2020-05-12
77
Плотностью называется масса единицы объема вещества. Зная массу материала М и объем можно вычислить его плотность по формуле:
(1)
Измеряется плотность в кг/м3 или г/см3. Материалы характеризуются также удельным объемом, т.е. объемом единицы массы, следовательно, величиной обратной плотности:
(2)
Единицы измерения удельного объема - м3/кг или см3/г.
Массу тела определяют взвешиванием на аналитических весах, а объем пикнометрическим или гидростатическим методами. Для образцов, имеющих правильную геометрическую форму, измеряют штангенциркулем или микрометром размеры и рассчитывают объем.
Пикнометрический метод состоит в определении объема жидкости, вытесненной при погружении в нее образца. Точность нахождения объема этим методом определяется ценой деления используемой мензурки и четкостью края мениска жидкости в ней. Обычно эта точность не превышает 1% и недостаточна для измерения плотности при материаловедческих исследованиях.
Более точные результаты можно получить, используя метод гидростатического взвешивания. Он основан на законе Архимеда: на всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (газа) поддерживающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (газа), направленная вверх и приложенная к центру тяжести вытесненного объема. Поддерживающую силу называют также архимедовой, или гидростатической подъемной силой. Суть метода заключается в том, что образец взвешивается дважды на аналитических весах: как обычно, на воздухе и будучи погруженным, в какую-либо жидкость (рис. 1). Зная плотность жидкости, можно вычислить её объем, вытесненный образцом, т.е. объем образца:
, (3)
где М1, М2 - масса образца на воздухе и в жидкости, г,
ρв - плотность жидкости, г/ см3.
Рис. 1. Схема приспособления для гидростатического взвешивания полимеров:
1 – чашка весов; 2 – образец, взвешиваемый на воздухе; 3 – образец, взвешиваемый в жидкости; 4 – корзинка.
Подставив значения объема в формулу 1 можно рассчитать плотность образца:
(4)
