Як вимірювати масу тіла на важелях. Вимірювання маси тіла на важелях. Дрібні гирі потрібно брати лише пінцетом

Мета роботи:навчитися користуватися важільними вагами та вимірювати за їх допомогою масу.

Обладнання:ваги, різноваги, шматок пластиліну, мензурка, колба з водою, пляшечка невеликої місткості з пробкою (рис. 120).

Мал. 120

Перевірте себе

Дайте відповідь на питання.

Від чого залежить маса тіла?
Чому дорівнює маса шматка пластиліну, склеєного з трьох шматків масою m 1 = 200 мг, m 2 = 40 г, m 3 = 0,60 кг?

Правила зважування

Врівноважте ваги, додаючи на легшу чашку шматочки паперу.

На ліву чашку врівноважених ваг покладіть тіло, що зважується.

Притримуючи чашки ваг рукою, обережно поставте на праву чашку гирю, маса якої, на вашу думку, дорівнює масі тіла. Якщо виявиться, що маса гирі більша за масу тіла, то приберіть цю гирю і поставте гирю меншої маси. Досягніть рівноваги ваг, додаючи дрібні гирки. Дрібні гирки (від 500 до 10 мг) діставайте із футляра за допомогою пінцету.

Підрахуйте загальну масу всіх гирек. Вона дорівнює масі тіла, що зважується.

На чашки ваги не можна класти мокрі, брудні, гарячі тіла, насипати без використання підкладки порошки, наливати рідини.

Закінчивши зважування, розмістіть гирки за своїми гніздами в коробці.

Хід роботи:

Контрольні питання

Як виміряти масу одного зерна рису, якщо маса будь-якої з гирь у наборі різноваги більша за масу одного зерна?
При зважуванні тіла на правій чашці врівноважених ваг виявилися дві гирі по 200 г, гирі 50 г, 10 г і дві - по 100 мг. Чому дорівнює маса тіла у грамах (г)? У кілограмах (кг)?
Чи можна вважати справедливим твердження про те, що тіло більшого обсягу має більшу масу, ніж тіло, обсяг якого менший? Відповідь обґрунтуйте.
Маючи лише ваги з різновагою та вирізану з однорідного листа картону пластинку зі стороною а = 3 см, визначте площу пластинки неправильної форми (рис. 121), вирізаної з того ж листа картону.

Мал. 121

Лабораторні ваги розрізняються за призначенням, конструкцією, діапазоном зважування та за іншими характеристиками.

Методи зважування поділяються на дві принципово різні групи - метод порівняння з мірою та метод безпосередньої оцінки. За методом порівняння з мірою масу вантажу приймають рівною масою гир (просте зважування), що порівнюються з ним, або обчислюють як суму значень маси гир і показань ваг (точне зважування). Метод безпосередньої оцінки полягає у визначенні маси вантажу з відлікового пристрою ваг без застосування гир.

У більшості сучасних лабораторних ваг використовується диференціальний метод зважування, при якому більша частина вимірюваної маси тіла (понад 99%) врівноважується гирями або противагою (нульовий метод), а мала різниця, що залишилася між масою зважуваного тіла і масою гир вимірюється по куту відхилення рівноваги (безпосередній метод) за допомогою відлікових шкал.

Лабораторні ваги характеризуються низкою параметрів. Головні такі.

1. Гранично допустиме навантаження, у діапазоні якої похибка показань перебуває у межах. Не можна виходити межі гранично допустимого навантаження, яку розрахована дана модель терезів. Занадто велике навантаження може викликати залишкові деформації в коромислі, що призведе до псування ваги.

2. Допустима похибка показань - гранична різниця між дійсним значенням маси вантажу, що зважується, і показаннями ваг. Значення похибки характеризує правильність результатів зважування у стандартних умовах і може бути менше не виключених похибок гир, застосовуваних при зважуванні та атестації ваг.

3. Допустима варіація (постійність) – показань - гранично допустима різниця показань ваг при неодноразовому зважуванні одного й того ж вантажу в стандартних умовах із застосуванням тих самих гирь. Значення варіації характеризує відтворюваність результату зважування та, значною мірою, точність зважування.

4. Чутливість - граничне відношення збільшення відхилення покажчика ваг до збільшення вимірюваної величини. Чутливість визначається числом поділів шкали, на яке відхиляється стрілка терезів, коли на одну з чашок терезів поміщений вантаж масою 1 мг. Виражають чутливість у розподілах шкали на міліграм або зворотною величиною.

Зі збільшенням навантаження на чашки чутливість ваг зменшується, тобто чим більше маса об'єкта, що зважується, тим слабші ваги реагують на зміну маси.

5. Ціна поділу - значення поділу відлікових пристроїв. Часто ціна поділу узгоджується зі значенням припустимої похибки чи варіацією показань ваг.

6. Швидкодія - можлива продуктивність роботи на терезах, тобто можлива кількість зважувань в одиницю часу.

Класифікація ваг

За призначенням лабораторні ваги діляться на технічні (загальнобораторні), аналітичні та спеціальні, а гирі – на гирі загального користування та спеціальні.

Найбільші межі зважування технічних терезів знаходяться в діапазоні 20 г - 50 кг. Найбільш поширені ваги, що мають навантаження 0,2-5 кг, із ціною розподілу 0,05-0,1 г.

Аналітичні ваги застосовують для макро- та мікрохімічних аналізів при зважуванні вищої та високої точності. Залежно від гранично допустимого навантаження та ціни поділу аналітичні ваги поділяються на такі групи:

Спеціальні ваги служать визначення величин, залежних від маси (вагові вологоміри, ваги вимірювання магнітної сприйнятливості та інших.).

Ваги аналітичної групи відносяться до 1 та 2 класу точності, технічні ваги – до 3 та 4 класів. Усереднена наведена похибка зважування для ваг 1 класу – 0,0001%; 2 класи – 0,0005%; 3 класи – 0,001%; 4 класи - 0,01%.

Гірі загального лабораторного користування поділяються на чотири класи. Гірі 1 та 2 класів призначені в основному для аналітичних ваг, 3 та 4 класів – для технічних.

За характером переміщення рухомої системи ваги поділяються на безважальні та важільні. У безважельних вагах рухома система переміщається зворотно-поступально вертикально, тому гирі для врівноважування зважуваного вантажу застосовувати не можна. При користуванні безважільною вагою придатний лише метод безпосередньої оцінки результатів зважування.

Важельні ваги характеризуються поворотом рухомої системи навколо нерухомої або умовно нерухомої осі. Вони бувають гирні (з накладними або вбудованими гирями) та безгірні. Ваги з вбудованими гирями продуктивніші та зручніші, але в них утруднений контроль дійсних значень маси гир.

Важельні ваги розрізняються на кшталт опор вагового важеля і підвісок. Найбільш поширеною жорсткою опорою є подушка, за якою гострою гранню перекочується призма. Терези з такими опорами отримали назву призмінних. Призмінні ваги поділяються на рівноплечі, двопризменні (одночашкові) і квадрантні.

Рівноплечі ваги є, в основному, важелем першого роду, в якому відстані від докладання сил до точки опори рівні (рис. 71). Якщо на ліву чашку ваг помістити вантаж, що має масу М1, то для повернення стрілки Р в початкове положення потрібно помістити на праву чашку деяку кількість гир (з відомою масою). Коли встановиться рівновага, моменти сил, що діють на ліву та праву частини коромисла в точках, на які спираються чашки, на відстані l1 та l2 від цих точок до точки опори, будуть рівними: F1l1 = F2l2.

Так як l1 = l2, то, отже, при досягненні рівноваги F1 = F2. Виникнення сил F1 і F2 пов'язане з тяжінням Землею тіл, що знаходяться на чашках ваг. Сила F1 визначає тяжіння Землі тіла з масою M1, т. е. його вага. Одиниця ваги – ньютон (Н). Ньютон дорівнює силі, що повідомляє тілу масою 1 кг прискорення 1 м/с2 у напрямі дії сили. Вага тіла G пов'язана з його масою співвідношеннями: G = Mg, де М - маса тіла, a g - прискорення вільного падіння. Одиниця маси – кілограм (кг).

З викладеного вище випливає, що ваги - це прилади визначення маси, а чи не ваги.

Рівноплечі коромислові ваги показані на рис. 72. Рівноважне положення ненавантажених терезів називають нульовою точкою, навантажених - точкою рівноваги.

Щоб захистити ребра призм коромисла від пошкоджень та швидкого зношування, всі рухомі частини ваг можуть бути підняті і ребра призм відокремлені від пластин, з якими вони стикаються. Пристосування, що служить для підняття коромисла та сережок, зветься арретиром (ізоліром). Коли вагами не користуються і коли накладають на чашки предмети і різноваги, що зважуються, ваги повинні бути арретовані.

До недавніх пір на коромисло рівноплечих аналітичних ваг наносилися на однаковій відстані один від одного V-подібні западини рейтерної шкали (рис. 73), які спеціальним пристроєм встановлювали гирю-рейтер в 10 або 5 мг. Пересуванням рейтера коромислом можна було визначити масу з точністю до десятих часток міліграма.

У сучасних призмінних терезах є заспокійники коливань стрілки терезів - демпфери. У демпферних терезах за нульову точку і точку рівноваги приймають розподіл шкали, проти якого зупиняється стрілка. У терезів, які не мають демпферів, ці точки визначають методом хитань. Цей метод ґрунтується на вимірі 3-5 послідовних відхилень стрілки. Перші 2-3 коливання після включення ваг не беруть до уваги, а наступні 5 відхилень стрілки в один і інший бік фіксують з точністю до десятих часток за шкалою. Нульову точку розраховують, наприклад, в такий спосіб.

Відхилення вліво: -3,4 та -2,8; середнє значення -3,1.
Відхилення вправо: +4,0, +3,5 та 3,0, середнє значення +3,5.
Знайдемо суму відхилень: +3,5 + (-3,1) = 0,4.
Знайдемо нульову точку: +0,4: 2 = +0,2.

Точність демпферних терезів того ж порядку, що і точність звичайних терезів.

Двопрізменні (одночашкові) ваги зображені на рис. 74. У вихідному положенні всі вбудовані гирі навантажені на підвіску і важіль урівноважений противагою. Помістивши на вантажоприймальну чашку вантаж за допомогою спеціального механізму гіронакладення, з рейки знімають таку кількість вбудованих гирь, щоб їх сумарна маса приблизно відповідала масі вантажу. Різниця між масою вантажу та масою знятих гир визначається за показаннями відлікового пристрою. Двопрізменні одночашкові ваги використовуються переважно як аналітичні ваги. Переваги цієї конструкції ваги полягають у тому, що робота завжди ведеться при постійному навантаженні на коромисло, а в цьому випадку постійні і чутливість вагів і точність зважування.

Квадрантні ваги або ваги з верхнім розташуванням вантажоприймальної чаші (рис. 75) є різновидом двопризменных.

Важельні ваги з опорами на пружно-деформованих елементах випускаються для зважування не великих мас. До них відносяться торсіонні ваги та пружинні важільні ультрамікроваги.

Загальнолабораторні рівноплечі ваги

Загальнолабораторні рівноплечі ваги – технічні ваги переважно 3 та 4 класів точності – служать для зважування відносно великих мас. Вони можуть бути укладені в засклену вітрину і забезпечені гирьовим механізмом із вбудованими гирями, а можуть бути підвішені на стійку, закріплену на підставці, без гиревого механізму. Найпростішим типом рівноплечих ваг із двома чашками є ручні, або аптечні, ваги.

Технохімічні ваги типу ВЛТ-200г (Т-200) та ВЛТ-1кг (Т-1000) представлені на рис. 76. При зважуванні поворотом ручки арретира ваги наводять у робоче становище. Допустима похибка для терезів ВЛТ-200г ±60 мг, для ВЛТ-1кг ±200 мг.

Більш досконалі технохімічні ваги типу ВЛР-1кг складаються з рівноплечого коромисла зі стрілкою, колонки з опорною подушкою, ізолюючого пристрою та двох вантажоприймальних чашок, підвішених на кінцевих призмах коромисла. Ваги забезпечені масляним заспокоювачем коливань коромисла та пристроєм для механічного гиреналожения вбудованих гирь (від 10 до 990 мг).

Перед зважуванням необхідно переконатися, що ваги правильно встановлені. У разі потреби за допомогою гвинтових ніжок ваги встановлюють горизонтально. Потім потрібно перевірити відхилення стрілки і досягти повного поєднання її з контрольним штрихом циферблату шкали.

У Останніми рокамирівноплечі технічні двочашкові ваги типу ПЛТ були значно модернізовані та здійснено серійний випуск ряду нових моделей ваг типу ПЛР, 2 класи точності (з похибкою ±10 мг), вантажопідйомністю 1, 10, 20 та 50 кг, ціною розподілу шкали 10 мг.

Ваги ВЛР поміщені у засклений футляр із дверцятами на двох боках. На верхньому кінці колонки знаходиться подушка, на яку спирається рубом середня призма коромисла. В основі колонки укріплений масляний заспокоювач. У кінцях коромисла у спеціальних сідлах закріплені призми, на які навішуються сережки з вантажними чашками. На планку, скріплену з правою сережкою, за допомогою гирьового механізму навішуються і знімаються кільцеві гирі (від 100 до 900 мг і від 10 до 90 мг), пов'язані з великим та малим лімбом.

На середині коромисла укріплена стрілка, а внизу колонки розташована шкала, за якою перевіряється рівновага ваги. Під основою ваг змонтовано ізолюючий пристрій (арретир). Відкривати і закривати арретир треба обережно, плавним обертанням маховичка в той момент, коли стрілка терезів проходить повз нульовий поділ шкали.

Загальнолабораторні квадрантні ваги

В останні роки великого поширення набули квадрантні ваги, які вигідно відрізняються швидкістю дії. Це двопризменні ваги з верхнім розташуванням чашки. Заспокійник магнітних коливань. Є оптичний пристрій та екран, яким проводиться відлік результатів зважування. Накладення та знімання накладних гир здійснюється ручкою, розташованою на металевому корпусі ваг. Терези включаються в мережу змінного струму через вбудований трансформатор, укріплений під вітриною ваг.

Квадрантні ваги призначаються визначення маси різних речовин і матеріалів під час проведення лабораторних технічних аналізів і препаративних робіт.

Принцип дії терезів заснований на врівноважуванні моменту сил, створюваного вимірюваною масою, відхиленням квадранта та вбудованими гирями.

В даний час випускаються шість модифікацій лабораторної квадрантної ваги 4 класу ВЛКТ і ВЛК з межами зважування від 160 до 10000 г.

Ваги ВЛКТ (рис. 77) мають механізм компенсації тари, який дозволяє підвищити продуктивність зважування та призначений для встановлення шкали на нульову позначку після розміщення тари на чашці терезів.

Значення вимірюваної маси тіла, що знаходиться на чашці терезів, знаходять підсумовуванням показань на оптичній шкалі і на лічильнику. Число сотень або тисяч грамів відраховується за лічильником, у вікні якого з'являються цифри 0, 1, 2, 3 і 4, залежно від маси гир, знятих з підвіски.

Зважування на технічній вазі

Ваги встановлюють на стійких стійких столах в робочому приміщенні лабораторії строго вертикально по схилу. Перед зважуванням перевіряють, чи правильно встановлені ваги, після чого опускають арретир коромисло і спостерігають коливання стрілки за нижньою шкалою. Якщо стрілка відхиляється від нуля на те саме число поділів вправо і вліво, вагами можна користуватися. В іншому випадку рівновага ваг досягається за допомогою балансувальних гайок коромисла.

Масу, що зважується, поміщають на лівий майданчик ваг, гирі грамового набору - на праву, а гирі міліграмового набору навішуються гирьовим механізмом.

Масу речовини краще визначати методом подвійного зважування, який полягає в наступному: на ліву чашку ваг поміщають предмет, що зважується, а на праву - гирі до встановлення стрілки ваг на нульову позначку шкали. Після цього предмет, що зважується, переносять на праву чашку, а гирі - на ліву. Якщо одна з чашок буде переважувати іншу, то, додаючи або знімаючи різновиги, знову встановлюють точку рівноваги. Дійсна маса предмета, що зважується, дорівнює середньому арифметичному результатів цих двох зважувань. По закінченні зважування з чашок ваг видаляють предмет, що зважується, прибирають гирі і різновески, укладаючи їх у встановленому порядку у футляр.

Аналітичні ваги

Ще більшою мірою, ніж технічні та технохімічні ваги, піддавалися останніми роками модернізації ваги аналітичної групи. Водночас у багатьох хімічних лабораторіях ще успішно використовуються рівноплечі рейтерні ваги без демпферів - ваги періодичного гойдання, не забезпечені вбудованими гирями. Особливість роботи на терезах періодичного гойдання полягає у визначенні їх нульової точки. Коромисло, звільнене від арретиру, починає здійснювати коливання, що поступово згасають. Нульову точку та точку рівноваги визначають методом багаторазових відхилень стрілки коромисла. Перед визначенням нульової точки рейтер має бути знято з коромисла, якщо нуль знаходиться в центрі коромисла, або встановлений на нулі, якщо нуль на лівому кінці коромисла.

Щоб визначити чутливість ваги, встановлюють точку рівноваги при різних навантаженнях. Для цього після встановлення нульової точки поміщають на коромисло рейтер (при аретованих вагах) так, щоб він показував 1 мг, опускають арретир і визначають точку рівноваги.

Наприклад, якщо нульова точка терезів дорівнює +0,2 поділу, а точка рівноваги при навантаженні на праву чашку в 1 мг +3,8 поділів, то чутливість терезів знаходять, поміщаючи на обидві чашки послідовно по 5, 10, 20, 30, 40 , 50 та 100 р. Отримані результати наносять на графік.

При користуванні рейтерною демпферною вагою визначення маси за допомогою вбудованих або накладних гир виробляють лише до 10 або 5 мг (тобто до маси рейтера). Подальше врівноважування виробляють за допомогою рейтера, який встановлюють лише до найближчого рівноваги цілого міліграма. Якщо не потрібна точність зважування, що перевищує 0,1 мг, десяті частки міліграма знаходять пересуванням рейтера коромислом. При необхідності більш точного зважування рейтер встановлюють як і в попередньому випадку, а десяті та соті частки міліграма знаходять по різниці між нульовою точкою та знайденою точкою рівноваги на підставі певної чутливості ваг для даного навантаження.

Нехай, наприклад, нульова точка ваги дорівнює +0,5; точка рівноваги ваг при навантаженні 14,3300 г на правій чашці та рейтера на розподілі 3 мг дорівнює +2,0; чутливість ваги при навантаженні в 14,5 г дорівнює 4 поділам на 1 мг. Очевидно, що предмет, що зважується, повністю не врівноважений. Якщо рейтер буде перенесений на поділ 4 мг, то точка рівноваги зрушить на 4 поділи вліво, тобто виявиться рівною -2,0. Щоб точка рівноваги збіглася з нульовою точкою (+0,5), рейтер треба пересунути на (2,0 - 0,5)/4,0 = 0,38 поділів, тобто на 0,38 мг. Отже, маса предмета, що зважується, виявиться рівною 14,3300 г (на чашці ваг) + 0,00038 г (показання рейтера) - 14,33038 г.

У багатьох лабораторіях використовуються двочашкові рівноплечі лабораторні аналітичні ваги ВЛА-200 г-М (АД-200) з такими основними характеристиками: найбільше припустиме навантаження 200 г; діапазон виміру за оптичною шкалою ±10 мг; похибка через нерівноплечність коромисла трохи більше 2 мг. Управління гирями здійснюється за допомогою лімбів. При обертанні малого лімба відбувається навішування чи зняття десятків міліграмів, при обертанні великого – сотень міліграмів. Лімби обертаються незалежно один від одного. Вмикання та вимикання ваги проводиться ручкою, одягненою на валик арретира, винесеного на передню стінку основи.

В даний час промисловість випускає головним чином двочашкові рівноплечі ваги типу ВЛР, наприклад ваги класу точності ВЛР-200г і ВЛР-20г. Ваги ВЛР-20г, що замінюють напівмікроаналітичні ваги ВЛМ-20г-М, відрізняються великою чутливістю та меншими габаритними розмірами. На базі ваги ВЛР-200г з електронною приставкою випускаються електронні ваги ВЛЕ-200г.

Технічні дані ваг ВЛР-200г (рис. 78) та ваг ВЛР-20г наведені нижче:

При користуванні вагами типу ВЛР-200г, в першу чергу, включають освітлювач в мережу, після чого, не відкриваючи дверцят шафи ваг, обережно повертають до кінця диск арретира. При цьому електрична лампочка, що автоматично загоряється, висвітлює на екрані вейтографа збільшене зображення мікрошкали, прикріпленої до стрілки ваг. Якщо ваги не навантажені, нуль шкали повинен точно збігатися з вертикальною межею на екрані (ризикою). В іншому випадку збіг досягається обертанням гвинта, що знаходиться зовні на нижній дошці ваг над диском арретира. Потім вантаж поміщають на ліву чашку терезів, а на праву - грамові гирі з набору гир до ваг; у своїй знаходять масу числа цілих грамів. Зачиняють дверцята шафи; повертаючи малий лімб із десятими частками грама, поєднують нерухомий покажчик із різними цифрами диска. При кожному повороті диска необхідно заздалегідь арретувати ваги. Встановивши число десятих часток грама, знаходять соті частки грама за допомогою великого лімбу. Далі диск арретира повертають вщерть і, після припинення коливань стрілки коромисла, роблять відлік положення вертикальної лінії за шкалою на екрані. Великі поділки цієї шкали, що відповідають міліграмам, позначені цифрами зі знаком "+" або "-". Плюс показує, що величину зробленого відліку потрібно додати до маси поміщених на ваги різноваг, а мінус - відняти.

Після закінчення зважування записують результат, знімають з ваги зважений предмет і розноваги. Щоб звільнити коромисло від вбудованих гирь, обертають дискові рукоятки до тих пір, поки нерухомий покажчик не сумісний з нульовим поділом обох дисків.

Крім рівноплечих аналітичних ваг типу ВЛР промисловість випускає одноплечі ваги 2 класу типу ВЛДП-100г (рис. 79). Принцип зважування на двопризменных вагах заснований на врівноважуванні моменту, створюваного вантажем, і моменту, що отримується при знятті з підвіски вбудованих гирь. Коромисло терезів є нерівноплечим важелем; на короткому плечі закріплено сідло з вантажоприймальною призмою, а на довгому – відлікова шкала. На вантажоприймальну призму коромисла подушкою спирається сережка, до якої жорстко прикріплена планка для накладання вбудованих гирь. Для зняття та накладання вбудованих гир служить гирьовий механізм. Одночасно зі зняттям гир у трьох лівих вікнах екрана висвічується значення їхньої маси (г). При точному зважуванні коромисло заспокоюють повітряним демпфером; при попередньому – олійного. Ручка введення терезів у робоче положення знаходиться з лівого боку терезів. Попереднє зважування здійснюють поворотом ручки від оператора, точне на оператора. Нульове положення шкали при попередньому зважуванні регулюють ручкою, що перебуває з правої сторонитерезів, вгорі; при точному зважуванні – ручкою внизу. Механізм попереднього зважування призначений визначення маси вбудованих гир. Для зняття відліку за шкалою на екрані є відлікова відмітка у вигляді двох паралельних штрихів.

Результат зважування визначається сумою показань відлікової шкали, лічильників гиревого механізму та ділильного пристрою. Діапазон зважування від 0 мг до 100 мг. Ціна найменшого поділу шкали 0,05 мг. Похибка зважування ±0,065 мг.

Встановлення аналітичних ваг

Встановлення аналітичних терезів починається з вибору приміщення та організації робочого місця хіміка. Приміщення для встановлення ваг 1 та 2 класів повинне складатися з вагової кімнати та препараторської. Одна з умов, що висуваються до вагової кімнати - повна ізольованість її від суміжних лабораторних приміщень.

Для вагової кімнати вибирають сухе світле приміщення. Бажано, щоб воно було розташоване на першому поверсі вікнами на північний бік. У ваговій кімнаті має підтримуватись постійна температура - близько 20°С. Терези потрібно оберігати від впливу теплових та повітряних потоків, а також від вогкості, пилу, шкідливих газів та струсів. Щоб зменшити вплив повітряних та теплових потоків, рекомендується закрити щільними шторами вікна та двері. Вікна мають бути забезпечені подвійними рамами та щільно замазані; вікна та кватирки відкривати не можна. Провітрювати вагове приміщення рекомендується вентилятором і лише тоді, коли не ведеться зважування. Підлога рекомендується покрити лінолеумом, який легко очищається від пилу і є поганим провідником тепла.

Терези слід встановлювати в горизонтальному положенні на особливо міцних постаментах, що оберігають ваги від будь-яких струсів. Не рекомендується переносити терези з місця на місце.

Аналітичні ваги з граничним навантаженням 100 г і більше рекомендують встановлювати на консольний стіл, що складається з бетонної плити, що вільно лежить на гумових або пінопластових прокладках, що амортизують, в обв'язці столу, що лежить на двох металевих кронштейнах, прикріплених до капітальної стіни.

Напівмікроаналітичні ваги доцільно встановлювати на столі з масивними ніжками. Стіл складається з масивної кришки, у раму якої вкладено повсть, залізобетонна мозаїчна плита та лінолеум.

Лампи у ваговій кімнаті повинні висвітлювати шкалу ваг і, разом з тим, не нагрівати коромисла. Найкраще встановлювати лампи денного світла.

У ваговій кімнаті слід вивісити таблицю з основними правилами поводження з вагами.

Необхідно ретельно стежити за чистотою вагової кімнати. Після зважування ваги рекомендується покривати чохлами.

На консольний стіл чи полицю на кронштейнах, де встановлені ваги, не можна нічого ставити. Зліва від столу (полиці) доцільно мати пересувний столик для ексікатора з речовиною, що зважується, і для виробництва записів.

Правила користування аналітичною вагою

1. Навантаження на чашках терезів не повинно перевищувати найбільшого для даного типу терезів. Зважують лише сидячи проти терезів, спираючись руками на кришку столу. Зважуваний предмет беруть пінцетом, щипцями або чистим папером і поміщають на середину лівої чашки. Хімічні речовини зважують у скляному посуді (бюкс, ампула). Не можна розміщувати хімічні речовинибезпосередньо на чашку ваги або зважувати на листочку паперу.

2. Зважуваний предмет повинен мати таку ж температуру, як і ваги. Тому перед зважуванням слід витримувати речовину в ексикаторі поблизу ваг протягом 20-30 хв. Якщо при зважуванні над вагами включають лампу, то це треба зробити за 10-15 хв до початку роботи.

3. Додавати або зменшувати речовину, що зважується, слід тільки поза шафою ваг. Якщо речовина, що зважується, прокидана на чашку ваг або на дно шафки, треба негайно вимести її пензликом.

4. Гірі слід поміщати на праву чашку терезів таким чином, щоб вони знаходилися в центрі чашки. Брати гирі слід пінцетом із кістяними (пластмасовими) наконечниками.

5. Коли речовина, що зважується, або гирки кладуть на чашку терезів або, знімають з них, ваги повинні бути арретовані.

6. Перед кожним зважуванням слід перевіряти, а якщо потрібно, то встановлювати їх нульову точку. Під час спостереження за відхиленням стрілки ваги дверцята шафи повинні бути закриті.

7. При врівноважуванні предмета, що зважується, починають з великих різноваг і потім переходять до дрібніших.

Слід завжди користуватися найменшою кількістю разновесок, наприклад, брати разновеску в 2 р, а чи не дві разновески по 1 р. На чашці терезів разновески повинні лежати у порядку; дрібні розновески не слід класти одна на одну. Великі разновески треба поміщати в центрі чашки, щоб вона не гойдалася.

Помилки зважування та їх усунення

Помилки при точному зважуванні можуть походити від різних причин: від нерівноплечості ваг; від зважування у повітрі, а чи не в порожнечі; від зміни маси тіл у процесі зважування внаслідок коливань температури, вологості та тиску повітря; від неточних значень мас гир; від інструментальних похибок.

Помилки від нерівноплечості терезів переважно виникають при методі простого зважування на терезах періодичного гойдання. Однак поправки на нерівноплечність не завжди потрібні. Так, при визначенні процентного складу речовини (в % (мас.)), коли зважування аналізованої речовини та її вагової форми виробляють на одних і тих же вагах і коли речовини, що зважуються, поміщені на одну і ту ж чашку, відносна помилка при обох зважуваннях буде приблизно однаковою. Але коли потрібно визначити абсолютну масу предмета з точністю, що перевищує 0,1 мг, доводиться вдаватися до методів зважування, що виключає поправки на нерівноплечність, наприклад методу заміщення.

Метод заміщення Борда полягає в наступному. Вимірювану масу поміщають на праву чашку терезів і врівноважують будь-якою тарною масою на лівій чашці. Визначають положення рівноваги E1. Потім з правої чашки знімають вимірювану масу, не знімаючи тари з лівої, і замість знятої маси накладають гирі в такій кількості, щоб отримати можливість відліку за шкалою, і визначають положення рівноваги E2. Результат виміру дорівнює масі накладених гир плюс відлік за шкалою і визначається за формулою (Е1 - E2) S, де S - чутливість ваг.

Метод заміщення, запропонований Д. І. Менделєєвим, полягає в тому, що на одну з чашок поміщають гирі в кількості, що відповідає граничному навантаженню терезів, і врівноважують ваги тарним вантажем. Тіло, що зважується, поміщають на чашку з гирями і знімають таку кількість гир, щоб ваги прийшли в положення вихідної рівноваги. Значення маси тіла, що зважується, визначається як алгебраїчна сума маси знятих з чашки гир і показань за шкалою ваг. Цей метод покладено основою принципу дії двопризменных одноплечих ваг.

Помилки, викликані зважуванням у повітрі, випливають із загальновідомого фізичного закону, що кожне тіло, занурене в рідину (газ), втрачає у своїй вазі стільки, скільки важить витіснена ним рідина (газ). Всі тіла, отже, у повітрі важать менше, ніж у порожнечі. Звичайне зважування у повітрі призводило б до правильному результату, якби гирі втрачали у своїй масі стільки ж, скільки втрачає тіло, що зважується. Однак аналітичну різновагу зазвичай виготовляють з нержавіючої сталі (р = 8,0 г/см3) або з латуні (р = 8,4 г/см3), а міліграмові разновески - з алюмінію (р = 2,7 г/см3). Якщо щільність тіла, що зважується, менше щільності гир, то тіло витісняє більше повітря, ніж гирі і, отже, у повітрі воно важить менше, ніж у порожнечі. Розмір помилки зазвичай вбирається у 0,04-0,05%.

Помилки, спричинені зміною маси тіл у процесі зважування, можуть відбуватися внаслідок поглинання або втрати вологи, випаровування летких речовин, зміни температури, неуважності та неакуратності експериментатора. Ці помилки можуть бути усунені зважуванням речовин по різниці в скляному посуді, що герметично закривається, малого обсягу. При зважуванні по-різному положення нульової точки можна не враховувати.

Похибки маси гир залежать від ступеня точності припасування їх маси до номінального значення, похибки атестації та від незворотних змін маси в міжперевірочному періоді, в основному через корозію. Помилки, пов'язані з неточністю мас використовуваних гирь, можна усунути звірянням їх з масою зразкових гирь на тих вагах, на яких будуть з ними працювати.

Мікро- та ультрамікроваги

Для особливо точних вимірювань невеликих мас під час проведення фізико-хімічних досліджень та мікроаналізів використовують точні важільні та безважільні ваги різних конструкцій.

Випускаються важільні пружинні ваги з граничним навантаженням від 20 до 100 мг, з ціною розподілу 10 мінус 7 - 10 мінус 5 мг (ВЛУ-20мг і ВЛУ-100мг). Принцип дії цих ваг заснований на врівноважуванні моменту, що створюється масою, що вимірюється, закручуванням кварцової розтяжки. За конструкцією це ваги на розтяжках з рівноплечим коромислом та нульовим методом зважування. Коромисло поміщено у спеціальний контейнер, що оберігає його від дії повітряних потоків і водночас служить теплорозподільником. Чашка з вантажем, що зважується, виноситься з колонки коромисла в бічний відсік вітрини маніпулятором, який зблокований з механізмом відкривання і закривання колонок. Відлік результатів вимірювання проводиться за шкалою вимірювального лімбу, ціна розподілу якої становить 0,00032 мг (ВЛУ-20мг) та 0,0005 мг (ВЛУ-100мг). Час заспокоєння коливань коромисла близько 1,5 хв.

Мікроаналітичні ваги ВЛМ-1г призначаються для зважування дорогоцінного каміння та металів, а також для різних речовин при мікрохімічних аналізах підвищеної точності. Ваги мають рівноплечі коромисла з двома підвісками та чашками. Повне механічне гиреналожение здійснюється двома гиревими механізмами. Ваги мають механізм винесення лівої чашки. Діапазон виміру за оптичною шкалою ±1 мг. Ціна поділу оптичної шкали 0,01 мг. Похибка зважування ±0,07 мг.

Для швидкого визначення маси дуже малих кількостей речовин часто використовують торсіонні (пружинні) ваги (рис. 80). Вони відрізняються від квадрантних тим, що вантажоприймальна чашка в них укладена у вітрину і забезпечена арретирним пристроєм. Торсійні ваги випускаються з різними межами зважування. У лабораторній практиці найчастіше використовують модель ВТ-500. Гранично допустиме навантаження ваги 500 мг, а найменше - 10 мг. Абсолютна похибка показань у будь-якій відмітці шкали не більше ±1 мг.

Вимірювальний елемент у торсіонних вагах - пружина, натягом якої при закручуванні врівноважується проба, що зважується. Кут закручування пружини пропорційний масі проби, що зважується, тому шкала ваг проградуйована в одиницях маси.

При користуванні торсіонними вагами ВТ-500 їх встановлюють за рівнем 1 за допомогою опорних гвинтів 2, після чого звільняють коромисло 3 пересуванням вправо закріплювального важеля 4. Покажчик маси 5 встановлюють на нуль за допомогою важеля вага рівноваги. або ж наводиться в це положення тарировочной головкою, що знаходиться на зворотному боці ваги в центрі. Потім закріплюють коромисло, пересуваючи закріплювальний важіль ліворуч, і приступають до зважування. Для цього відкривають запобіжну кришку 8, на гачок коромисла 9 підвішують вантаж, що зважується, і знову закривають кришку. Коромисло звільняють, пересуваючи важіль 4 праворуч. Повертаючи важіль 6 вліво, переміщують покажчик 5 доти, поки покажчик 7 не встановиться точно на межі рівноваги. У такому положенні покажчик 5 показує на шкалі величину маси вантажу, що вимірювається. Після зважування закріплюють коромисло, пересуваючи ліворуч ліворуч 4, відкривають кришку 8, знімають з гачка вантаж і закривають кришку. Важель 6 переміщують праворуч, встановлюють покажчик 5 на нуль - і ваги готові для наступного зважування.

Мета роботи - навчитися користуватися важелевими вагами та визначати масу тілз їх допомогою.

Прилади та матеріали: ваги, гирі, кілька невеликих тіл різної маси, баночка, дріб або сухий чистий пісок.

Вказівки до роботи

Прочитайте програму «Правила зважування».
Дотримуючись правил зважування, виміряйте масу декількох твердих тілз точністю до 0,1м.

Додаткове завдання

Існує особливий спосіб зважування, званий способом тарування. При зважуванні цим способом на ліву чашку ваг кладуть, предмет, масу якого хочуть визначити. На праву чашку ставлять баночку, в яку насипають сухий пісок або дрібний дріб доти, Поки ваги не прийдуть в рівновагу. Потім предмет знімають з лівої чашки ваги і замість нього ставлять гирі і з їх допомогою приводять ваги в рівновагу. Маса цих гир дорівнюватиме масі предмета. Спосіб тарування можна досить точно виміряти масу тіла і на кілька засмучених вагах.

Перевірте це з досвіду. Покладіть на ліву чашку терезів дробинку або грудочку паперу, рівновага терезів від цього порушиться - терези вийдуть з рівноваги. Виміряйте маси наявних у вас тіл способом тарування та порівняйте їх із результатом, отриманимпри зважуванні на врівноважених терезах.

Подумайте та поясніть, чому способом тарування можна досить точно виміряти масу тіла і на трохи розстроєних вагах.

Правила зважування

Перед зважуванням необхідно переконатись, що ваги правильно врівноважені. При необхідності для встановлення рівноваги на легшу чашку необхідно покласти смужки паперу, картону тощо.
Тіло, що зважується, кладуть на ліву чашку терезів, а гирі - на праву.
Щоб уникнути псування ваг тіло, що зважується, і гирі потрібно опускати на чашкиобережно, не гублячи їх навіть із невеликої висоти.
Не можна зважувати тіла важчі, ніж зазначене на терезах граничне навантаження.
На чашки ваги не можна класти мокрі, брудні, гарячі тіла, насипати без використання підкладки порошки, наливати рідини.
Дрібні гирі потрібно брати лише пінцетом (рис. 310).

Поклавши тіло, що зважується, на ліву чашку, на праву кладуть гирю, що має масу, трохи більшу, ніж маса тіла, що зважується ( підбирають на око з подальшою перевіркою). При недотриманні цього правила нерідко трапляється, що дрібних гир не вистачає і доводиться зважування починати спочатку.

Якщо гиря перетягне чашку, її ставлять назад у футляр, якщо ж не перетягне - залишають на чашці. Потім те ж роблять з наступною за значенням гирей і так далі, доки не будедосягнуто рівноваги.

Врівноваживши тіло, підраховують загальну масу ваг, що лежать на чашці терезів. Потім переносять гирі з чашки терезів у футляр.

Лабораторна робота №3 сторінка 161

Мета роботи: навчитися користуватися важелями і з їх допомогою визначати масу тіл.

Прилади та матеріали: ваги з різновагами, кілька невеликих тіл різної маси.

Зважування – спосіб виміру маси за допомогою ваг.

Інші одиниці маси:

1 т = 1000 кг

1 ц = 100 кг

1 г = 0,001 кг

1 мг = 0,000 001кг

Правила техніки безпеки.

1.Будьте обережні з вагами. Дотримуйтесь правил зважування.

2.На столі не повинно бути сторонніх предметів.

3.Встановіть ваги посередині столу.

4.Не втрачайте гирки та разновесы, тим більше, не кладіть їх у рот!

З правилами ознайомлений. Зобов'язуюсь виконувати . ______________________

/Підпис учня/

Правила зважування.

Перед зважуванням необхідно переконатись, що ваги врівноважені. При необхідності для встановлення рівноваги на легшу чашку ваги потрібно покласти смужки паперу, картону і т.п.
Тіло, що зважується, кладуть на ліву чашку терезів, а гирі – на праву

Правила зважування.

3. Щоб уникнути псування терезів тіло, що зважується, і гирі потрібно опускати на чашки обережно, не гублячи їх навіть з невеликої висоти.

4. Не можна зважувати тіла важчі, ніж зазначене на терезах граничне навантаження. (200г.)

Правила зважування.

5. На чашки ваги не можна класти мокрі, брудні, гарячі тіла, насипати без використання підкладки порошки, наливати рідини.

6. Дрібні гирі потрібно брати лише пінцетом.

Правила зважування.

7. Поклавши тіло, що зважується, на ліву чашку, на праву кладуть гирю, що має масу, трохи більшу, ніж маса тіла, що зважується (підбирають на око з подальшою перевіркою). При недотриманні цього правила нерідко трапляється, що дрібних гир не вистачає і доводиться зважування починати спочатку. Якщо гиря перетягне чашку, її ставлять назад у футляр, якщо ж не перетягне – залишають на чашці. Потім те саме роблять з наступною гирею меншої маси і т.д., поки не буде досягнуто рівноваги.

Врівноваживши тіло, підраховують загальну масу гир, що лежать на чашці терезів. Потім переносять гирі з чашки терезів у футляр.

Перевіряють, чи всі гирі покладені у футляр, чи кожна з них на призначеному для неї місці.

Тренувальні завданнята питання

Яка фізична величина визначається за допомогою важелів? ____________________

2.В яких одиницях вона вимірюється (назвіть усі)?

________________________________

3.Виконайте вправи:

8,4 т = _______ кг

0,5 т =________ кг

125 т =________ кг

500 мг = ________ г

120мг =_________ г

60мг = _________ г

4.100 г +20 г + 2 г + 1 г +500 мг + 200 мг =___г

20 г + 10 г + 1 г +200 мг + 100 мг =_________г

5.На яку чашку кладуть:

тіло, що зважується? на ____________

гирі? на ________________

6. Що необхідно зробити на важелях перед зважуванням?_____________

Хід роботи.

1. Дотримуючись правил зважування, виміряйте безліч кількох твердих тіл з точністю до 0,1 г.

Хід роботи.

2. Результати вимірів запишіть у таблицю.

№ досвіду

Назва тіла

Маса тіла

m , г

Кубик кр

Маса тіла

m , кг

Маса тіла на ел.вагах m , г

Висновок:

я навчився користуватися важільними вагами і з їх допомогою вимірювати масу різних тіл з точністю до …….

Додаткове завдання.

Які гирки зі шкільного набору необхідно покласти на чашку навчальних ваг, щоб врівноважити шматочок цукру, що лежить на іншій чашці, масою 10,50г? (Набір гир: 10г, 5г, 5г, 20мг, 20мг, 10мг).
Виразіть у кілограмах масу тіл: 3,5т; 0,25т; 150г; 15г.
Скільки грамів міститься у 7,5 кг?
Масу позначають буквою ……….
100г + 20 г + 2г + 1г + 500мг + 200мг =….

Домашнє завдання

§19, 20

Вправа №6 (1, 2, 3)

Мета роботи:

Прилади та матеріали:

ПРАВИЛА ЗВАЖУВАННЯ

В яких одиницях вона вимірюється (перелічіть усі)?

_____________________________________________________________

Виконайте вправи:

8,4 т = ___________ кг 500 мг =____________ г

0,5 т = ___________ кг 120 мг = ____________ г

125 г= ___________ кг 60 мг = _____________ г

100 г+ 20 г + 1 г 500 мг + 200 мг = ___________________________ г

20 г+ 10 г +1 г + 200 мг + 100 мг = ___________________________ г

На яку чашку терезів кладуть:

тіло, що зважується?____________________

гирі?____________________________

ХІД РОБОТИ

№ досвіду

Назва тіла

Гірі

Маса тіла, г

Висновок:____________________________________________________________

Лабораторна робота № 3 «Вимір маси тіла на важелях».

Мета роботи:навчитися користуватися важелями і з їх допомогою визначати масу тіл.

Прилади та матеріали:ваги, гирі, кілька невеликих тіл різної маси.

ПРАВИЛА ЗВАЖУВАННЯ

Перед зважуванням необхідно переконатись, що ваги врівноважені. При необхідності для встановлення рівноваги на легшу чашку необхідно покласти смужки паперу.

Тіло, що зважується, кладуть на ліву чашку терезів, а гирі - на праву.

Щоб уникнути псування терезів тіло, що зважується, і гирі потрібно опускати на чашки обережно, не втрачаючи їх навіть з невеликої висоти.

Не можна зважувати тіла важчі, ніж зазначене на терезах граничне навантаження.

На чашки ваги не можна класти мокрі, брудні, гарячі тіла, наливати рідини, насипати порошки без використання підкладки.

Дрібні гирі та разновесы треба брати пінцетом.

Поклавши тіло, що зважується, на ліву чашку, на праву кладуть гирю, що має масу, наближену до маси тіла (на око).

Якщо гиря перетягне чашку, її ставлять назад у футляр, якщо ні – залишають на чашці. Потім підбирають таким же чином гирі меншої маси, доки не буде досягнуто рівноваги.

Врівноваживши тіло, підраховують загальну масу гир, що лежать на чашці терезів. Потім переносять гирі у футляр.

ТРЕНУВАЛЬНІ ЗАВДАННЯ І ПИТАННЯ

Яка фізична величина визначається за допомогою важелів? маса

В яких одиницях вона вимірюється (перелічіть усі)? У СІ – кг, у л/р – г

Виконайте вправи:

8,4 т = 8400 кг 500 мг = 0,5 г

0,5 т = 500 кг 120 мг = 0,12 г

125 г= 0,125 кг 60 мг = 0,06 г

100 г+ 20 г + 1 г 500 мг + 200 мг = 121, 7 г

20 г+ 10 г +1 г + 200 мг + 100 мг = 31,3 г

На яку чашку терезів кладуть:

тіло, що зважується? ліву

гирі? праву

Що потрібно зробити на важелях перед зважуванням?

ХІД РОБОТИ

Знаючи правила зважування, виміряйте масу кількох невеликих тіл із точністю до 0,1 г.

Результати вимірів запишіть у таблицю:

№ досвіду

Назва тіла

Гірі, якими тіло було врівноважено

Маса тіла, г

Висновок: маса тіла приблизно дорівнює сумі мас грузиків, що врівноважують ваги.