Εύρεση η ένταση του α δοκιμαστικό σωλήνα ή σωλήνα NMR είναι ένας κοινός υπολογισμός χημείας, τόσο στο εργαστήριο για πρακτικούς λόγους όσο και στην τάξη για να μάθουν πώς να μετατρέπουν μονάδες και αναφέρουν σημαντικά στοιχεία. Εδώ είναι τρεις τρόποι για να βρείτε την ένταση.
Υπολογίστε την πυκνότητα χρησιμοποιώντας τον όγκο ενός κυλίνδρου
Ένας τυπικός δοκιμαστικός σωλήνας έχει στρογγυλεμένο πυθμένα, αλλά οι σωλήνες NMR και ορισμένοι άλλοι δοκιμαστικοί σωλήνες έχουν ένα επίπεδο πάτο, οπότε ο όγκος που περιέχεται σε αυτούς είναι ένας κύλινδρος. Μπορείτε να πάρετε μια εύλογα ακριβή μέτρηση του όγκου, μετρώντας την εσωτερική διάμετρο του σωλήνα και το ύψος του υγρού.
- Ο καλύτερος τρόπος μέτρησης της διαμέτρου ενός δοκιμαστικού σωλήνα είναι η μέτρηση της ευρύτερης απόστασης μεταξύ των εσωτερικών γυάλινων ή πλαστικών επιφανειών. Εάν μετρήσετε σε όλη τη διαδρομή από άκρη σε άκρη, θα συμπεριλάβετε τον ίδιο τον δοκιμαστικό σωλήνα στις μετρήσεις σας, κάτι που δεν είναι σωστό.
- Μετρήστε τον όγκο του δείγματος από το σημείο εκκίνησης στον πυθμένα του σωλήνα στη βάση του μηνίσκου (για τα υγρά) ή στο άνω στρώμα του δείγματος. Μην μετράτε τον δοκιμαστικό σωλήνα από το κάτω μέρος της βάσης μέχρι εκεί που τελειώνει.
Χρησιμοποιήστε το τύπος για τον όγκο ενός κυλίνδρου για να εκτελέσετε τον υπολογισμό:
V = πr2h
όπου V είναι όγκος, π είναι pi (περίπου 3.14 ή 3.14159), r είναι η ακτίνα του κυλίνδρου και h είναι το ύψος του δείγματος
Η διάμετρος που μετρήσατε είναι διπλάσια από την ακτίνα (ή η ακτίνα είναι η μισή διάμετρος), οπότε η εξίσωση μπορεί να ξαναγραφεί:
V = π (1/2 d)2h
όπου d είναι η διάμετρος
Παράδειγμα υπολογισμού όγκου
Ας πούμε ότι μετράτε ένα σωλήνα NMR και βρείτε τη διάμετρο να είναι 18,1 χιλιοστά και το ύψος να είναι 3,24 εκατοστά. Υπολογίστε την ένταση. Αναφέρετε την απάντησή σας στο πλησιέστερο 0,1 ml.
Πρώτον, θα θέλετε να μετατρέψετε τις μονάδες έτσι ώστε να είναι οι ίδιες. Χρησιμοποιήστε το cm ως μονάδες σας, επειδή ένα κυβικό εκατοστό είναι ένα χιλιοστόλιτρο! Αυτό θα σας εξοικονομήσει πρόβλημα όταν έρθει η ώρα να αναφέρετε τον όγκο σας.
Υπάρχουν 10 mm σε 1 cm, έτσι ώστε να μετατρέψετε 18,1 mm σε cm:
διάμετρος = (18,1 mm) x (1 cm / 10 mm) [σημειώστε πώς mm ακυρώνεται]
διάμετρος = 1,81 cm
Τώρα, συνδέστε τις τιμές στην εξίσωση όγκου:
V = π (1/2 d)2h
V = (3.14) (1.81 cm / 2)2(3.12 cm)
V = 8,024 cm3 [από την αριθμομηχανή]
Επειδή υπάρχει 1 ml σε 1 κυβικό εκατοστό:
V = 8,024 ml
Αλλά, αυτό είναι μη ρεαλιστική ακρίβεια, λαμβάνοντας υπόψη τις μετρήσεις σας. Αν αναφέρετε την τιμή στο πλησιέστερο 0,1 ml, η απάντηση είναι:
V = 8,0 ml
Βρείτε τον όγκο ενός δοκιμαστικού σωλήνα χρησιμοποιώντας την πυκνότητα
Εάν γνωρίζετε τη σύνθεση των περιεχομένων του δοκιμαστικού σωλήνα, μπορείτε να κοιτάξετε επάνω την πυκνότητα του για να βρείτε την ένταση. Θυμηθείτε, πυκνότητα ίση μάζα ανά μονάδα όγκου.
Πάρτε τη μάζα του κενού δοκιμαστικού σωλήνα.
Πάρτε τη μάζα του δοκιμαστικού σωλήνα συν το δείγμα.
Η μάζα του δείγματος είναι:
μάζα = (μάζα πλήρους δοκιμαστικού σωλήνα) - (μάζα κενού δοκιμαστικού σωλήνα)
Τώρα, χρησιμοποιήστε την πυκνότητα του δείγματος για να βρείτε τον όγκο του. Βεβαιωθείτε ότι οι μονάδες πυκνότητας είναι ίδιες με εκείνες της μάζας και του όγκου που θέλετε να αναφέρετε. Μπορεί να χρειαστεί να μετατρέψετε μονάδες.
πυκνότητα = (μάζα δείγματος) / (όγκος δείγματος)
Επαναδιάταξη της εξίσωσης:
Όγκος = Πυκνότητα x Μάζα
Αναμένω σφάλμα σε αυτόν τον υπολογισμό από τις μετρήσεις της μάζας σας και από οποιαδήποτε διαφορά μεταξύ της αναφερόμενης πυκνότητας και της πραγματικής πυκνότητας. Αυτό συμβαίνει συνήθως εάν το δείγμα σας δεν είναι καθαρό ή η θερμοκρασία είναι διαφορετική από αυτή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της πυκνότητας.
Εύρεση του όγκου ενός δοκιμαστικού σωλήνα χρησιμοποιώντας έναν μεταβαλλόμενο κύλινδρο
Παρατηρήστε ότι ένας κανονικός δοκιμαστικός σωλήνας έχει στρογγυλεμένο πάτο. Αυτό σημαίνει ότι η χρήση του τύπου για τον όγκο ενός κυλίνδρου θα προκαλέσει σφάλμα στον υπολογισμό σας. Επίσης, είναι δύσκολο να μετρήσετε την εσωτερική διάμετρο του σωλήνα. Ο καλύτερος τρόπος για να βρείτε τον όγκο του δοκιμαστικού σωλήνα είναι να μεταφέρετε το υγρό σε έναν καθαρό κυλινδρικό κύλινδρο για να πάρετε μια ένδειξη. Σημειώστε ότι θα υπάρξει κάποιο σφάλμα και σε αυτή τη μέτρηση. Ένας μικρός όγκος υγρού μπορεί να παραμείνει στον δοκιμαστικό σωλήνα κατά τη μεταφορά του στον βαθμονομημένο κύλινδρο. Σχεδόν βέβαια, μέρος του δείγματος θα παραμείνει στον βαθμονομημένο κύλινδρο όταν το μεταφέρετε πίσω στο δοκιμαστικό σωλήνα. Πάρτε αυτό υπόψη.
Συνδυασμός τύπων για λήψη τόμου
Ακόμη μια άλλη μέθοδος για να πάρει τον όγκο ενός στρογγυλεμένου δοκιμαστικού σωλήνα είναι να συνδυάσει τον όγκο ενός κυλίνδρου με το ήμισυ του όγκου της σφαίρας (το ημισφαίριο είναι ο στρογγυλεμένος πυθμένας). Να γνωρίζετε ότι το πάχος του γυαλιού στον πυθμένα του σωλήνα μπορεί να είναι διαφορετικό από αυτό των τοιχωμάτων, οπότε υπάρχει ένα εγγενές σφάλμα σε αυτόν τον υπολογισμό.