固体と液体の密度を決定します。

ソース: 博士マイケル ・ エヴァンスの研究所、ジョージア工科大学

そのボリュームに物質の質量の比は、質量密度、または、単に、物質の密度と呼ばれます。密度は、g/ミリリットルまたは kg/m³のように、体積あたりの質量の単位で表現されます。物質の密度は物質の存在量に依存しない、ため密度は「集中的な財産」です。

材料のサンプルの密度を測定するには、質量とサンプルのボリュームを決定する必要があります。固体と液体の両方のバランスを質量の測定に使用できます。しかし、固体や液体のボリュームを決定する方法が異なります。液体が流れ、彼らの容器の形を取る、メスシリンダーやメスフラスコなどガラスは液体のボリュームを測定する使用できます。液体に浸された不規則な形のソリッドのボリュームを測定できます-ソリッドの追加によるボリュームの違いは、固体の体積に等しい。

このデモでは、固体や液体の密度を測定する方法を示しています。容積測定フラスコと分析用天秤を使用すると、エタノールの密度を決定できます。メスシリンダー、分析的なバランスと水を使用して、転置された液体として、金属亜鉛の密度を決定できます。

定義では、すべての物質は質量を持つし、ボリュームで占められます。物質の密度は、そのボリュームにその質量の比率です。一定の温度と圧力は、物質の密度は一定です。

密度は物質の存在量に依存しない物質の集中的なプロパティです。したがって、密度は密度参照の一覧は、実験者は便利な密度を測定するときに使用する物質量を選択できます、未知の純粋な物質を識別するために使用できます。

物質の試料の密度を測定するためその質量および体積を測定する必要は。質量は、通常分析用天秤、重力のためサンプルによって加えられた力に依存している正確な測定器を使用して測定されます。(量測定にも使用される) サンプルを保持するコンテナーを秤量し、tared、サンプルのみサンプルがコンテナーに追加されたとき、質量がバランスのディスプレイに表示されます。

液体、このコンテナーは、通常、特定のボリュームに対応する 1 つのマーキングを持っている容積測定フラスコです。コンテナーはラインに満ちている液体試料、空フラスコが tared された後再び重量を量った。実測密度はフラスコに示されているボリュームに測定された質量の比率です。

ほとんどの固体物質は、不規則な形状のボリュームの決定を複雑にします。たとえば、その寸法を測定することによって粉の量を決定するため正確ではないです。必要がある代わりに、直接寸法を測定または容積測定フラスコのようなガラスを使用して、不規則な形状の立体の体積を測定する液体変位法の使用。液体 (の固体は水溶性ではない) の知られているボリュームを含むメスシリンダーを tared します。シリンダーに固体を追加し、総質量はソリッドの質量を決定するもう一度重量を量った。ソリッドの追加新しいボリューム リーディングの結果、液体の上方変位が発生します。ソリッドの体積は液体の変位 (すなわち、固体を追加する前後に液量の差) による量の変化に等しい。

液体、固体試料の測定密度は測定量を測定した質量の比率です。

1. 液体のエタノールの密度の測定

1. 分析用天秤に清潔で乾燥した 50 mL のメスフラスコを配置します。
2. バランスの「タレ」や「ゼロ」のボタンを押します。バランスは、0.000 g をお読みください。
3. ビュレットの目標到達プロセスを使用して、容積測定フラスコに液体エタノール 45 mL を追加します。
4. パスツール ピペットを使用して、液体のメニスカスの下に触れるフラスコのマーキングまでちょうど液体の最終的な 5 mL を追加します。
5. 再び、メスフラスコの重量を量る、エタノールの量を記録します。
6. 最高の結果を得るには、2 つの追加の密度測定を取得する手順 1.1-1.5 倍を繰り返します。

2. 固体亜鉛金属の密度の測定

1. 清潔で乾燥した 100 mL のメスシリンダーに約 40 mL の水を追加します。水の正確な量を記録します。
2. 分析用天秤にシリンダーと水を配置します。バランスの「タレ」や「ゼロ」のボタンを押します。バランスは、0.000 g をお読みください。
3. 約 10 亜鉛ペレットをメスシリンダーに追加します。亜鉛 (図 1) の付加の後で液体のレベルを用いた水プラス亜鉛ペレットの新しいボリュームを記録します。
   
   図 1.右側のシリンダーに亜鉛が上方変位させる水位。
4. バランス シリンダー、水、および亜鉛ペレットの重量を量る。亜鉛ペレットの質量を記録します。
5. 最高の結果を得るには、2 つの追加の密度測定を取得する手順 2.1 – 2.4 倍を繰り返します。

表 1は、50 mL のメスフラスコを使用してエタノールの密度の測定結果を示します。密度は、50.0 mL で測定された質量を割ることによって求めた。平均測定濃度は 0.789 ± 0.001 g/mL。100 mL を用いた亜鉛金属サンプルの密度の定量表 2リスト結果卒業シリンダーと液体変位法。測定密度が (実験的なエラー) の内で一定であるに注意してください両方の物質の。表 2、特に、密度が勉強した物質の量に依存しないことを示します。

表 1.50 mL メスフラスコを使用してエタノールの密度の定量結果。

表 2.100 mL を用いた亜鉛金属サンプルの密度の定量結果卒業シリンダーと液体変位法。

密度は物質の集中的な特性です。したがって、密度測定は可能な参照密度のリストが利用可能な場合、未知の純粋な物質を識別するために使用できます。たとえば、密度は金属の外観 (図 2) のような区別するために使用できます。

非常に低いまたは非常に高い固まりが望ましいコンテキストで密度は材料の重要なプロパティです。材料エンジニアは、これらのコンテキストでの建設のための材料の密度を慎重に検討します。たとえば、一部の軽量のラップトップ コンピューターの体はアルミの最も少なく密の金属の一つできています。軽量テニス ラケットには、チタン、他の低密度の金属が含まれています。

図 2:アルミニウム (Al) と亜鉛 (Zn) 金属フロンディアの等価質量亜鉛金属は、そのより高い密度のためにはるかに少ない量を占めています。