Χρήση στα εργαστήρια Μηχανικής Ρευστών Ι
Μέτρηση Πυκνότητας
Αντικείμενα άσκησης:
(α) Η κατανόηση των εννοιών: πυκνότητα, ειδικό βάρος και σχετική πυκνότητα ενός ρευστού.
(β) Ο προσδιορισμός της πυκνότητας διαφορετικών υγρών.
(γ) Πώς μεταβάλλονται οι ανωτέρω ιδιότητες ενός ρευστού, γνώση του τρόπου εκτίμησης της πυκνότητας ενός ρευστού.
Η συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της πυκνότητας υγρού και των σχετιζομένων ποσοτήτων είναι το υδρόμετρο ή πυκνόμετρο. Ένα απλό υδρόμετρο μπορούμε να έχουμε αν πάρουμε ένα γυάλινο σωλήνα, που είναι ανοικτός στο ένα μέρος και κλειστός στο άλλο. Τοποθετούμε το σωλήνα αυτό σε υγρό και προσθέτουμε μεταλλικά βάρη εντός αυτού έτσι ώστε να επιπλέει κατακόρυφα.
Ο σωλήνας πρώτα βυθίζεται σε νερό και μετριέται το ύψος της βύθισης (ή αλλιώς του βυθισμένου σωλήνα) και μετά βυθίζεται στο υγρό, του οποίου θέλουμε να μετρήσουμε την πυκνότητα, οπότε λόγω της διαφοράς στις πυκνότητες το μήκος του βυθιζόμενου σωλήνα αλλάζει. Τα βάρη των εκτοπιζόμενων υγρών και στις δύο περιπτώσεις είναι ίσα με το βάρος του σωλήνα (αρχή της άνωσης).
Ο λόγος των μηκών βυθίσεως του σωλήνα δίνει την σχετική πυκνότητα.
Αν ο σωλήνας έχει σταθερό μεταλλικό έρμα στον πυθμένα του και έχει βαθμολογηθεί με τη βύθιση του πρώτα στο νερό και μετά σε διάφορα υγρά, είναι ένα υδρόμετρο που μπορεί να μετράει απ’ ευθείας τη σχετική πυκνότητα ή το σχετικό ειδικό βάρος, ή ακόμη και απ’ ευθείας την πυκνότητα ή το ειδικό βάρος.
Η πειραματική διαδικασία για τη μέτρηση της πυκνότητας έχει ως εξής
(α) Οι σπουδαστές βυθίζουν το απλό υδρόμετρο πρώτα στο νερό και σημειώνουν το βυθιζόμενο μήκος του σωλήνα, και μετά επαναλαμβάνουν τη βύθιση αυτή σ’ άλλα υγρά συμπληρώνοντας τα αντίστοιχα μήκη.
(β) Οι σπουδαστές βυθίζουν το βαθμολογημένο υδρόμετρο πρώτα στο νερό για να ελέγξουν αν η ανάγνωση είναι 1000 και μετά το βυθίζουν στα άλλα υγρά, όπως προηγουμένως, καταγράφοντας τώρα απ’ ευθείας τη σχετική πυκνότητα του κάθε ενός υγρού.