密度计为什么上疏下密
密度计结构剖析
江苏吴县横泾中学(215103) 徐明达 李金高
密度计是测液体密度的仪器,就测量范围可分为轻表和重表.轻表形状上细下粗,重表上粗下细.两种表的刻度都是不均匀的,刻度值是上小下大,它们的下端都有一个重锤,其目的是使密度计浮在液体中静止时呈竖立状态.如图.
1 密度表刻度值上小下大
密度计是根据物体浮在液面上条件的原理制成的.从物体沉浮条件可知,浮在液面上的物体符合:F浮=G.由于密度计重力G不变,所以它受到的浮力F浮是一定的.又F浮=ρ液gV排可知.ρ液大时V排就小,V排小表示密度计在液体中浮了寻起,所以表示密度大小的刻度值就大,使密度计上刻度值呈现上小下大.
2 密度计刻度上疏下密
密度计在各种液体中受到的浮力是相等的.以密度为1000千克/米3的水为基准,其它液体与水比较时有:ρ水gV排水=ρ液gV排液=ρ液g(V排水±V).V表示密度计分别浮在水,其它液体中达平衡时,排开水和液体的体积差.当ρ液ρ水时取"-".
由于密度计下半部玻璃管粗细不均匀,要将其折算成与上半部粗细均匀部分一样的长度来进行刻度.具体方法是:用排水法测出比重计不均匀部分体积V1,用游标卡尺测出密度计均匀部分的外径d,计算出横截面积S=
度L2则折算成粗细均匀的密度计浸入水中的总长度为L=L1+L2.则上式可变换成:
ρ水gSL=ρ液g(SL±ls)
l为密度计分别浸在水和液体中的深度差
根据上式.对密度计结构剖析如下:
(1)比重计刻度以浸入水中达平衡状态时与水面相切之线为基准刻度线1.000×1O3千克/米3.根据上式可知.重表刻度自上而下,刻度值由1.000×103千克/米3逐渐增大.轻表刻度线自下而上,刻度值由1.000×103千克/米3逐渐减小,见图1.
(2)重表,轻表浸在水中达平衡时.受到的浮力相等.即排开水的体积相等.又重表基准刻度线1.000在上.轻表基准刻度线1.000在下.所以重表下端粗细不均匀部分必须做得细长,轻表下端粗细不均匀部分必须做得粗短.见图1.
(3)以重表为例分析刻度线的不均匀性.
公式.列表计算如下:
表中l值为负值表示各刻度线在基准线l.000×103千克/米3以下.
根据数据在密度计上制作刻度线,重表刻度最上端为1.000×103千克/米3,自上而下刻度是不均匀的,呈上疏下密状.同理可知,轻表刻度最下端为1.000×103千克/米3,自下而上呈下密上疏状.
参考资料：