wyznaczanie gestosci nieznanej cieczy przy pomocy u-rurki.pdf

(94 KB) Pobierz
Wyznaczanie gęstości nieznanej cieczy przy pomocy U-rurki
Cel doświadczenia:
Celem doświadczenia będzie wyznaczenie gęstości różnych cieczy metodą naczyń połączonych(u-rurki).
Paradoks hydrostatyczny:
Ciśnienie cieczy nie zależy od kształtu naczynia a jedynie od wysokości słupa cieczy i od jej rodzaju. Oznacza
to, że w naczyniach o różnym kształcie, do których wlejemy jednakową ciecz i będzie ona miała taka samą
wysokość w każdym naczyniu, ciśnienia wywierane na dno każdego naczynia będą takie same.
W przypadku U-rurki podobnie – ciśnienia p 1 i p 2
sobie równe, tak jak ciśnienia na dowolnym
poziomie, położonym poniżej tych punktów
[ponieważ w obu naczyniach(obok p 1 i p 2 )] i ich
łączeniu jest w równowadze jedna ciecz. Zarówno
ciśnienie p 1 , jak i p 2 złożone są z dwóch składników
ciśnienia atmosferycznego p at i ciśnienia
hydrostatycznego p h cieczy znajdujących się powyżej
punktu. Stąd można wyprowadzić warunek na
równowagę cieczy:
I ostatecznie:
Znając więc gęstość jednej cieczy (np. wody) i mierząc wysokości h1 i h2 można wyznaczyć gęstość drugiej
cieczy.
Do wykonania ćwiczenia potrzebne są następujące przedmioty:
1. U-rurka
2. woda destylowana
3. miarka
4. nieznana ciecz (w naszym przypadku użyjemy oleju)
Kolejność wykonywanych czynności przy pomiarach:
1. Do U rurki wlać trochę wody – tak aby jej poziom ustalił się mniej więcej w 1/3 wysokości (od dołu).
2. Do jednego z ramion wlać powoli trochę badanej cieczy, ale aby
granica między cieczami znajdowała się w jednym z ramion – nie na dole! Uważać, aby ciecz nie
przemieszała się z wodą.
3.Zmierzyć wysokości h 1 i h 2 .
4.Dolać jeszcze trochę badanej cieczy. I ponownie wykonać pkt 3. Czynność ta powtórzyć jeszcze raz.
5.Spisać wartości do tabelki
Seria
Nazwa cieczy
1
2
3
Woda (h w )[m]
0,190
0,245
0,362
Olej (h o ) [m]
0,208
0,270
0,400
1348900933.050.png 1348900933.057.png 1348900933.058.png 1348900933.059.png 1348900933.001.png 1348900933.002.png 1348900933.003.png 1348900933.004.png 1348900933.005.png 1348900933.006.png 1348900933.007.png 1348900933.008.png 1348900933.009.png 1348900933.010.png 1348900933.011.png 1348900933.012.png 1348900933.013.png 1348900933.014.png 1348900933.015.png 1348900933.016.png 1348900933.017.png 1348900933.018.png 1348900933.019.png 1348900933.020.png
 
6.Do wyznaczenia błędu pomiarowego można użyć błąd z miarki z której korzystamy. Lub poprosimy trzy
osoby o zmierzenie tych samych wysokości h 1 i h 2 .
Olej Woda
h 4 0,295 0,265
h 4 ` 0,305 0,270
h 4 `` 0,293 0,263
Opracowanie wyników:
1. Obliczanie błędu pomiarowego:
Woda:
1. h śr =(h 4 +h 4 `+h 4 ``)/3 h śr = 0,267m
2. Δ h w =[|h 4 -h śr |+|h 4 `-h śr |+|h 4 ``-h śr |]/3
Δ h w = 0,003m
Olej:
1. h śr =(h 4 +h 4 `+h 4 ``)/3 h śr = 0,298m
2. Δ h o =[|h 4 -h śr |+|h 4 `-h śr |+|h 4 ``-h śr |]/3
Δ h w = 0,005m
Δ h=( Δ h w + Δ h o )/2
Δ h= 0,0035m
2. Wyznaczyć gęstości minimalna i maksymalna badanej cieczy:
Zakładamy że gęstość wody wynosi 1000kg/m 3
ρ min w (h w -Δh)/(h o -Δh)
ρ max w (h w +Δh)/(h o +Δh)
3. Obliczamy gęstość nieznanej cieczy (oleju):
ρ=ρ w* h w /h o
4. Obliczamy błąd przy wyliczaniu gęstości:
Δρ=(ρ max min )/2
5. Powtarzamy punkty 2-4 dla każdej serii pomiarowej. W artości wpisujemy do tabelki:
Nr. ρ max [kg/m 3 ] ρ min [kg/m 3 ] Δρ[kg/m 3 ] ρ[kg/m 3 ]
1 914,692
912,195
1,250
913,462
Seria
2 908,425
906,367
1,029
907,407
3 905,707
904,282
0,713
898,263
6. Obliczamy średni błąd pomiarowy każdej serii:
Δρ śr =(Δρ 1 +Δρ 2 +Δρ 3 )/3 → Δρ śr =(1,250+1,029+0,713)/3=0,997kg/m 3
7. Obliczamy średnią gęstość każdej z serii:
ρ śr =(913,462+907,407+898,263)/3=906,377kg/m 3
ρ śr =(ρ 1 2 3 )/3
8. Zapisujemy odpowiedz:
Gęstość oleju wynosi ρ=ρ śr ±Δρ śr
ρ=906,377±0,997 [kg/m 3 ]
Wnioski:
Na wartość niepewności pomiarowej wpływa ludzkie oko i błąd miarki
Na wartość niepewności gęstości wpływa nieznacznie temperatura, która zmienia wartość gęstości wody.
1348900933.021.png 1348900933.022.png 1348900933.023.png 1348900933.024.png 1348900933.025.png 1348900933.026.png 1348900933.027.png 1348900933.028.png 1348900933.029.png 1348900933.030.png 1348900933.031.png 1348900933.032.png 1348900933.033.png 1348900933.034.png 1348900933.035.png 1348900933.036.png 1348900933.037.png 1348900933.038.png 1348900933.039.png 1348900933.040.png 1348900933.041.png 1348900933.042.png 1348900933.043.png 1348900933.044.png 1348900933.045.png 1348900933.046.png 1348900933.047.png 1348900933.048.png 1348900933.049.png 1348900933.051.png 1348900933.052.png 1348900933.053.png 1348900933.054.png 1348900933.055.png 1348900933.056.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin