為什么密度計間隔不均勻上疏下密
設密度計的底部(鉛塊)質量為G1,密度計的上部質量為G2,上部截面積為S,長度為L.
當密度計放入某種液體中,浸入液體的深度為h,
根據F浮=G可得:
hS*ρ*g=G1+G2 ρ*h=(G1+G2)/Sg(不變) 即液體的密度與密度計浸入的深度成反比
所以密度計的刻度不均勻(假如液體的密度與密度計浸入的深度成正比,那么,刻度均勻)
至于為何上疏下密?
對于三種不同的液體,設它們的密度分別為:ρ1,ρ2,ρ3
并且滿足ρ1-ρ2=ρ2-ρ3>0(即密度間隔相等)
你自己可以證明:h1-h2<h2-h3(刻度間隔不相等)
也就是說密度大的地方刻度密
證明密度計的刻度為什么上疏下密
這個主要是因為密度計的結構決定的.
我們知道密度計的底部是不規則的,里面有鉛丸.上部是規則的(為圓柱體)
設密度計的下部體積為Vo,上部的截面積為S,整個密度計的重力為G
設密度計分別浸入密度為ρ1,ρ2,ρ3的三種液體中(圓柱體部分浸入的深度分別為h1,h2,h3,顯然h1>h2>h3,h1處就是表示密度為ρ1的密度值),并且ρ3-ρ2=ρ2-ρ1>0
顯然,當密度計浸入密度為ρ1的液體中時有:
(Vo+h1*S)*ρ1*g=G(就是F浮=G)
解出,h1=G/(ρ1*g*S)-Vo/S
同理,(Vo+h2*S)*ρ2*g=G
h2=G/(ρ2*g*S)-Vo/S
(Vo+h3*S)*ρ3*g=G
h3=G/(ρ3*g*S)-Vo/S
這樣,h1-h2=G/(ρ1*g*S)-Vo/S-[G/(ρ2*g*S)-Vo/S]
=[G/(g*S)]*[(ρ2-ρ1)/(ρ1*ρ2)]
同理,h2-h1=[G/(g*S)]*[(ρ3-ρ2)/(ρ3*ρ2)]
顯然,由于ρ3-ρ2=ρ2-ρ1
但是,ρ3>;ρ2,
所以,h1-h2>h2-h3
因此,密度計的刻度上疏(h1-h2大)下密(h2-h3小)
密度計為什么上疏下密大神們幫幫忙
密度計結構剖析江蘇吳縣橫涇中學(215103)nbsp;徐明達nbsp;李金高密度計是測液體密度的儀器,就測量范圍可分為輕表和重表.輕表形狀上細下粗,重表上粗下細.兩種表的刻度都是不均勻的,刻度值是上小下大,它們的下端都有一個重錘,其目的是使密度計浮在液體中靜止時呈豎立狀態.如圖.1nbsp;密度表刻度值上小下大密度計是根據物體浮在液面上條件的原理制成的.從物體沉浮條件可知,浮在液面上的物體符合:F浮=G.由于密度計重力G不變,所以它受到的浮力F浮是一定的.又F浮=ρ液gV排可知.ρ液大時V排就小,V排小表示密度計在液體中浮了尋起,所以表示密度大小的刻度值就大,使密度計上刻度值呈現上小下大.2nbsp;密度計刻度上疏下密密度計在各種液體中受到的浮力是相等的.以密度為1000千克/米3的水為基準,其它液體與水比較時有:ρ水gV排水=ρ液gV排液=ρ液g(V排水±V).V表示密度計分別浮在水,其它液體中達平衡時,排開水和液體的體積差.當ρ液ρ水時取“-“.由于密度計下半部玻璃管粗細不均勻,要將其折算成與上半部粗細均勻部分一樣的長度來進行刻度.具體方法是:用排水法測出比重計不均勻部分體積V1,用游標卡尺測出密度計均勻部分的外徑d,計算出橫截面積S=度L2則折算成粗細均勻的密度計浸入水中的總長度為L=L1+L2.則上式可變換成:ρ水gSL=ρ液g(SL±ls)l為密度計分別浸在水和液體中的深度差根據上式.對密度計結構剖析如下:(1)比重計刻度以浸入水中達平衡狀態時與水面相切之線為基準刻度線1.000*1O3千克/米3.根據上式可知.重表刻度自上而下,刻度值由1.000*103千克/米3逐漸增大.輕表刻度線自下而上,刻度值由1.000*103千克/米3逐漸減小,見圖1.(2)重表,輕表浸在水中達平衡時.受到的浮力相等.即排開水的體積相等.又重表基準刻度線1.000在上.輕表基準刻度線1.000在下.所以重表下端粗細不均勻部分必須做得細長,輕表下端粗細不均勻部分必須做得粗短.見圖1.(3)以重表為例分析刻度線的不均勻性.公式.列表計算如下:表中l值為負值表示各刻度線在基準線l.000*103千克/米3以下.根據數據在密度計上制作刻度線,重表刻度最上端為1.000*103千克/米3,自上而下刻度是不均勻的,呈上疏下密狀.同理可知,輕表刻度最下端為1.000*103千克/米3,自下而上呈下密上疏狀. 查看更多答案>>。
密度計刻度為什么上疏下密,上寬下窄
密度計是根據重力和物體漂浮時受力平衡及阿基米德原理制成的。一個功能完好的密度計僅能處于漂浮狀態,因此浮力向上推的力要比重力向下拉的力稍微大一點。但在平衡的時候,其受的重力大小等于浮力。
因為密度計的重力沒有發生變化, 其排開水的體積相同。但是,因為其中包含了更多的水而變得更重。 當重力大于浮力時,密度計會下沉。 密度計的重量小于相同體積水的重力,所以密度計重新浮起。
密度計的讀數是下大上小,從上至下的刻度值是逐漸增大的,但刻度不均勻,上疏下密。當它浸入不同的液體中,體積不變示數發生變化,密度計底部的鐵砂或鉛粒是用來保持平衡的。
測量流體密度的物性分析儀器。與它相似的比重計是測量流體比重的儀器。密度是單位體積物質的質量;比重是液體或固體與水或者氣體與空氣在規定溫度和壓力時的密度比。水和空氣在一定溫度和壓力時的密度是已知的,因此,在規定條件下的比重和密度是可以互換的。物質的密度或比重與物質的成分有關,所以常用密度計和比重計來檢測如酒精、石油產品、酸堿溶液、煤氣和天然氣等的品質。密度計還可用于這類產品生產和加工過程的監測和控制。
種類
常用的密度計和比重計有浮子式密度計、靜壓式密度計、振動式密度計和放射性同位素密度計。
浮子式密度計它的工作原理是:物體在流體內受到的浮力與流體密度有關,流體密度越大浮力越大。如果規定被測樣品的溫度(例如規定25℃),則儀器也可以用比重數值作為刻度值。這類儀器中最簡單的是目測浮子式玻璃比重, 簡稱玻璃比重計。
靜壓式密度計它的工作原理是:一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正比,因此可根據壓力測量儀表測出的靜壓數值來衡量液體的密度。膜盒是一種常用的壓力測量元件,用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計稱為膜盒靜壓式密度計。另一種常用的是單管吹氣式密度計。它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力。將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度,壓縮空氣通過吹氣管不斷從管底逸出。此時管內空氣的壓力便等于那段高度的樣品液柱的壓力,壓力值可換算成密度。
振動式密度計它的基本工作原理是:兩位奧地利著名科學家Hans Stabinger和Hans Leopord發現了振蕩管密度計的測量原理:物體受激而發生振動時,其振動頻率或振幅與物體本身的質量有關,如果在一個U型的玻璃管內充以一定體積的液體樣品,則其振動頻率或振幅的變化便反映一定體積的樣品液體的質量或密度以及比重。
放射性同位素密度計儀器內設有放射性同位素輻射源。它的放射性輻射(例如γ射線),在透過一定厚度的被測樣品后被射線檢測器所接收。一定厚度的樣品對射線的吸收量與該樣品的密度有關,而射線檢測器的信號則與該吸收量有關,因此反映出樣品的密度。
為什么密度計的刻度上疏下密
用密度計測量液體的密度很方便,應用也非常廣泛.如用它測量酒類、奶類的密度,以及濃度不同的各種酸溶液的密度等.通常在實驗室里測量密度大于水的液體所用的密度計叫做比重計.測量密度小于水的液體,所用的密度計叫做比輕計. ?一、密度計的構造和原理 ?多數密度計的構造如圖1所示.它是用密封的玻璃管制成的.AB段的外徑均勻,是用來標刻度線的部分,BC段做成內徑較大的玻璃泡,CD段的玻璃管做得又細又長,最下端的玻璃泡內裝有密度很大的許多小彈丸(如鉛丸)或水銀等. 圖1 圖2 圖3 ?密度計是物體漂浮條件的一個應用,它測量液體密度的原理是根據阿基米德原理和物體浮在液面上的條件設計制成的.設密度計的質量為m,待測液體的密度為ρ,當密度計浮在液面上時,由物體浮在液面上的條件可知:密度計受到液體的浮力等于它所受的重力,即 ?F浮=mg. ?根據阿基米德原理,密度計所受的浮力等于它排開的液體所受的重力,有 ?F浮=ρgV排, ?由上面兩式可得 ρgV排=mg, ?即ρ=m/V排. ① ?從①式可看出,待測液體的密度與密度計排開液體的體積成反比.液體的密度越大,密度計排開液體的體積就越小,不同密度的液體在如圖1所示的密度計的玻璃管AB段的液面位置是不同的.若根據①式計算,預先在玻璃管AB段標上刻度線及對應的數值,就很容易測量未知液體的密度了. ?為什么密度計要做成如圖1所示的形狀而不做成截面上下均勻的形狀(如圖2所示)呢?下面我們分析制做成如圖1所示形狀的密度計的好處.AB段截面均勻是為了便于標度(批量生產時刻度線印制在紙上,固定在AB段玻璃管內);下端DE段的玻璃泡內裝有密度很大的彈丸是為了讓密度計的重心盡量下移;BC段的玻璃泡做得較大是為了讓密度計浮在液面上時其“浮心”(浮力的作用點,即密度計浸在液體中液面以下部分的幾何中心)盡量上移;而CD段的玻璃管做得細而長是為了增大重心和“浮心”間的距離.這樣,當密度計浮在液面上時,在重力和浮力的作用下,密度計能很快停止左右搖擺而豎直站立在液體中.若制成如圖2所示的形狀,當測量密度較大的液體時,“浮心”下移,與重心靠近,密度計容易傾斜在液面上,甚至橫著漂浮在液面上,這樣密度計讀數就不準確,或者根本無法讀數. ?二、密度計的刻度線間距為什么是不均勻的 ?密度計的刻度線間距是不均勻的,也就是說相差相同數值(密度的標定值)的刻度線間距并不相等.無論是比重計還是比輕計的刻度線都是上疏下密.有人認為密度計刻度線之所以不均勻是由于它的截面上下不均勻造成的.這種說法是錯誤的.為了研究問題方便,我們以圖2所示的形狀密度計為例,設管的截面積為S,裝入彈丸后質量為m,將它放入密度為ρ的液體中(假設能豎直站立),浸入液面下的深度為h,由①式可得 ?h=m/Sρ. ② ?②式表明深度h與液體密度ρ成反比,其函數關系圖象如圖3所示.從圖3可以看出,當液體的密度ρ等值增加時,對應的深度h并不等值減小,說明密度計的刻度是不均勻的. ?對圖1所示的密度計,使用時截面不均勻的部分全部在液面以下,有刻度的部分截面是均勻的,對圖3圖象的分析仍適用于圖1所示的密度計,只是深度h不一定從點E算起.事實上完全可以把如圖1、圖2所示的密度計做成體積相同,圖1中的AB段與圖2的截面積相同,裝入彈丸后二者的質量也相同,放入同種液體中液面以下部分兩者的體積相同,兩密度計的標度就完全相同了.由此可見,密度計的刻度不均勻是由②式中h與ρ成反比例關系決定的,與密度計的形狀無關. ?三、比重計和比輕計 ?實驗室使用的密度計分為比重計和比輕計,為什么不制造一支密度計既能測量密度大于水的液體,又能測量密度小于水的液體呢? ?如果要制做這樣一種密度計,為了讀數準確,當待測液體的密度較小時,則圖1中的AB段必須做得很長;當待測液體的密度較大時,密度計容易傾斜,達不到準確測量的目的.在這種情況下,若要密度計豎直站立,必須把CD段做得很長,這樣的一支密度計整體上比較長,使用起來很不方便,何況盛液體的容器本身具有確定的深度,一般的量筒和透明盛液筒很難達到要求.所以實驗室使用的密度計分為比重計和比輕計兩種.比重計的1.0刻度線在AB段的最上面,越向下刻度值越大.而比輕計的1.0刻度線在AB段的最下面,越向上刻度值越小. 圖4 圖5 ?設一支實用的密度計的質量為m,AB段的截面積為S,代入②式后,即可得到該密度計的h-ρ函數關系,根據這個函數關系可以作出它的h-ρ圖象. 如圖4、圖5所示分別是實際應用的一支比重計和一支比輕計的h-ρ圖象.橫軸上的數值分別表示不同待測液體的密度值,縱軸上的數值分別表示密度計浸在液體中的深度h.通過圖4、圖5可看出密度計有刻度的部分是比較長的,這就是比重計和比輕計必須單獨制造的原因. /subject/physics/*?article_id=2785。
轉載請注明出處華閱文章網 » 密度計上疏下密的原因,為什么密度計間隔不均勻上疏下密