密度计为何刻度不均匀

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  C478835 2013-10-21 00:00:00

  通常在实验室里测量密度大于水的液体所用的密度计叫比重计，测量密度小于水的液体，所用的密度计叫做比轻计． 一、密度计的构造和原理 密度计是物体漂浮条件的一个应用，它测量液体密度的原理是根据阿基米德原理和物体浮在液面上的条件设计制成的．设密度计的质量为m，待测液体的密度为ρ，当密度计浮在液面上时，由物体浮在液面上的条件可知：密度计受到液体的浮力等于它所受的重力，即 F浮＝mg． 根据阿基米德原理，密度计所受的浮力等于它排开的液体所受的重力，有 F浮＝ρgV排， 由上面两式可得 ρgV排＝mg， 即ρ＝m／V排． ① 从①式可看出，待测液体的密度与密度计排开液体的体积成反比．液体的密度越大，密度计排开液体的体积就越小，密度计在不同密度的液体中玻璃管露出液面位置是不同的．若根据①式计算，预先在玻璃管上标出刻度线及对应的数值，就很容易测量未知液体的密度了． 二、密度计的刻度线间距为什么是不均匀的 密度计的刻度线间距是不均匀的，也就是说相差相同数值（密度的标定值）的刻度线间距并不相等．无论是比重计还是比轻计的刻度线都是上疏下密．有人认为密度计刻度线之所以不均匀是由于它的截面上下不均匀造成的．这种说法是错误的．为了研究问题方便，我们设密度计玻璃管的截面积为S，装入铅丸后质量为m，将它放入密度为ρ的液体中（假设能竖直站立），浸入液面下的深度为h，由①式可得 h＝m／Sρ． ② ②式表明深度h与液体密度ρ成反比，从其函数关系图象可以看出，当液体的密度ρ等值增加时，对应的深度h并不等值减小，说明密度计的刻度是不均匀的．由此可见，密度计的刻度不均匀是由②式中h与ρ成反比例关系决定的。 三、比重计和比轻计 实验室使用的密度计分为比重计和比轻计，为什么不制造一支密度计既能测量密度大于水的液体，又能测量密度小于水的液体呢? 如果要制做这样一种密度计，为了读数准确，当待测液体的密度较小时，则玻璃管的配重上端必须做得很长；当待测液体的密度较大时，密度计容易倾斜，达不到准确测量的目的．在这种情况下，若要密度计竖直站立，必须把配重部分也做得很长，这样的一支密度计整体上比较长，使用起来很不方便，何况盛液体的容器本身具有一定的深度，一般的量筒和透明盛液筒很难达到要求．所以实验室使用的密度计分为比重计和比轻计两种．

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