Виды и измерение плотности материалов

ВВЕДЕНИЕ
В этом эссе будут рассмотрены основные сведения о понятии плотности, об измерении плотности, методах и приборах, измеряющих плотность, ее структуре, принципе действия, технических данных.
Контроль производственной плотности веществ актуален для многих производств. Плотность любого материала вне зависимости от агрегатного состояния - одна из основных физических характеристик.
Плотность - это масса единицы объема вещества. Масса определяется взвешиванием. Помните, что числовое значение плотности, выраженное в г / см3, совпадает с числовым значением удельной плотности, выраженным в гс / см3. Это позволяет управлять результатами взвешивания при измерении массы. Поэтому плотность вещества γ можно выразить как отношение веса в вакууме P0 к его объему V

2. Метод гидростатического взвешивания
Как и в предыдущем случае, исходным соотношением для определения плотности служит уравнение (3). Для нахождения объема образца его взвешивают в воздухе и в жидкости (P1 и P2 соответственно). Вес образца в вакууме можно выразить через его вес в жидкости аналогично соотношению (2). Используя те же соотношения, что и в разделе 1.1, находим
P0=P2 + γ2V. (7)
Так как правые части уравнений (2) и (7) равны, то
V = P1 - P2 / γ2−γ1 (8)
Подставив найденное значение V в уравнение (3), получим
γ = (P1(γ2−γ1) / P1 - P2) + γ1 (9)
Для взвешивания образца в жидкости его привязывают тонкой проволочкой к чаше аналитических весов и погружают в сосуд с жидкостью. Далее взвешивание производится обычным образом. При этом определяют суммарный вес Р3 образца, находящегося в жидкости, и проволочки, частично погруженной в жидкость. Затем определяют вес ( P4 ) без образца проволочки, опущенной в жидкость на ту же глубину, что и при взвешивании образца. Очевидно, что P2=P3−P4.
В лабораторных массовых определениях плотности методом гидростатического взвешивания, когда важную роль играет измерение скорости, вместо весов общего назначения широко используются менее точные специальные весы - так называемые гидростатические весы.
Гидростатические весы - это простой и легкий в использовании инструмент, и результат измерения достигается довольно быстро. Существенным преимуществом гидростатического равновесия является то, что для измерения требуется относительно небольшое количество жидкости.
Весы состоят из стойки, балансира, поплавка и гейнера. В основании весов находится подставка, основание которой оснащено фиксированной ножкой и двумя винтами для размещения весов на столе в правильном положении по линии отвеса.
Внутри стойки помещается выдвижной стержень, который фиксируется в необходимом положении с помощью ручки. На штанге установлена вилка, в которой закреплены кронштейн коромысла и неподвижный индикатор баланса в виде зеркальной шкалы с нулем в центре. Коромысло - это рычаг неправильной формы, поддерживаемый призмой на башмаке вилки. На правом конце качелей прикреплена весоприемная призма, в которой висит серьга с крючком. Стеклянный поплавок подвешен на константановую проволоку диаметром 0,1 мм и длиной 100 мм. На левом конце коромысла находится неподвижный противовес, уравновешивающий коромысло с поплавком в воздухе, подвижный индикатор баланса - стрела и резьбовой конец с гайкой для регулировки положения коромысла («ноль» балл на шкале).
Справа от качелей находится встроенный экран со шкалой равных делений. Начало шкалы совпадает с рабочей кромкой коромысла, конец - с рабочей кромкой весоприемной призмы, на которой подвешена дуга. Промежуточные отметки на шкале образованы перпендикулярными насечками, пронумерованными в последовательном порядке от 1 до 9; В эти вырезы вешаются мольберты, которые вытягиваются из углублений полки, прикрепленной к полке.
В комплект оценщиков входят пять гирь - два больших и три маленьких. Масса каждой крупной гири обычно принимается равной единице, масса остальных гирь - 0,1; 0,01; 0,001.
Весы снабжены изолирующим устройством в виде держателя на штанге, который перемещается в вертикальном направлении внутри штанги с помощью ручки и фиксируется эксцентриком.
Весы комплектуются: стаканом объемом 100 см3 для исследуемой жидкости; Термометр в специальной гильзе, прикрепленной к верхней части стакана; Стеклянная подставка; Пинцет для подвешивания грузов и проводов.


3. Стеклянные ареометры
Существуют ареометры постоянного объема и ареометры постоянной массы. Ареометр с постоянным объемом всегда погружается в жидкость на одинаковую глубину, в то время как глубина погружения ареометра с постоянной массой различается в зависимости от плотности тестируемой жидкости.
Ареометр постоянного объема состоит из цилиндрического полого удлиненного металлического или стеклянного корпуса, переходящего вверху в тонкий стержень, на конце которого находится пластина (чашка) для наложения грузов. Для остойчивости корпус балластирован. На штанге есть отметка, в которую следует погрузить ареометр при определенной плотности жидкости и определенном весе. Плотность испытательной жидкости оценивается по массе снятых или добавленных грузов, позволяющих ареометру погрузиться в эту жидкость до отметки.
В зависимости от назначения ареометры постоянной массы делятся на две группы:
• для измерения плотности жидкостей (так называемые плотномеры); Весы плотномера классифицируются в единицах плотности;
• для измерения концентрации растворов; шкалы этих ареометров градуированы в процентах по объему или массе.
 
Заключение
В этой работе были рассмотрены приборы и методы измерения плотности.
Самый простой и распространенный метод - измерить плотность жидкости с помощью прибора, называемого ареометром. Принцип работы ареометра, представляющего собой полый стеклянный корпус, основан на законе Архимеда. Согласно этому закону, в любом теле, помещенном в жидкость, оно действует с силой, приложенной к центру тяжести погруженной части тела, направленной вертикально вверх и равной весу жидкости, вытесняемой жидкостью тело, или - вес жидкости в объеме погружаемой части; эта сила называется плавучестью.
Таким образом, если ареометр постепенно опускать в жидкость, он начнет плавать в ней, когда вес ареометра и вес жидкости в объеме его погруженной части сравняются. Следовательно, глубина погружения плавучего водомера зависит от плотности, что позволяет напрямую определять эту плотность на шкале водомера с соответствующей градуировкой.