Расчёт погрешностей в данной работе не требуется!
Ареометр – прибор для измерения плотности жидкостей по глубине его погружения в жидкость. Выданный вам ареометр (см. Рис. 1) сделан из новогоднего пластикового шарика. Снизу к шарику приклеена металлическая гайка, в горловину шарика вставляется деревянная палочка. На палочке закреплена пробка, плотно закрывающая горлышко.
Доставая и вставляя палочку в горловину, будьте аккуратны — не сломайте её! Старайтесь также плотно закрывать шарик на время проведения измерений!
При изменении температуры жидкости её объём изменяется. Пусть при температуре $t_{0}$ объём некоторой массы жидкости равен $V_{0}$. Пусть температура жидкости возросла на величину $\Delta t$, при этом объём изменился на величину $\Delta V$ (т.е. стал равным $V_{0}+\Delta V$ ). Коэффициентом теплового расширения называется величина
$$\beta=\frac{\Delta V}{V_{0} \Delta t}, \tag{1}$$которая равна относительному изменению объёма жидкости при изменении температуры на $1^{\circ}$. Коэффициент теплового расширения для большинства жидкостей является малой величиной.
A3
Пусть ареометр плавает в жидкости, плотность которой равна $\rho_{0}$, при длине выступающей над водой части палочки равной $h_{0}$. Пусть плотность жидкости изменилась на величину $\Delta \rho$. Покажите, что изменение длины выступающей части $\Delta h$ может быть описано формулой
$$\Delta h=K \frac{\Delta \rho}{\rho_{0}} . \tag{3}$$
В этой части вам необходимо правильно «настроить» ареометр, т.е. добиться того, чтобы он плавал так, чтобы шарик был полностью погружен, а над поверхностью воды выступала примерно половина палочки.
Рекомендации по настройке. Настройка осуществляется добавлением воды внутрь шарика. Эту процедуру удобно проводить с помощью шприца. Заметим, что отсасывать лишнюю воду из шарика также проще шприцем. Убедитесь, что изначально внутри шарика воды практически нет, если она там осталась от предыдущего исследователя – удалите её!
Настройку проводите в холодной воде, в большом сосуде (обрезанной пластиковой бутылке). Термометр закрепите на стенке бутылки, его измерительная часть должна быть погружена в воду. Термометр выключается автоматически, для повторного включения нажмите кнопку «ВКЛ».
В данной части вам необходимо измерить зависимость высоты выступающей части палочки от температуры.
Рекомендации по проведению измерений.
При проведении измерений ареометр опускайте в большой сосуд только на малый промежуток времени, непосредственно при проведении измерений. В остальное время он должен находиться в стакане с холодной водой.
Измерения проводите при постепенном повышении температуры воды в большом сосуде. Для изменения её температуры добавляйте в пластиковую бутылку горячую воду (никто не запрещает воду отливать!).
После добавления воды тщательно её перемешивайте палочкой для шашлыка. После того, как вы приготовили воду нужной вам температуры, опустите в неё ареометр, дождитесь установления его равновесия (можно притормозить его колебания рукой) - после этого измеряйте высоту $h$.
При измерениях температура воды не должна превышать $50^{\circ} \mathrm{C}$.