Для чего нужен измерительный цилиндр в физике

Видео:Цилиндры ФараоновСкачать

4.1. Мерные цилиндры, мензурки и другая мерная посуда

Мерные цилиндры — цилиндрические сосуды (рис. 74, а) различной вместимости с нанесенными на наружной стенке делениями, указывающими объем в миллилитрах. Чтобы отмерить необходимый объем жидкости, ее наливают в мерный цилиндр до тех пор, пока нижний мениск не достигнет уровня нужного деления. Мерные цилиндры калибруют обычно на наливание.

Цилиндры изготавливают из стекла и прозрачных полиэтилена или полипропилена. Стеклянные цилиндры могут иметь пластмассовое основание.

Объемы летучих кислот, органических растворителей или жидких растворов газов обычно измеряют при помощи мерных цилиндров с притертой стеклянной пробкой, пробкой из фторопласта или полиэтилена

Рис. 74. Мерные цилиндры (я), мензурка (б), кружки (в, г), конус Имгоффа (д), мерная склянка для вакуумного фильтрования (е) и мерный баллон для работ с газами (ж)

Такие цилиндры удобны и для оценки размеров объемов жидких гетерофазных систем. Погрешность при определении объемов жидкостей с помощью мерных цилиндров лежит в пределах 1-10%.

Мензурки (от лат. mensura — мера, мерка) — сосуды конической формы, у которых, как и у мерных цилиндров, на наружной поверхности нанесены деления для измерения объемов жидкости в миллилитрах (рис. 74, б). Мензурки применяют для измерения объема осадков, образующихся при отстаивании суспензий. Осадок собирается в нижней части мензурки. Их используют также для определения объемов двух несмешивающихся жидких фаз, одна из которых, большей плотности, присутствует в малом количестве. Мензурки калибруют на отливание.

Другая мерная посуда. В технологической практике при дозировании малолетучих жидкостей применяют стеклянные мерные кружки (рис. 74, в, г). Изучение процессов седиментации, оседания частиц из жидких систем, производят в ряде случаев с использованием конусов Имгоффа (рис. 74, д). Когда необходимо установить объем фильтрата при вакуумном фильтровании, применяют цилиндрические мерные склянки (рис. 74, е).

Боковой тубус склянки присоединяют к водоструйному насосу (см. рис. ?58), а в ее горло вставляют воронку Бюхнера (см. рис. 200, а) при помощи шлифа или резиновой пробки.

Мерный баллон типа ж служит для измерения скорости потока жидкости, протекающей по резиновому шлангу. В нижней части баллона на резиновый шланг устанавливают зажим Гофмана (см. рис. 37, а) или стеклянный кран, закрывая который набирают нужный объем жидкости в течение фиксируемого времени.

Видео:Микрометр и нутромер. Как измерить цилиндры?Скачать

Мерные цилиндры из стекла. Основные характеристики и отличия

Стеклянные лабораторные цилиндры изготавливаются по ГОСТ 1770-74 и относятся к мерной лабораторной посуде. Цилиндры применяются для точного отмеривания объема летучих и нелетучих жидкостей. Широко используются в лабораториях различного профиля в процессе приготовления растворов химических реактивов. Существуют также модели стеклянных цилиндров без шкалы, они не относятся к мерной посуде, и применяются в процессе измерения плотности жидкостей с помощью стеклянных ареометров.

Согласно требованиям ГОСТ 1770-74 мерные лабораторные цилиндры изготавливаются двух классов точности (1-го и 2-го) в нескольких исполнениях:

• Исполнение 1 — на стеклянном основании с носиком
• Исполнение 2 — на стеклянном основании с пришлифованной стеклянной пробкой
• Исполнение 2а — на стеклянном основании с пластиковой пробкой
• Исполнение 3 — на пластмассовом основании с носиком
• Исполнение 4 — на пластмассовом основании с пришлифованной стеклянной пробкой
• Исполнение 4а — на пластмассовом основании пластмассовой пробкой

Читайте также: Стол из блока цилиндров 4 цилиндра

Цилиндры исп.1 и 3 не снабжены пробкой, они применяются для работы с нелетучими жидкостями. Цилиндры, снабженные стеклянной и пластиковой пробкой, можно использовать также для отмеривания летучих жидкостей. Не стоит выбирать модели с пластиковой пробкой при работе с органическими растворителя.

Пластмассовые основания и пробки цилиндров изготавливаются из полиэтилена. Сами цилиндры изготавливаются из химико-лабораторного стекла марки ХС, стойкого к воздействию агрессивных химических веществ. Стекло, из которого изготавливаются цилиндры не является термостойким, поэтому не следует нагревать цилиндры или заливать в них горячие реагенты.

Видео:Задание 17 ОГЭ 2020 плотностьСкачать

Объемы мерных цилиндров

На внешней стороне цилиндра наносится шкала, соответствующая объему дистиллированной воды при температуре 20 градусов. Шкала может быть белого, синего или коричневого цвета и является устойчивой к химическому и механическому воздействию.

По ГОСТу цилиндры выпускаются нескольких объемов. Допустимая погрешность измерения объема у цилиндров 1-го класса точности ниже, чем у 2-го класса.

Погрешность для 1 класса точности, мл

Погрешность для 2 класса точности, мл

Стоит отметить, что в лабораториях чаще всего применяются мерные цилиндры 2-го класса точности. Их стоимость значительно ниже, чем у цилиндров 1-го класса.

Маркировка на мерных цилиндрах двух производителей: Минимед и Стеклоприбор.

Цилиндры, изготавливаемые по ГОСТ 1710-74, являются мерной лабораторной посудой, соответственно должны быть внесены в специальный реестр средств измерений (СИ). На цилиндр, помимо шкалы, наносится поверительное клеймо, номер ГОСТа, указание класса точности и температуры градуировки. При поставке цилиндры должны комплектоваться копией паспорта и сертификата о внесении в реестр СИ. Эти документы необходимы лаборатории при прохождении аккредитации. Стоит отметить, что мерные цилиндры иностранных производителей могут быть не внесены в реестр СИ, соответственно, такие цилиндры нельзя использовать в лаборатории в качестве средства измерения. Проверяйте наличие маркировки ГОСТа на цилиндре при заказе или наличие поверки.

Видео:Измерение объема тел правильной и неправильной формы. Физика 7 классСкачать

Условные обозначения

Для правильного заказа лабораторных мерных цилиндров стоит разобраться в формировании условных обозначений, которые указываются в каталогах и прайсах изготовителей. Согласно требованиям ГОСТ, в названии цилиндра должно быть указано исполнение, объем и класс точности. Например, обозначение «Цилиндр 2-100-1 ГОСТ 1770-74», указывает на то, что это цилиндр исполнения 2 (на стеклянном основании с притертой стеклянной пробкой) объемом 100 мл, 1-го класса точности.

Видео:Урок 7 (осн). Точность измеренийСкачать

Цены на мерные цилиндры

Ниже приведена стоимость наиболее востребованных в лаборатории моделей цилиндров 2-го класса точности одного из российских изготовителей:

Видео:Определение показаний прибораСкачать

Где купить лабораторные цилиндры?

Приобрести мерные цилиндры можно у одного из производителей лабораторной посуды. Также вы можете отправить запрос на приобретение товара по электронной почте, указанной на сайте или оставить свою заявку в комментариях под статьей.

Видео:Закон БернуллиСкачать

Манометр

Видео:Лабораторная работа №4 Измерение объёма телаСкачать

Что такое манометр

Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).

Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.

Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.

Если рассматривать функционал, манометр — более широкое понятие, а барометр является его частным случаем.

Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.

Для чего нужен манометр

В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:

при накачивании автомобильных шин;

в обслуживании систем кондиционирования и отопления;

в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;

для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;

в нефтяной и газодобывающей промышленности;

для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.

Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).

Видео:Физические величины. Измерение физических величин | Физика 7 класс #3 | ИнфоурокСкачать

Жидкостный манометр

Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.

Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.

Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.

Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р₁). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р₂). При изменении Р₁ уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.

Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление ΔP = P1 − P2.

Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:

1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.

Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:

Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.

Ускорение свободного падения (g) всегда равно 9,8 H/кг.

Видео:Как пользоваться штангенциркулем (измерение и настройка)Скачать

Другие виды манометров

Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.

Деформационные манометры

Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.

Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.

Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.

Поршневые манометры

Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.

На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.

Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G₁+ G₂.

Давление под поршнем рассчитывается по формуле:

где G₁— масса грузов, G₂— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.

Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:

P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.

Видео:Как определить цену деления измерительного прибораСкачать

Задачи

Задача 1

В канистру налит бензин и высота столба составляет 0,6 м. Плотность бензина — 710 кг/м 2 . Определите давление бензина на дно канистры.

Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:

P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.

Ответ: 4,7 кПа.

Задача 2

На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?

Ответ: 161,7 кПа.

Бесплатный марафон: как самому создавать игры, а не только играть в них (◕ᴗ◕)

Бесплатный марафон: как самому создавать игры, а не только играть в них (◕ᴗ◕)

🌟 Видео

Определение цены деления измерительного цилиндра, определение с его помощью объема жидкости.Скачать

Что такое спин и почему он так важен для физики?Скачать

Урок 6 (осн). Вычисление и измерение объемаСкачать

Лабораторная работа №1 Определение цены деления измерительного прибораСкачать

Парадокс сужающейся трубыСкачать

Урок 10 (осн). Практическая работа "Изготовление мензурки"Скачать

Вращающиеся цилиндрыСкачать

ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ЧЕРЕЗ ВЛИЯНИЕСкачать

Лабораторная работа №9 Выяснение условий плавания тел в жидкостиСкачать