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密度计和比重计.doc

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密度计和比重计.doc

密度计而常用的比重计有两种。一种用来测量密度大于1的液体的密度,称“重表”。它的下端装的铅丸或水银多一些。这种比重计的最小刻度线是“1”,它在标度线的最高处,由上而下,顺次是、11、12、13把这种比重计放在水里,它的大于1的标度线,全部在水面下。另一种用来测量密度小于1的液体的密度,称“轻表”。它的下部装的铅丸或水银少一些,这种比重计的最大标度线是“1”,这个标度线是在最低处,由下而上顺次是、09、08、07把这种比重计放在水里时,它小于1的标度线全部在水面上。使用时,应注意根据液体的密度大于1还是小于1来选用此重计。目前中学课本不再讲比重单位而是讲密度单位,但在测密度时仍使用比重计,所测数值无大差异。在物理实验中使用的密度计,是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管,管的下部装有少量密度较大的铅丸或水银。使用时将密度计竖直地放入待测的液体中,待密度计平稳后,从它的刻度处读出待测液体的密度。常用密度计有两种,一种测密度比纯水大的液体密度,叫重表;另一种测密度比纯水小的液体,叫轻表。密度计原理物体的重力将物体拉向地面,但是如果将物体放在液体中,一种名为浮力的力量将产生反方向的作用力。浮力的大小等同于物体取代的液体的重量,或者说是排开的水的重量。密度计根据重力和浮力平衡的变化上浮或下沉。一个功能完好的密度计仅能处于漂浮状态,因此浮力向上推的力量要比重力向下拉的力量稍微大一点。因为密度计的体积没有发生变化,其排开水的体积相同。但是,因为其中包含了更多的水而变得更重。当重力大于浮力时,密度计会下沉。密度计的重量小于相同体积水的重量,所以密度计重新浮起。密度计的读数是下大上小,当它浸入不同的液体中,体积不变示数发生变化,密度计底部的铁砂或铅粒是用来保持平衡的测量流体密度的物性分析仪器。与它相似的比重计是测量流体比重的仪器。密度是单位体积物质的质量;比重是液体或固体与水或者气体与空气在规定温度和压力时的密度比。水和空气在一定温度和压力时的密度是已知的,因此,在规定条件下的比重和密度是可以互换的。物质的密度或比重与物质的成分有关,所以常用密度计和比重计来检测如酒精、石油产品、酸碱溶液、煤气和天然气等的品质。密度计还可用于这类产品生产和加工过程的监测和控制。常用的密度计和比重计有浮子式密度计、静压式密度计、振动式密度计和放射性同位素密度计。浮子式密度计它的工作原理是物体在流体内受到的浮力与流体密度有关,流体密度越大浮力越大。如果规定被测样品的温度(例如规定25℃),则仪器也可以用比重数值作为刻度值。这类仪器中最简单的是目测浮子式玻璃比重计(图1),简称玻璃比重计。静压式密度计它的工作原理是一定高度液柱的静压力与该液体的密度成正比,因此可根据压力测量仪表测出的静压数值来衡量液体的密度。膜盒(见膜片和膜盒)是一种常用的压力测量元件,用它直接测量样品液柱静压的密度计称为膜盒静压式密度计。另一种常用的是单管吹气式密度计图2。它以测量气压代替直接测量液柱压力。将吹气管插入被测液体液面以下一定深度,压缩空气通过吹气管不断从管底逸出。此时管内空气的压力便等于那段高度的样品液柱的压力,压力值可换算成密度。振动式密度计它的基本工作原理是物体受激而发生振动时,其振动频率或振幅与物体本身的质量有关。如果在物体内充以一定体积的液体样品,则其振动频率或振幅的变化便反映一定体积的样品液体的质量或密度。放射性同位素密度计仪器内设有放射性同位素辐射源。它的放射性辐射(例如Γ射线),在透过一定厚度的被测样品后被射线检测器所接收。一定厚度的样品对射线的吸收量与该样品的密度有关,而射线检测器的信号则与该吸收量有关,因此反映出样品的密度。比重计比重计是根据阿基米德定律和物体浮在液面上平衡的条件制成的,是测定液体密度的一种仪器。它用一根密闭的玻璃管,一端粗细均匀,内壁贴有刻度纸,另一头稍膨大呈泡状,泡里装有小铅粒或水银,使玻璃管能在被检测的液体中竖直的浸入到足够的深度,并能稳定地浮在液体中,也就是当它受到任何摇动时,能自动地恢复成垂直的静止位置。当比重计浮在液体中时,其本身的重力跟它排开的液体的重力相等。于是在不同的液体中浸入不同的深度,所受到的压力不同,比重计就是利用这一关系刻度的。液体比重计的长管子上,常标有下列数字标度07、08、09、10、11、12、13。当液体比重计在液体中沉至09的标度时,便能立刻知道所量度的液体密度为09。使用这种仪器,物体只会沉到被其所排除之液体的重量恰好等于它自身重量的那种深度为止。因此,液体比重计在比重较轻的液体里,比在较重的液体里要下沉得更深。例如,它在酒精里,就会比在掺水的酒精里下沉得更深;在纯牛奶里比在掺水的牛奶里较浅。将比重计依次插入比重渐减的各种液体里,如硫酸(18),水(10),醚(0717)等,则其下沉的深度逐渐加深。因此较大的比重必位于标度的下部,较小的比重则位于其上部。标度本身当然先要经过校准,并且还要依照各种液体的比重来校准,或者直接依照所测定液体的特殊性质,如酒类的酒精成分,牛奶里的脂肪成分,硫酸里的纯酸成分等等来校准。

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