谈谈科学中测量关于空气密度的方法

谈谈科学中测量关于空气密度的方法
流量测量装置
摄像头识别空气,是构成地球周围大气的气体。无,无味,主要成分是氮气和氧气,还有极少量的氡、氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体和水蒸气、二氧化碳和尘埃等。常温下的空气是无无味的气体,液态空气则是一种易流动的浅黄液体。一般当空气被液化时二氧化碳已经清除掉,因而液态空气的组成是20.95%氧,78.12%氮和0.93%氩,其它组分含量甚微,可以略而不计。我们通常所指的大气,是包围在地球周围的整个空气层,它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外,还含有水汽和尘埃. 由此可见,空气是混合物,混合物的密度应该指平均密度.
    在初中物理中,关于固体、液体密度的测量可谓方法多多.但是关于气体密度的测量方法并没有提及一般地,要测定一个物体的密度,都是通过测量物体的质量体积,然后直接利用密度公式:密度=质量/体积,即ρ=来计算的.
    空气也是有质量、体积和密度的,要测出空气的密度,就要测出一定体积的空气的质量,但是空气在大气中所受的浮力和重力相等,所以在大气中空气的质量或重力一般不能直接测
量,空气的体积也难以测量. 另外,气体的热胀冷缩是最明显的,气体也很容易被压缩. 因而气体的密度受温度和压强影响最大,因此在说气体密度时,必须指明条件(温度与压强).
    那么,在普通的实验室可以怎样粗略测量常温下空气的密度呢?
    方法一:
    【实验器材】天平、已知容积的瓶子、抽气泵.
    【实验步骤】
    1. 用一个定容瓶,将定容瓶抽真空(瓶内压强低于1mmH),称得质量为m1
    2. 再将待测空气放人,称得质量为m2.
    3. 二者之差m=m1-m2,就是瓶中空气的质量. 则空气密度为p= ( m1-m2 )/V .
    【实验分析】
    由于空气密度很小,这样测量的m2,与理想空瓶质量m1相差极小,会造成计算误差很
大,所以天平的精度一定要高,要达到毫克.
    方法二:
    【实验器材】天平、瓶子、量筒、水.
    【实验步骤】
    1. 将空瓶放到天平上称出质量m1
    2. 将空瓶装满水称出质量m2
烧结线3. 将水倒人量筒中,测出水的体积V;
4. 计算:设瓶子的质量为m0,则m=m0+m=m0V,则有m0排毒柜=m2一ρV.
摩擦搅拌焊接又m1= m0+m,则空气的质量m=m1+m0=m1V一m2,空气的体积也是水的体积V,则空气的密度ρ=( m1V一m2)/V.
【实验分析】
尽可能使用4℃时候的水.
方法三:
思路:分别测出空气的质量和体积然后运用密度公式计算求得.
(1)测空气质量:我们向球内充满空气,使球内空气密度比外界空气密度大,再放出一定质量的空气.称出放气前后球的质量差,就是放出的空气的质量.
(2)测空气体积:用排水法收集放出的空气,就可以测出放出的空气的体积.
【实验器材】天平、足球、导管、量筒、水、打气筒.
【实验步骤】
1. 用调节好的天平测出充满气的足球的质量m1
2. 用排水法通过导管把空气从足球里放人充满水的量筒中,直到量筒内外液面相平,测出
收集到的空气体积V;
3. 测出现在足球的质量m2
4. 计算空气的密度为p= ( m1-m2 )/V .
【实验分析】
(1)测量的结果可能比书上的1.29kg/m3要小一些,因为我们做实验时往往是室温(20℃左右),而书上记录的是空气温度为0℃时的密度.
(2)测量足球的质量会受到空气浮力的影响,所以一定要将足球打足气.
(3)要保证足球干燥,以免影响质量.
(4)因为气体的密度受温度、压强的影响较大,所以,步骤2中一定要使量筒内、外的液面相平.
方法四:
【实验器材】
1. 取一个塑料桶A,在桶盖上安装一套自行车内胎上用的气门嘴,以便打气,如下图所示.
           
2. 用有机玻璃制一个容积为151010cm3,的容器B,距容器底10cm处作出标记线,再用透明胶带标记盖严.
3. 准备一段乳胶管、一个玻璃水槽、一个作为开关用的铁夹子.
延时开关电路【实验步骤】
1. 在气门嘴上紧套乳胶管,用打气筒向塑料桶A内打气,直到桶壁稍微鼓胀起来为止.用铁夹夹紧乳胶管. 称量整个装置(包括桶A、乳胶管、铁夹和充入的空气)的质量m1.
2. 将容器B装满水,盖上玻璃片,倒转过来,放在玻璃槽的水里,再撤去玻璃盖片.将接通A桶的乳胶管插人容器B的内部,打开铁夹,用排水法收集空气.同时调节容器B露出水面的高度,待B内外水面与10cm标记线相平时,立即用铁夹夹住乳胶管.此时收集空气的体积正好是1L.
3. 测出A桶及铁夹、乳胶管和剩余空气的质量m2.
4. 排水收集空气的质量则为两次称量值之差,则空气的密度p=(m1-m2)/1L.
【实验分析】
(1)方法三及方法四原理相同.
(2)每次充人的空气不宜过多,如果过多,收集空气时的大容器不容易,测定常温常压下空气的体积有困难;充入的空气也不宜太少,太少了称量时添加祛码不方便.
(3)瓶口与塞子、塞子与导管连接部分不漏气是做好这一实验的关键.塞好瓶塞和导管后,将瓶口部分浸人水中,用打气筒充气,看瓶口部分有无气泡冒出.如漏气,抹干后用黄油或凡士林加热后灌人其间,直至不漏气为止.
(4)因充人的空气质量很小,要用毫克祛码,应细心调节天平.
(5)用足球或用塑料桶,并不是最好的,最好用玻璃瓶或铁质桶,充气前后体积不应有明显的变化. 因为充气后体积变大,容器所受空气的浮力变大,称量的空气质量则偏小,测不准空气的密度.
测量空气的密度,除上面介绍的四种方法外,当然还其他方法测量空气密度,请同学们自己课余查阅相关资料去探索.

本文发布于:2024-09-21 01:41:10,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/2/115477.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:空气   密度   质量   体积   测量   天平
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议