1a. Stanovení měrné hmotnosti kapalin

ZÁKLADNÍ POJMY

Měrná hmotnost (= hustota) vyjadřuje hmotnost objemové jednotky látky. Definujeme ji jako podíl hmotnosti a objemu. Jednotkou je ρ. Používáme ji pro pevné látky, kapaliny a plyny.

ρ = m / V

ρ - hustota
m - hmotnost
V - objem

Hustota kapalin závisí na teplotě a tlaku. Může být měřena různými metodami.

CÍL ÚLOHY: Srovnání hustot deionizované vody, NaCl a etanolu naměřených 3 metodami: Mohrovými-Westphalovými váhami, pyknometrem a hustoměrem.

Pozor! Všechny kapaliny, použité k měření hustoty v této úloze, vracíme do zásobních láhví.

MOHROVY-WESTPHALOVY VÁHY

MOHROVY-WESTPHALOVY VÁHY

M-W váhy se skládají ze stojanu a vahadla, které je uloženo na břitovém ložisku. Pravá část ramene je rozdělena na 10 dílků. Na poslední z nich umísťujeme ponorné tělísko. Tímto přístrojem budeme měřit hustotu deionizované vody, NaCl a etanolu.

POSTUP

Na rameno vah zavěsíme ponorné tělísko a váhy vyrovnáme na vzduchu (bez kapaliny) aretovacím šroubem tak, že jazýček ramene míří do středu stupnice.
Měřenou kapalinu nalejeme do odměrného válce o objemu 50 ml. Do ní ponoříme ponorné tělísko tak, že je zcela pokryto kapalinou. Vztlak kapaliny nadzvedne ponorné tělísko a zruší tak rovnovážný stav.
Ke znovuobnovení rovnováhy použijeme následující závaží: 0,1 (2x); 0,01 (1x), 0,001 (2x) a/nebo 0,0001 (1x) g/cm³, které zavěšujeme na různé pozice 1 - 9 ramene, dokud se neobnoví rovnovážný stav. Hustota se pak rovná součtu hodnot všech závaží vynásobených jejich pozicemi:

ρ = [(závaží1 x pozice1) + (závaží2 x pozice2) + (závaží3 x pozice3) + .. atd.] [g/cm³].
Výpočet opravného faktoru:
4.1. Změř hustotu deionizované vody ρ‘.
4.2. Vyhledej tabulkovou hustotu deionizovaé vody ρ’_t pro odpovídající teplotu (t) v následující tabulce (pozor na odlišné jednotky!!!) Pak opravný faktor = ρ’_t / ρ‘;

Experimentálně zjištěné hodnoty všech kapalin vynásob opravným faktorem a získáš opravenou hustotu ρ.

Tabulkové hodnoty hustoty deionizované vody ρ’_t při různých teplotách

Teplota [^oC]	Hustota [kg . m^-3]
20	998.205
21	997.994
22	997.772
23	997.540
24	997.299
25	997.047
26	996.786
27	996.515
28	996.235

PYKNOMETR

PYKNOMETR

Pyknometr je skleněná nádobka uzavřená zabroušenou zátkou s vyvrtaným otvorem. Nádobka má konstantní objem při konstantní teplotě. Použijeme ji k měření hustoty deionizované vody, NaCl a etanolu.

POSTUP

Zvážíme:
   1.1. Prázdný suchý pyknometr (M₀).
   1.2. Pyknometr s kapalinou o známé hustotě (deionizovaná voda) (M₂).
   1.3. Pyknometr s měřenou kapalinou (M₁) (NaCl a ethanol). Mezi měřeními vždy opláchneme pyknometr deionizovanou vodou, etanolem a osušíme fénem.

Poznámka: Pyknometr vždy naplníme kapalinou až po hrdlo, uzavřeme zátkou, přičemž přebývající kapalina vyteče otvorem zátky. Pak nádobku osušíme a zvážíme.

VÝPOČET VÝSLEDKŮ

- hmotnost měřené kapaliny: M = M₁ - M₀ (etanol, NaCl)

- hmotnost deionizované vody: M_k = M₂ - M₀

- nyní vypočítej hustoty etanolu a NaCl dle následujícího vzorce:

ρ = [ (M₁ - M₀) / (M₂ - M₀) ] (ρ_k - ρ_ν) + ρ_ν [kg.m^-3]

ρ_k - hustota deionizované vody při dané teplotě (viz tabulka výše)
ρ_ν - hustota vzduchu = 1,29 kg/m³.

HUSTOMĚR

POSTUP

Měřenou kapalinu nalejeme do odměrného válce o objemu 250 ml.
Do ní ponoříme opatrně hustoměr tak, aby se nedotýkal stěny válce a odečteme hodnotu v [kg/m³] (předem se seznam se stupnicí hustoměru!).

Hustoměrem měříme pouze hustotu deionizované vody a NaCl.

VÝSLEDKY

Výsledky hustot deionizované vody, etanolu a NaCl naměřené všemi třemi metodami vlož do následující tabulky (pozor na jednotky!). Shodu mezi měřeními téže kapaliny různými metodami zhodnotíme procentuálním intervalem shody.

Tabulka: Srovnání hustot deionizované vody, NaCl a etanolu naměřených třemi různými metodami.

	M-W váhy	pyknometr	hustoměr	jednotka [ ]	interval shody
deionizovaná voda
NaCl
etanol			#

VIDEOKLIP DEMONSTRUJÍCÍ POSTUP ÚLOHY

Verze pro RYCHLÉ PŘIPOJENÍ k internetu!

Verze pro POMALÉ PŘIPOJENÍ k internetu!