测定空气的密度

2019-12-10 22:04:07

  【目的和要求】

  了解测量空气密度的原理,学习测量办法。

  【仪器和器材】

  学生天平(J0104型),砝码,小口大玻璃瓶,橡皮导管,夹子,两用气筒(J1008型),量筒(500毫升),水盆,金属管或玻璃管。

  先找一个橡胶塞子刚好能塞住玻璃瓶口,在塞子打一孔,把金属管或玻璃管紧插入孔内(孔小时可将橡胶塞子浸入热水中,数分钟后取出,趁热将管插入扎中,冷却后即紧固),将塞子塞紧。将橡皮导管套在金属管上。

  【实验方法】

  先用天平称量出瓶子、夹子、导管的总质量。将瓶子取下,用打气筒从导管向瓶内充气。打十几次后,用夹子将橡皮导管夹紧,抽出打气筒,将瓶子再放到天平上,增加毫克砝码,直至天平重新平衡为止。所增加的毫克砝码的质量,就是充入瓶内的空气质量。记录下空气质量m。

  将瓶子取下。在量筒内盛满水后将量筒倒立在水盆中。将连着瓶子的橡皮导管口插入量筒内,松开夹子,用排水取气的方法收集充入瓶内的空气。等量筒内不冒气泡后,上下移动量筒,使筒内水面与盆中水面相平(使量筒内的空气压强为一个大气压)。观察量筒刻度,记录下筒内空气体积V。

  根据密度公式 求出常温常压下空气的密度。

  下边是一组实验参考数据:

  空气质量m=600毫克,空气体积V=480毫升,则空气的密度

  当时室温为9℃。

  【注意事项】

  1.每次充入的空气不宜过多,如果过多,收集空气时的大容器不容易找,测定常温常压下的空气体积有困难;充入的空气也不宜太少,太少了称量时增加砝码不方便。经试验,一般打十次为宜。如果选用的是其他型号的打气筒,先将量筒盛满水后倒立盆中,用打气筒往量筒内充气,排水后的空气不超过满刻度,记下充气次数,往瓶内充气时也充同样的次数。

  2.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,将瓶口部分浸入水中,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入其间,直至不漏气为止。

  3.因充入的空气质量很小,要用毫克砝码,应细心调节天平。

  4.如果没有大玻璃瓶子,可找硬质塑料桶或金属桶代替,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。

表1 干燥空气的密度

                (p是压强,t是温度)

表2 各种气体的密度

  【参考资料】

  气体的热胀冷缩是最明显的。气体也是很容易被压缩的。因而气体的密度受温度和压强影响最大,在说气体密度时,必须指明条件(温度与压强)。