运用比重和密度的概念阐明液体比重天平的使用误区

    0　引言

    液体比重天平是一种结合阿基米德定律和杠杆平衡原理的机械式天平,目前我国常用液体比重天平是PZ-A-5型天平,该天平最早是由法国学者韦斯特法尔(Westpphal)提出的,所以又称韦氏天平。因为韦氏天平的测量原理是阿基米德定律,所以又是一种液体静力天平。常有人认为该天平是用来测量液体密度的,并将天平的示值当作液体的密度而直接用于数据处理,这是一种错误的概念。本文将从比重、密度的概念入手,分析液体比重天平的结构和测量原理,从而明确液体比重天平的真实测量单位,为使用者提供方便。

    1　密度与比重的基本概念

    密度和比重是两个不同的概念,其定义、含义和量纲都有着根本的区别。

    1.1　密度

    密度是单位体积的某种物质的质量。用公式表示为ρ=m/v。

    式中,ρ—物质的密度;m—物质的质量;v—物质的体积。

    密度的量纲是ML³。

    1.2　比重

    比重是同体积的物质质量与同体积的标准物质质量之比。用公式表示为γ=m_测/m_标

     式中,γ—物质的比重;m_测—同体积的物质质量;m_标—同体积的标准物质的质量。

    从定义上可知,比重是无量纲的量。

    如果选物质的体积是V,则:

    由此可见,比重与密度是不同的,物体的比重是物质的密度与标准物质的密度之比,即物体的比重就是物质的相对密度。

    但应该指出的是,近几年来,在ISO31/3及ISO3102.3和OIML国际建议草案“密度测量名词术语”中,以及在JJG1009-87“容量与密度计量名词术语”均未将“比重”列入进来。由此可见,“比重”一词的提法在逐渐废除。

    2　液体比重天平的介绍

    2.1　液体比重天平的原理

    液体比重天平(以下通称天平)是一种测量液体参数的天平。无论从结构还是从测量原理上来看,液体比重天平与一般天平都是不同的,它是阿基米德定律与杠杆平衡原理的结合与运用。

    2.2　液体比重天平的结构

    液体比重天平作为一种天平具有天平所共有的特点,即天平的杠杆平衡系统。同时它又具有其特殊性,即该天平的专用测量系统。

   由图1可知,天平的杠杆平衡系统是:横梁BOD、支点O、力点AB、中刀O、边刀B。天平的专用测量系统是:刻度横梁OB、测锤、玻璃圆筒和水银温度计。天平的工作状态是:测锤完全浸入到被测液体中,刻度横梁OB上挂着适当的配套砝码,尖端C与D在同一水平线上。