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液体密度计工具材料

液体密度计工具材料

做过两种密度计,一种是仿普通的市售密度计做的,称外液密度计,另一种是自主设计的内液密度计,希望是没人做过啦。

限于工具材料等问题,只能做简易的。外液那款做过两三支,送过给小李,原理不难,精确度等也一般,但是我是尽力测量了。重点在于内液密度计,壳牌举办的一个活动中,我将这个方案交了上去,半年之后我被通知拿了初赛三等奖(姑且说是初赛吧),之后再要交详细方案以及实施情况等,我就抱着一丝希望,继续完善它,尽最大努力,从有限的工具中进行无限精确(虽然仍是很粗)的测量制作。和孔明灯一样,花了很大功夫。

剩下的引用之前写的报告吧。尽是烦闷的东西,有兴趣就看看吧。

初赛的“方案设计”:

方案名称:内液密度计

方案计划内容:

一、液体密度计活动方案的目的和意义

    现在的密度计存在许多不足,例如量程不高,耗费待测液也多,尤其是一些对环境有害的化学试剂还会污染环境,本方案设计新式密度计,弥补旧密度计的缺点,增加和完善密度计的功能。

二、活动方案设想的科学性

现在密度计大多是长管状,并且需要浸入待测液里测量密度,这种结构的密度计,决定了测量时需要较高的容器,缺点是每次测量都要消耗不少待测液,造成浪费,而且测量一些对环境有污染的化学试剂,也对环境造成危害。例如测量浓硫酸的密度,盛待测液的容器一般是量筒(较高),大约要用500ml量筒才够高,测一次就耗去如此多浓硫酸,经济效益低,对环境也不太好。还有,测量液体密度的时候,还可能会遇到待测液很少的情况,这样根本就测不成。除此之外,这类密度计量程范围小,且刻度不均,需要一套多支才能补足较大的量程。本方案设计的密度计,新意在于将待测液装到密度计里测量并且以水为浸泡液,与其他密度计一样利用浮力原理,优点是量程可变且大,刻度均匀,比重比轻都可以,也能极大程度地节省待测液。因为待测液是装在密度计里,所以称“內液密度计”。

三、活动方案的计划内容和实施步骤液体密度计

    內液密度计的外形和其他外液密度计相似,长管状,在密度计里划定基线,为所需待测液的量,通过计算得到其他液体密度与水密度的比例划定密度刻度线。因为密度计细长,待测液所需量少(几毫升便可);划定多条不同的基线,就可以在一支密度计上得到多个量程,测量范围大;虽然同样利用浮力原理,但是內液密度计是定容的(即待测液体积确定),所以密度变化与刻度线变化呈线性关系,得到均匀的刻度,比起外液密度计的不均匀刻度,能更精准地读数。內液密度计一改外液密度计以待测液为浸泡液的设计,改为以水位浸泡液,即把待测液装在密度计内,密度计浮在水上测量,只消耗廉价没有污染的水。

四、活动方案预算计划

    限于材料工具等条件,先用简单的材料制造模型。若条件允许则到仪器厂精确制造,批量试制一批,金额能控制在1500元左右。

决赛的两份东西:

实验室中经常需要测量液体密度,但总有时候,会遇到待测液量只有数十毫升的情况,实验室常用的密度计细而长,少量液体不足以让它浮起,就很难用密度计测量其密度了。这就是这种密度计的不足,因为它需要待测液提供浮力,待测液在外面,所以称外液密度计。而内液密度计却可以解决此类问题。

实验成果:实验的最大成果就是制作出可用的內液密度计,证明了其可行性。

(用试管制作出的模型)

除此之外,在制作过程中,液体密度计深化了对内外两种内液密度计的了解,发现了许多之前不知道的结论,还学会了许多课内学不到的知识。

下面介绍下内液密度计:

外观:由图片及模型画图可以知道内液密度计呈圆管状,因为试制的时候没有特别适合的材料,所以就用试管代替,试制作品只试管的加工;试管底部皆呈弧圆,为了制作方便,划定深度计数线,同时也作为1ml内液线;缺乏专门刻度标画的工具,刻度时数很难刻画,只能用不同颜色的笔标画,每一种颜色对应一个量程(最下面的是内液线,上面的是刻度线),具体刻度见下面模型画图。      

原理:                                                                       

    它测量密度的原理是:主要利用浮力原理。确定待测液体积,由试管排水量推得待测液质量,由密度公式即可得密度,密度与试管浸入水中深度一一对应,即可标定刻度。

使用方法:内液密度计设定把待测液装到试管内,整支试管浮在水上测量(总是以水作基液)。首先用100ml量筒装入适量水(80毫升左右),然后估测测量液体密度,确定选用量程后,将待测液加入密度计至液面达到相应内液线(跟量筒取液操作一样),将密度计放入量筒中,即可读数(与普通密度计读数一样)。因为试管较短且重心不够低,在漂浮在水面上时发生倾侧,引起读数困难及误差,这是选材不当的结果,若定制跟外液密度计相仿的外壳即可解决此问题。

意义:内液密度计这样的设计有诸多好处,如制造不使用水银或铅等重金属,并且节省测量试剂,只消耗价廉易得的水,尤其对于测量有污染的试剂(含汞,硫酸等)有很大的环保意义;可以设置内液体积,得到不同量程,内液量不同,量程不同,精度不同,这样一支密度计就可以测量各种密度的液体且比重比轻皆可,具有实用意义;同时它的设计弥补外液密度计一些不足之处,并且完善密度计的功能,具有革新意义。

不足:它也存在一些缺陷,如操作较外液体密度计麻烦,需要取液操作;最高精度测量范围与外液密度计差不多,大量程范围精度不高。相对精密密度计来说,它短量程的精度相当,但加入内液操作中容易引起误差,而且大量程则难以保证高精度,在精确度方面不如外液密度计。

适用范围:操作会引起一定误差,不太适用于精密测量。而对于一般的测量,内液密度计能满足要求,而且量程较外液密度计广,比重比轻皆可,性能较其优越。总的来说较适用于估计定性实验,不太适用于定量实验。

设想:为了减少取内液操作带来的误差,可以将密度计外管设计得细一点;外管设计得长薄一点,有利于降低整体重心,在测量时能垂直液面悬浮。

 

相关信息:

液体密度计测定程序

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