家庭版密度计:让“咸”也可以很准确!

作者: 阿樂 & ⼩帕 &iu

来源: 中科院物理所

发布日期: 2023-06-03 12:20:49

本文介绍了一个家庭版密度计的制作方法,通过这个简易装置可以准确描述液体的咸度,利用阿基米德的浮力原理来测量液体的密度。

有时候妈妈今天做的汤盐放多了,当你向妈妈描述有多咸的时候,却只能说出“有点咸”、“很咸”这种不是很准确的描述,不利于调味改进。今天⼩编就带⼤家做⼀个“家庭版密度计”,从此“咸”也可以描述地很准确!

实验器材包括吸管,速融胶(或其它替代品),⻝盐,烧杯(杯⼦),油(选⽤)。实验过程分为几个步骤:首先将吸管剪到⼀定⻓度,看⾃⼰的吸管尺⼨⽽定,可以先留⻓些。然后将吸管的⼀端给密封住,最终效果如下。

接着将⻝盐倒⼊吸管中,保证其能稳定浮住,并将其放⼊⽔中。我们以⽔来作为标准液体,标定刚刚⽔⾯与我们吸管接触的位置。最后将标定完的指示剂放⼊油(或者加了盐的⽔)中,可以发现,标定的位置没⼊了油中,这说明油的密度⽐⽔⼩。

这个简易“密度计”利⽤的是阿基⽶德的浮⼒原理:即流体中物体所收到的浮⼒正⽐于流体的密度乘排开流体的体积,⽤公式表示就是F=ρgV,其中F为浮⼒,ρ为流体的密度,g为重⼒加速度,V为排开液体的体积。当受⼒平衡的时候,密度计收到的浮⼒等于其重⼒。并且如果把密度计放在不同的液体中,由于密度计的重⼒不会变,因此受到的浮⼒也是相同的。因此密度计的吃⽔的深度越深,那么对应流体的密度就越⼤。

在这次⼩实验中,⾸先把密度计放在⽔中,并记录此时的吃⽔深度。然后把密度计放在油中,可以看到此时油的⻚⾯是⾼于刻度的,那么说明此时密度计吃⽔深度更深,也就是排开流体的体积V更⼤。既然受到的浮⼒是相同的,那么就说明油的密度⽐⽔更⼩。因此,如果把这个密度计放⼊到密度⽐⽔⼤的液体中(例如:四氯化碳),就会观察到⻚⾯在我们标定的刻度的下⽅。

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