Определение истинной плотности песка

Цель работы: определить истинную плотность вещества.

Оборудование: пикнометр, прибор Ле Шателье.

Проведение испытания:

Для расчета истинной плотности материала его нужно получить в абсолютно плотном состоянии (без пор). Простейший способ получить такой материал – измельчить его так, чтобы каждая частица не имела внутри себя пор. Чем выше тонкость измельчения, тем точнее будет определение плотности вещества, из которого состоит материал.

Истинная плотность материалов в порошке определяется одним из двух методов: а) с помощью пикнометров или б) с помощью прибора Ле Шателье.

Пикнометр представляет собой колбочку с узким длинным горлом и нанесенной на нем меткой для точного определения объема содержимого пикнометра.(рис.1.4).. Номинальный объем пикнометра указывается на корпусе колбы. Для его уточнения пикнометр калибруют по воде при 20оС. Вместо пикнометров могут быть использованы мерные колбы, объем которых также уточнен по воде.

Рис.1.4. Пикнометр

Порядок определения истинной плотности материала пикнометрическим методом:

1) взвесить пустой сухой пикнометр (масса m1);

2) насыпать в пикнометр с помощью воронки сухой порошок материала массой не менее 10 г (максимально допустимая масса порошка зависит от объема используемого пикнометра: порошок должен занимать не более половины его объема);

3) взвесить пикнометр с порошком (масса m2);

4) налить в пикнометр (примерно наполовину его объема) жидкость, в которой данный материал заведомо нерастворим (для каменных материалов – воду);

5) удалить воздух, оставшийся между частицами и «прилипший» в виде пузырьков к частицам порошка. С этой целью используют один из следующих способов: а) выдерживание пикнометра с содержимым под вакуумом в эксикаторе до прекращения выделения пузырьков, б) нагревание пикнометра с содержимым на песчаной или водяной бане в течение 15… 20 мин. с последующим охлаждением до комнатной температуры (обязательно!), в) при хорошем смачивании порошка жидкостью и при небольшой навеске его (10… 15 г) достаточно перемешать порошок с жидкостью без резкого взбалтывания, приведя жидкость в пикнометре во вращение (для этого, держа пикнометр в руке, совершают плавные вращательные движения кистью);

6) долить в пикнометр жидкость до метки и взвесить (масса пикнометра с порошком и водой m3);

7) освободить пикнометр от жидкости и порошка, налить в него применяемую жидкость до метки и взвесить (масса m4)

Для расчета истинной плотности формулу 1.1 преобразуют, подставляя в нее результаты опыта.

Масса сухого материала m = m2 – m1; абсолютный объем порошка V = V1 – V2,где V1 = (m4 - m1) /rж – объем жидкости в пикнометре (когда в него налита только жидкость до метки); V2 = (m3 - m - m1)/rж - объем жидкости в пикнометре в присутствии порошка материала.

С учетом приведенных выражений получаем формулу для вычисления истинной плотности:

r = (m2 – m1)rж/[(m2 – m1) – (m3 – m4)] 1.15)

Для ускоренного определения истинной плотности используют прибор Ле Шателье (рис. 1.5), представляющий собой колбу, длинное горло которой имеет объем 20… 25 см3, и на нем нанесены деления, позволяющие замерить промежуточные значения объема при заполнении колбы.

Предварительно взвешивают две навески измельченного материала (для песка рекомендуются навески по 75 г).

Прибор наполняют водой до нижней нулевой риски, причем уровень воды определяют по нижнему мениску. Для материалов, частично растворимых в воде, используют другие жидкости (например, для определения истинной плотности цемента применяют керосин).

Рис. 1.5. Прибор Ле Шателье

Навеску измельченного материала всыпают через воронку прибора небольшими равномерными порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе, определенный по нижнему мениску, не поднимется до риски с делением 20 мл (или другим делением в пределах верхней градуированной части прибора).

Для удаления пузырьков воздуха прибор поворачивают несколько раз вокруг его вертикальной оси.

Остаток материала, не вошедший в прибор, взвешивают, все взвешивания здесь надо производить с точностью до 0,01 г.

 

Результаты:

В результате эксперимента получены следующие значения:

m₁=50г

m₁=64г

m₁=109г

m₁=100г

Обработка результатов:

r = (m2 – m1)rж/[(m₂ – m₁) – (m₃ – m₄)]=(64 – 50)*1/[(64 – 50) – (109 – 100)]=14/(14-9)=2,8 г/см³

Вывод: в результате проведённой лабораторной работы определена истинная плотность вещества – 2,8 г/см³ или 2800кг/ м³

Лабораторная работа №4