고체 및 액체밀도 결정

정의에 따르면 모든 물질은 질량을 가지며 볼륨을 차지합니다. 물질의 밀도는 질량의 부피비율입니다. 일정한 온도와 압력에서 물질의 밀도는 일정합니다.

밀도는 존재하는 물질의 양에 의존하지 않는 물질의 집중적 인 속성입니다. 따라서, 밀도는 기준 밀도 목록이 이용 가능한 경우 알려지지 않은 순수 물질을 식별하는 데 사용될 수 있으며, 실험자는 밀도를 측정할 때 작업할 수 있는 편리한 양의 물질을 선택할 수 있다.

물질의 샘플의 밀도를 측정하려면 질량과 부피를 측정할 필요가 있습니다. 질량은 일반적으로 중력으로 인해 시료가 가하는 힘에 의존하는 정확한 계측기인 분석 균형을 사용하여 측정됩니다. 샘플을 보유하는 용기(또한 부피를 측정하는 데 사용)는 계량 및 타르처리되므로 샘플이 용기에 추가될 때 저울 디스플레이에만 샘플 질량이 나타납니다.

액체의 경우,이 용기는 일반적으로 특정 부피에 해당하는 하나의 표시가있는 체적 플라스크입니다. 용기는 액체 샘플로 라인에 채워지고 빈 플라스크가 타면 된 후 다시 무게를 측정합니다. 측정된 밀도는 플라스크상에 표시된 부피에 측정된 질량의 비율입니다.

대부분의 고체 물질은 불규칙하게 형성되어 부피 측정을 복잡하게 만듭니다. 예를 들어 크기를 측정하여 분말의 부피를 결정하는 것은 부정확합니다. 치수를 직접 측정하거나 체적 플라스크와 같은 유리 제품을 사용하는 대신, 불규칙한 모양의 고체의 부피를 측정하기 위해 액체 변위 방법을 사용해야 합니다. 알려진 액체 부피(고체가 불용성)를 포함하는 졸업된 실린더가 타게팅됩니다. 솔리드가 실린더에 추가되고 총 질량의 무게가 다시 계량되어 솔리드질량을 결정합니다. 고체를 첨가하면 액체의 위쪽 변위가 발생하여 새로운 부피 판독이 발생합니다. 고체의 부피는 액체변위(즉,고체 를 첨가하기 전과 후에 액체 부피의 차이)로 인한 부피의 변화와 동일합니다.

액체에 관해서는, 고체 샘플의 측정 된 밀도는 측정 된 질량과 측정 된 부피의 비율입니다.

표 1은 50mL 체피 플라스크를 사용하여 에탄올 밀도의 측정 결과를 나열합니다. 밀도는 측정된 질량을 50.0mL로 나누어 계산되었다. 평균 측정 밀도는 0.789 ± 0.001 g/mL이었다. 표 2는 100mL 의 졸업 실린더 및 액체 변위 방법을 사용하여 아연 금속 샘플의 밀도의 측정 결과를 나열합니다. 측정된 밀도는 두 물질 모두에 대해 일정(실험 오류 내)입니다. 표 2,특히, 밀도는 연구 물질의 양과 무관하다는 것을 보여줍니다.

표 1. 50mL 체피 플라스크를 사용하여 에탄올 밀도의 측정을 위한 결과.

표 2. 100mL 의 졸업 실린더 및 액체 변위 방법을 사용하여 아연 금속 샘플의 밀도측정결과를 낸다.

밀도는 물질의 특성 집중적 특성입니다. 따라서, 밀도 측정은 가능한 기준 밀도 목록을 사용할 수 있는 경우 알 수 없는 순수 물질을 식별하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 밀도는 외형에서 유사한 금속을 구별하는 데 사용될 수있다(도 2).

질량이 매우 낮거나 매우 높은 컨텍스트에서 밀도는 중요한 재료 특성입니다. 재료 엔지니어는 이러한 맥락에서 시공재료의 밀도를 신중하게 고려합니다. 예를 들어 일부 경량 노트북 컴퓨터의 시체는 가장 조밀한 금속 중 하나인 알루미늄으로 만들어집니다. 경량 테니스 라켓에는 또 다른 저밀도 금속티타늄이 들어 있습니다.

그림 2: 알루미늄(Al) 및 아연(Zn) 금속의 동등한 질량. 아연 금속은 밀도가 높기 때문에 훨씬 작은 부피를 차지합니다.