается измерение. Точная наука немыслима без меры.
Тела, которые нас окружают, состоят из различных веществ: дерева, железа, резины и т. д. Вещества, однако, обладают различными свойствами, которые характеризуются различными физическими величинами. Среди них плотность вещества.
И в промышленности, и в медицине, и в сельском хозяйстве необходимо знать плотность используемых веществ. Например, бетонщики рассчитывают массу и объем бетона по его плотности при заливке фундамента, колонн, стен, опор моста и т. д. Плотность вещества — это физическая величина, характеризующая массу тела относительно его объема.
Предполагается, что тело является твердым, без пустот и примесей другого вещества. Это значение для различных веществ отражено в справочных таблицах. Но интересно знать, как заполняются такие таблицы, как определяется плотность неизвестных веществ.
Самые простые способы определения плотности веществ:
- для жидкостей с использованием ареометра;
- Для жидкостей и твердых тел путем измерения объема и массы.
Расчеты по формуле.
Иногда из-за неправильной формы тел или их большого размера трудно или даже невозможно определить их объем с помощью линейки или мензурки. Тогда возникает вопрос, каким образом определить их плотность, не прибегая к измерению объема, или нет способа определить массу вещества?
Цель работы: решение экспериментальных задач по определению плотности твердых веществ и растворов с различной массовой долей растворенных веществ.
Задачи:
- Готовят растворы веществ различной концентрации.
- Изучите различные методы определения плотности вещества, описанные в литературе.
- Измерьте плотность веществ с помощью методов, предложенных в литературе, и оцените пределы погрешности каждого метода.
- Установить зависимость плотности растворов от их концентрации.
Оборудование: электронные весы, мензурки, мерный цилиндр (мензурка), шпатель, пипетки, мерная линейка, экспериментальная установка, состоящая из сообщающихся сосудов, соединенных через тройник с резиновыми трубками.
Вещества: глюкоза, поваренная соль, гипс, мел, мрамор, вода дистиллированная.
Гипотеза: возможно ли в лабораторных условиях точно измерить плотность растворов и твердых веществ?
Описание веществ, отобранных для экспериментов
Обоснованием выбора веществ для эксперимента стал факт их широкого использования в медицине.
Глюкоза
Глюкомза (греческий глхкжз, из глхкат сладкого) (C6H12O6), или виноградный сахар, или декстроза, содержится в соке многих фруктов и ягод, включая виноград, из которого произошло название этого вида сахара. Глюкозная связь входит в состав ряда углеводов: мальтоза (солодовый сахар), сахароза (тростниковый или свекольный сахар) и лактоза (молочный сахар), клетчатка, которая является основной частью растений, и крахмал (резервное питательное вещество). Обнаружен в 1802 году лондонским врачом Уильямом Прутом. В 1819 году Анри Бракконо получил глюкозу из опилок. Бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, растворимое в воде.
Молекулярная структура. Имеет молекулярную кристаллическую решетку и ковалентный полярный тип связи в молекуле.
Прием. В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала. В природе глюкоза вырабатывается растениями во время фотосинтеза.
Химические свойства. Глюкоза может быть восстановлена до гексаэдрического спиртового сорбита, который люди с сахарным диабетом используют в качестве заменителя сахара. Глюкоза легко окисляется. Восстанавливает серебро из аммиачного раствора оксида серебра. Человек использует эту реакцию для изготовления стеклянных елочных игрушек и дорогих зеркал. Конечными продуктами окисления глюкозы являются углекислый газ и вода.
Биологическая роль. Глюкоза является основным продуктом фотосинтеза. У людей и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для метаболических процессов. Глюкоза участвует в образовании гликогена, питании мозговой ткани, работающих мышц. Кровь человека содержит около 0,1% глюкозы.
Заявка. Глюкоза используется для отравления (например, пищевое отравление или активность инфекции), поскольку она является универсальным антитоксическим средством. Кроме того, лекарства на основе глюкозы и сама глюкоза используются эндокринологами для определения наличия и типа сахарного диабета у людей.
Хлорид натрия
Chlorimde namtria представляет собой химическое соединение NaCl, натриевую соль соляной кислоты, хлорид натрия. Хлорид натрия известен в повседневной жизни как поваренная соль, основным компонентом которой он является. Хлорид натрия содержится в значительных количествах в морской воде (77,8%), что придает ему соленый вкус. Встречается в природе в виде минерала галита (каменной соли). Интересно отметить, что это название происходит от греческого слова hals — соль. Чистый хлорид натрия имеет вид бесцветных кристаллов, но с различными примесями его цвет может принимать синий, фиолетовый, розовый, желтый или серый оттенок.
История его потребления человечеством уже насчитывает не менее десяти тысяч лет. Гомер также назвал поваренную соль «божественной».
В наших повседневных заботах мы почему-то не думаем о том, что обычная соль является веществом исключительной важности. Соль используется в более чем 14 тысячах отраслей промышленности.
Физические свойства Температура плавления 800,8 ° С, температура кипения 1465 ° С. Умеренно растворим в воде, растворимость мало зависит от температуры. Входит в обменные реакции. В чистом виде хлорид натрия не гигроскопичен. Однако соль часто загрязнена примесями (в основном ионами Ca 2+, Mg 2+ и SO 4 -4), и такая соль становится влажной на воздухе. Смесь измельченного льда с мелким порошком хлорида натрия является эффективным кулером.
Молекулярная структура. В ионно-кристаллической решетке ионная химическая связь преобладает между атомами, что является следствием действия электростатического взаимодействия противоположных по заряду ионов.
Получение и химические свойства. Учитывая огромные природные запасы хлорида натрия, нет необходимости его промышленного или лабораторного синтеза. Однако его можно получить различными химическими методами в качестве основного или побочного продукта. Например, по реакции нейтрализации щелочного гидроксида натрия соляной кислотой: NaOH + HCl> NaCl + H2O.
Поскольку хлорид натрия в водном растворе практически полностью диссоциирует на ионы: NaCl> Na + + Cl?, Его химические свойства в водном растворе определяются соответствующими химическими свойствами катионов натрия и анионов хлорида. Раствор нитрата серебра образует белый осадок хлорида серебра (качественная реакция на хлорид-ион).
Биологическая роль состоит из совместного действия Na + и Cl? Ионы. Оба относятся к макроэлементам человеческого организма. Натрий является жизненно важным внеклеточным и внутриклеточным элементом; регулирует уровень артериального давления; является одним из основных элементов водообмена; участвует в передаче нервных импульсов.
Хлор способен проходить через мембрану и играет важную роль в поддержании осмотического равновесия. Хлор присутствует в желудочном соке в форме соляной кислоты. Однако, в отличие от натрия, ионы хлора также оказывают негативное влияние на организм: они вызывают заболевания сердечно-сосудистой системы, способствуют возникновению аллергических реакций, разрушают белки и повышают риск развития рака.
Заявка. Соль и организм человека. Суточная потребность в поваренной соли взрослого человека составляет 10-15 г. Длительное солевое голодание может привести к гибели организма. Поваренная соль является источником образования соляной (соляной) кислоты в желудке. Его кислотность характеризуется значением рН 1,5-2,0.
Хлорид натрия необходим организму человека или животного не только для образования соляной кислоты в желудочном соке. Эта соль входит в тканевые жидкости и кровь, где ее концентрация составляет 0,5-0,6%. Снижение содержания NaCl в плазме крови приводит к нарушению обмена веществ в организме.
Водные растворы NaCl используются в медицине в качестве кровезамещающих жидкостей после кровотечений и при шоке. Гипертонические растворы (10% раствор) используются при отеках мозга, повышении давления, при отравлении нитратом серебра.
Не получая NaCl извне, организм извлекает его из крови и тканей.
Хлорид натрия способствует удержанию воды в организме, что, в свою очередь, приводит к повышению артериального давления. Поэтому при гипертонии, ожирении, отеках врачи рекомендуют сократить суточное потребление поваренной соли. Избыток NaCl в организме может вызвать острое отравление и привести к параличу нервной системы.
Организм человека быстро реагирует на нарушение солевого баланса с появлением мышечной слабости, быстрой утомляемости, потерей аппетита и появлением ненасытной жажды.
Соль, хотя и слабая, обладает антисептическими свойствами. Развитие гнилостных бактерий прекращается, когда их содержание составляет 10-15%. Это свойство широко используется в пищевой промышленности и при хранении продуктов питания в домашних условиях.
В коммунальном хозяйстве хлорид натрия, смешанный с другими солями, песком или глиной — так называемой технической солью — используется в качестве антифриза против обледенения.
Гипс — минерал из класса сульфатов по составу CaSO4 * 2H2O, нерастворимый в воде. Волокнистая разновидность гипса называется селенит, а зернистая разновидность — алебастр. Блеск стеклообразный или шелковистый, расщепляется на тонкие пластинки. Цвет белый, серый, иногда красноватый, при наличии примесей имеет серый, желтоватый, розоватый, коричневый цвет. Плотность — 2,3-2,7 г / см3, твердость по шкале Мооса — 2. При 140-150 ° C он частично теряет воду, превращаясь в серый или белый порошок полуводного гипса или обожженного гипса (CaSO4 * 0,5H2O, который обладает способностью затвердевать в сочетании с водой. Следует отметить, что затвердевание характерно только для продукта, полученного при низкой степени нагрева (не выше 250 ° С), продукта, который подвергался длительному и прочному воздействию. нагревание, становясь плотным, теряет эту способность (становится «мертвым»).
Заявка. Волокнистый гипс (селенит) используется для недорогих украшений. С древних времен из алебастра были вырезаны крупные украшения — предметы интерьера (вазы, столешницы, чернильницы и т. д.). В своем «сыром» виде он используется в качестве удобрения в целлюлозно-бумажной промышленности, в химической промышленности для получения красок, эмалей и глазурей. Обожженный гипс используется для отливок и отливок (барельефов, карнизов и т. д.), В качестве связующего материала в строительстве, в медицине.
Желтоватые и более плотные разновидности гипса являются хорошим декоративным материалом, используемым для получения штукатурного гипса, высокопрочного гипса, гипсоцементно-пуццоланового вяжущего.
В России известен казанский гипс, встречающийся в пермских отложениях по среднему течению Волги, например, гипсовые отложения в Верхнем Услоне на правом берегу Волги; в Тетюшском районе в Сюкеево, в Чистопольском районе на реке Шешма.
Мел — белый камень, довольно рассыпчатый и мягкий. В состав мела входят почти исключительно (до 99% от общей массы) мелкие зерна криптокристаллического кальцита (минерал, природный карбонат кальция CaCO3). Также мел обычно содержит мелкие примеси кварца.
Мел является одним из самых используемых веществ в мире. Мел долгое время был и остается основным материалом для побелки стен, заборов и потолков. Мел также используется в сельском хозяйстве — его разводят в воде, и деревья поливают полученным раствором, это делается для того, чтобы вредители не лазили по деревьям и не портили урожай. В резиновой промышленности мел занимает первое место по количеству наполнителей.
В стекольной промышленности мел используется для плавления стекла, придания ему устойчивости к атмосферным воздействиям и химическим реагентам, прочности и термостойкости. Строительная отрасль является крупнейшим потребителем мела, используемого при производстве извести и цемента. Мел также используется в бумажной промышленности — в качестве пигмента и наполнителя при производстве картона и бумаги. В аптеке, в производстве лекарств.
Мрамор
Мраммор (древнегреческий. Mlsmbspt — «белый или блестящий камень») — метаморфическая порода, состоящая из кальцита CaCO3. Твердость — 2,5-5 по шкале Мооса, плотность — 2500-2800 кг / м³.
Мрамор почти всегда содержит примеси других минералов, а также органических соединений. Примеси влияют на качество мрамора по-разному. Цвет мрамора также зависит от примесей. Окись железа окрашивает его в красный цвет, сульфид железа — сине-черный, железосодержащие силикаты — зеленый, гидроксиды железа и карбонаты железа и марганца — желтый и коричневый. Серый, голубоватый и черный цвета также могут быть вызваны примесями битума или графита.
Мрамор используется в качестве камня для памятников, для наружной облицовки и внутренней отделки зданий. Мраморные плиты из чистого кальцитового мрамора используются в электротехнике (приборные панели, распределительные щиты, панели управления). Мраморная крошка используется при изготовлении каменной мозаики и штукатурки. Мраморная мука используется в сельском хозяйстве.
Методы определения плотности жидкостей
Метод сравнения с плотностью воды
Для определения плотности раствора вещества по сравнению с плотностью воды собирается установка. Для этого подготовьте два сообщающихся сосуда из стеклянных пробирок, закрепите их на подставке со шкалой деления (если ее нет, то вместо шкалы можно использовать миллиметровку).
Соедините два из четырех свободных концов труб вместе через тройник. Резиновую трубку достаточной длины надевают на третий ниппель тройника. Конец этой трубки опускают в стакан с водой.
Определенное количество дистиллированной воды наливают в один из сообщающихся сосудов. В другом же количество тестируемого раствора. Свободный конец трубки извлекается из стакана, и положение жидкостей в сообщающихся сосудах фиксируется.
Конец трубки снова опускается в стакан, и положение жидкостей в сообщающихся сосудах снова фиксируется.
Найдена разница высот столбиков жидкостей и произведен расчет с учетом того, что высота уровня жидкости обратно пропорциональна ее плотности: HW /? hr = cf / s или cf =? HWS /? час, где cB и cp — плотность дистиллированной воды соответственно, а, а? а че? hr — разница между высотами колонн дистиллированной воды и тестируемого раствора.
Метод определения плотности жидкостей разных концентраций
Метод основан на определении плотности по массе и объему растворов различных концентраций, измеренных в ходе эксперимента. Для эксперимента готовят образец вещества, например, 5, 10, 15, 20 г и т. д. Растворяют эти порции в достаточном количестве воды, чтобы получить 100 г раствора. Количество воды рассчитывается по формуле: и (растворенное вещество) = м (растворенное вещество) / м (раствор).
Объем полученных растворов измеряется. Плотность рассчитывается по формуле: Ср-ра = мр-ра / вр-ра.
Методы определения плотности твердого тела
Метод позволяет определить плотность вещества, плотность которого превышает плотность воды, и основывается на действии силы Архимеда. Для эксперимента приготовьте стакан с водой и отметьте положение мениска жидкости. Взвесьте тестируемое вещество на весах. Затем опустите это вещество в стакан с водой и снова зафиксируйте положение мениска жидкости. Плотность рассчитывается по формуле: sv = mv / V2-V1, где sv — плотность испытуемого вещества, V2 и V1 — объемы жидкости после погружения и до погружения вещества, соответственно.
Эксперимент по определению плотности растворов глюкозы и хлорида натрия.
Ход работы:
Готовые решения:
- раствор глюкозы. Чтобы получить раствор с различными концентрациями, на весах измеряли 5,10,40 г глюкозы. Эти образцы растворяли в воде до получения 100 мл раствора.
- Раствор хлорида натрия. Мы сделали то же самое, что и в предыдущем эксперименте, только с солью.
- Собранная установка для измерения плотности растворов по сравнению с плотностью воды (см. Описание выше).
- Один из сообщающихся сосудов был заполнен 20 мл воды. В другой — 20 мл 5% раствора глюкозы. Свободный конец трубки был извлечен из стакана, и положение жидкостей в сообщающихся сосудах было зафиксировано.
- Конец трубки снова опустили в стакан и снова зафиксировали положение жидкостей в сообщающихся сосудах.
- Мы нашли разницу высот столбиков жидкостей и произвели расчет, учитывая, что высота уровня жидкости обратно пропорциональна его плотности: HW /? hgl = sgl / sv или sgl =? hwsv /? HGL, где sB и sgl — плотности дистиллированной воды и глюкозы соответственно, а νhw, νhgl — различия в высотах столбцов дистиллированной воды и глюкозы.
- То же самое (стр. 3-5) было сделано с 10% и 40% растворами глюкозы.
Вывод:
В результате проделанной работы был рассмотрен материал о веществах, их свойствах, применении. Изучен теоретический материал о плотности веществ; приборы, позволяющие определить данную физическую характеристику веществ, и различные методы ее измерения.
Была проведена серия экспериментов по определению плотности растворов веществ различных концентраций и твердых веществ.
Были определены плотности следующих веществ:
- растворы глюкозы, хлорида натрия
- твердые вещества, плотность которых больше плотности воды: мел, гипс, мрамор
Оценка погрешностей измерения плотности веществ различными методами показывает, что все методы дают результаты, близкие к табличным. Чтобы уменьшить статистические ошибки, необходимо увеличить серию экспериментов и использовать приборы с более высоким классом точности.
В ходе работы было установлено, что один и тот же состав вещества с одинаковой массой не гарантирует одинаковые параметры плотности, поскольку на показатели плотности также влияет структура вещества, тип кристаллической решетки.
Эта работа будет продолжена, поскольку не все методы определения плотности веществ рассматриваются. Может использоваться для разработки практики решения экспериментальных задач.
Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔ 
Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.
Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.
Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.
Источник
