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密度測量有哪些方法?

導讀(2)僅使用天平測量固體密度(溢水法):通過比較物體和溢出水的質量差(m溢水=m1-m2)來計算體積(v溢水=(m1-m2)/ρ水),進而且得到物體的體積(v物=v溢水=(m1-m2)/ρ水)。物體的密度ρ物可通過其質量m物除以體積v物得到(ρ物=ρ水m物/(m1-m2))。對于液體密度的測量(等體積法),通過比較液體和溢出水的質量差(m液體=m2-m1)和體積(v液=v水=(m3-m1)/ρ水)來計算液體的密度ρ液(ρ液=m液/v液=ρ水(m2-m1)/(m3-m1))。

(1)固體密度的常規測量方法(天平量筒法):對于不溶于水的固體,使用天平測量質量,采用排水法測量體積——物體密度ρ可通過質量m除以體積v得到(ρ = m/v)。對于密度大于水的固體,可使用排水法;密度小于水時,可采用按壓法、捆綁法、吊掛法或埋砂法進行測量。對于可溶于水的固體或飽和溶液,以及液體密度的測量,同樣使用ρ = m/v的公式,先用天平測量質量,再用量筒測量體積。測量時需注意天平的正確使用(包括三點調節、法碼和游碼的正確操作),以及質量m和體積v的測量順序,選擇合適的量筒大小。(2)僅使用天平測量固體密度(溢水法):通過比較物體和溢出水的質量差(m溢水=m1-m2)來計算體積(v溢水=(m1-m2)/ρ水),進而得到物體的體積(v物=v溢水=(m1-m2)/ρ水)。物體的密度ρ物可通過其質量m物除以體積v物得到(ρ物=ρ水m物/(m1-m2))。對于液體密度的測量(等體積法),通過比較液體和溢出水的質量差(m液體=m2-m1)和體積(v液=v水=(m3-m1)/ρ水)來計算液體的密度ρ液(ρ液=m液/v液=ρ水(m2-m1)/(m3-m1))。(3)僅使用量筒測量密度:量筒可直接測量體積,但需間接解決質量問題。使用漂浮法,當物體在液體中漂浮時,其排開的體積V排可以通過量筒兩次讀數差得到(V排=V2-V3 或 V排=V3-V1)。物體所受的浮力F浮等于其重力G(F浮=G),根據阿基米德原理,物體排開的液體體積ρ液gv物等于浮力G減去物體在液體中排開的力F(ρ液gv物=G-F)。已知液體密度ρ液時,可計算固體密度ρ物(ρ物=ρ液(V2-V1)/(V3-V1));已知固體密度ρ物時,可計算液體密度ρ液(ρ液=ρ物(V3-V1)/(V2-V1))。前提條件是物體能夠漂浮。(4)僅使用彈簧秤測量密度:通過彈簧秤測量物體的重力G,再通過浮力F浮=G-F計算物體在液體中的受力。當物體完全浸沒在液體中時,其質量m物可通過重力G除以重力加速度g得到(m物=G/g)。若已知液體密度ρ液,可計算固體密度ρ物(ρ物=ρ液G/(G-F));若已知固體密度ρ物,可計算液體密度ρ液(ρ液=ρ物(G-F)/G)。此方法的條件是物體必須完全浸沒于液體中,且物體的密度ρ物大于液體密度ρ液。密度測量還有其他方法,如杠桿法、連通器法、壓強法等。密度定義為物體的質量除以體積,可以直接測量體積和質量,或通過測量與已知密度物質的關系來間接測量密度。此外,還可以利用測量流體壓力差的方法來測量密度,例如使用壓差法,或通過放射性同位素鎘109測量流體密度。以上內容綜合自網絡資料。

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