Методы определения плотности металлов и сплавов

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра физического металловедения и физики твёрдого тела

Реферат

На тему: Методы определения плотности металлов и сплавов

Выполнил: Студент группы ФМ-425

Коновалов И.В.

Проверил: Ильин

Челябинск 2010

Плотностью называют массу единицы объема вещества. Массу определяют путем взвешивания. Напомним, что численное значение плотности, выраженное в г/см3, совпадает с численным значением удельного веса, выраженным в гс/см3. Это позволяет при измерениях массы оперировать результатами взвешивания. Поэтому плотность вещества γ можно выразить как отношение веса в вакууме P
0
к его объему V

γ = P
0
/V
(1)

Используя закон Архимеда, взвешивание в вакууме можно заменить

взвешиванием в воздухе

P
0
=P1
+
V
γ1
(2)

Здесь P
1
– вес образца в воздухе, γ 1
– плотность воздуха. Из уравнений

(1) и (2) находим

γ = P1
+
V
γ1
/ V = P1
/ V + γ1
(3)

Определение объема образца путем вычисления по результатам измерения его размеров обычно не обеспечивает необходимой точности. По-этому объем образца находят косвенным путем, заменяя измерение размеров взвешиванием. Ниже рассмотрены два метода, в которых используется этот прием.

1.1. Определение плотности методом трехкратного взвешивания

Определяют вес образца в воздухе P
1
, вес пикнометра[1]
с жидкостью P
2
и вес пикнометра с жидкостью и образцом, погруженным в жидкость, P
3
.

В двух последних случаях уровень жидкости в пикнометре устанавливают по метке на горловине сосуда. Очевидно, что

P
3
=P
1
+P <

В этом уравнении γ2
– плотность жидкости, заливаемой в пикнометр, V
(γ2
−γ1
) – вес жидкости, вытесненной образцом. Из последнего уравнения

V= P
1
+P
2
- P
3
/ γ2
−γ1
(5)

Подставив найденное значение V
в уравнение (3), получим

γ = P
1
(γ2
−γ1
) / P
1
+P
2
- P
3
(6)

Жидкость, заливаемая в пикнометр, должна хорошо смачивать его стенки и поверхность образа, чтобы не оставалось пузырьков воздуха, которые могли бы уменьшить величины P
2 и P
3 .

1.2. Метод гидростатического взвешивания

Как и в предыдущем случае, исходным соотношением для определения плотности служит уравнение (3). Для нахождения объема образца его взвешивают в воздухе и в жидкости (P
1
и P
2
соответственно). Вес образца в вакууме можно выразить через его вес в жидкости аналогично соотношению (2). Используя те же соотношения, что и в разделе 1.1, находим

P
0
=P
2
+ γ2
V
. (7)

Так как правые части уравнений (2) и (7) равны, то

V
= P
1
- P
2
/ γ2
−γ1
(8)

Подставив найденное значение V
в уравнение (3), получим

γ = (P
1
(γ2
−γ1
) / P
1
- P
2
) + γ1
(9)

Для взвешивания образца в жидкости его привязывают тонкой проволочкой к чаше аналитических весов и погружают в сосуд с жидкостью. Далее взвешивание производится обычным образом. При этом определяют суммарный вес Р3
образца, находящегося в жидкости, и проволочки, частично погруженной в жидкость. Затем определяют вес ( P
4
) без образца проволочки, опущенной в жидкость на ту же глубину, что и при взвешивании образца. Очевидно, что P
2
=P
3
−P
4
.

[1]
Пикнометр – прибор для измерения плотности