物理學(xué)是以物質(zhì)和能量的性質(zhì)和性質(zhì)為中心的科學(xué)分支:本質(zhì)上,研究從亞原子粒子到宇宙本身的物理存在的一切。這些屬性之一是質(zhì)量。在這篇文章中,我們將了解如何在物理實(shí)驗(yàn)室和教室中使用天平。
物質(zhì)最基本的特性之一是質(zhì)量,它是在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)分析天平和精密天平測(cè)量的。但是天平不是測(cè)量重量嗎?嗯,是的,也不是(或至少,不完全是)。
術(shù)語(yǔ)“質(zhì)量”和“重量”通??梢曰Q使用,但雖然它們非常相似,但區(qū)別在于質(zhì)量衡量的是物體中的物質(zhì)數(shù)量,與重力無(wú)關(guān),而重量衡量的是物體上的重力。
例如,在地球上,一個(gè)體重 50kg的人。將有 50 kg的質(zhì)量。但是在月球上,雖然它們的質(zhì)量不會(huì)改變,但它們的重量只有 8.25kg。因?yàn)樵虑蛏系闹亓κ堑厍虻牧种?。由于絕大多數(shù)物理實(shí)驗(yàn)都是在地球上進(jìn)行的,因此在本博客中這些術(shù)語(yǔ)可以互換使用。
對(duì)于許多物理實(shí)驗(yàn),可讀性或 1g 或 0.1g 就足夠了,使精密天平成為實(shí)驗(yàn)室和教室的理想選擇。精密天平通常包含簡(jiǎn)化復(fù)雜稱重程序(如密度和單位重量測(cè)定)的軟件。
有些實(shí)驗(yàn)可能需要更高或更低的精度(例如,可以在某些天平上以牛頓為單位測(cè)量力,因此可以接受較低的精度),因此在選擇天平時(shí),了解您的需求很重要(權(quán)衡取舍更精細(xì)的準(zhǔn)確性是更低的容量)以及您將執(zhí)行什么樣的實(shí)驗(yàn)。
與許多科學(xué)分支一樣,質(zhì)量控制和可追溯性非常重要,因此許多實(shí)驗(yàn)室天平符合良好實(shí)驗(yàn)室規(guī)范 (GLP)指南,并在數(shù)據(jù)導(dǎo)出中包含時(shí)間、日期和天平識(shí)別等信息。
可以(并且顯然已經(jīng))寫(xiě)過(guò)有關(guān)物理科學(xué)家和教授進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)類型的書(shū)籍,但我們將專注于一個(gè)更集中的主題:實(shí)驗(yàn)室天平可以在物理實(shí)驗(yàn)室中使用的一些方式。
當(dāng)然,天平在物理學(xué)中的主要用途涉及測(cè)量質(zhì)量和重量。這些屬性可以看作是一個(gè)起點(diǎn),這會(huì)導(dǎo)致其他屬性,包括體積和密度。測(cè)量力也是實(shí)驗(yàn)室天平的常見(jiàn)用途。
使用天平計(jì)算體積(通常是物理實(shí)驗(yàn)的一部分)很簡(jiǎn)單,無(wú)論被測(cè)物質(zhì)是固體還是液體。
固體在空氣中稱重,然后懸浮在像水這樣的液體中,看看有多少液體被排出:排出的液體量告訴你體積。對(duì)于液體,可以將它們倒入量筒中并稱重。
計(jì)算密度經(jīng)常出現(xiàn)在物理學(xué)中。為什么密度很重要?密度可以告訴您物質(zhì)的純度(這對(duì)于珠寶商驗(yàn)證貴金屬的含量或硬幣收藏家試圖確定一件物品是否真實(shí)有用),或者它可以告訴您物質(zhì)的特性(包括它的浮力)。
如何用實(shí)驗(yàn)室天平測(cè)量密度?由于密度定義為每單位體積的質(zhì)量,因此您首先需要了解物質(zhì)的體積,如上所述。
一旦您知道物質(zhì)的體積,您就可以手動(dòng)確定密度或使用像大盤(pán)精密天平這樣的天平,它可以使用內(nèi)置應(yīng)用程序和可選的密度套件為您計(jì)算它。密度套件包括一個(gè)溫度計(jì)、一個(gè)用于測(cè)量所用液體溫度的支架、一個(gè)燒杯、一個(gè)燒杯支架和一個(gè)更換盤(pán)組件,用于測(cè)量液體和空氣中的樣品。
通過(guò)添加一個(gè)下稱重掛鉤,可以執(zhí)行低于天平的稱量,允許用戶稱量對(duì)于稱量室來(lái)說(shuō)太大的樣品。