测量可溶性固体物质密度的两种方法

测量可溶性固体物质密度的两种方法

测量可溶性固体物质密度的两种方法

董丽花 俞晓明 何 捷

（南京师范大学物理科学与技术学院，南京 210097）

Two Methods for Measuring Mass Density of dissolvable Solid

Dong Lihua, Yu Xiaoming, He Jie

(School of Physical Science and Technology, Nanjing Normal University, Nanjing, 210097)

0.引言

密度的测量是中学物理实验教学的常见选题之一。在实验中，对于形状不规则的固体，通常采用流体静力称衡法来测其体积。但该方法要求待测物体不溶于水、不吸水或与水不发生化学反应。那么溶于水、吸水或与水发生化学反应的物质的密度怎样测量呢？虽然我们可以选取其他符合条件的液体来代替水，但实际上寻找符合条件的液体是比较困难的。针对这一问题，我们进行了一点研究，从原理上对实验方案做了改进，取得了较好的实验效果。本文以大米为例，介绍测量可溶性固体物质密度的两种方法。

1.设计思想

测量可溶性固体物质的密度，其关键在于准确测量固体的体积。由于通常情况下固体的体胀系数、温胀系数很小，与气体相比可以忽略不计，所以，在一定的实验精度范围内，可以认为固体的体积不随压强、温度的变化而变化。有鉴于此，我们设计了两种实验方案，从两个视角测量了可溶性固体物质的密度。

2.1.实验方案一： 2.1.1.实验原理

取质量为m的固体物质装入气密性较好的容器中。假设容器中气体初始状态的压强为

P1，固体物质的体积为Vs，气体与固体的总体积为V1。保持温度不变，改变容器中气体的

体积，设后来容器内气体的压强为P2，相应总体积变为V2。根据玻马定律：当温度不变时，对于一定质量的理想气体，其压强与体积的乘积为常量（PV C），即 P1(V1 Vs) P2(V2 Vs)

整理方程，可得 Vs

P1V1 P2V2

P1 P2

（其中P1、P2、V1、V2都是可测量的物理量）

根据以上公式可计算出待测物质的体

图 1