испытание на растяжение
quixfil dentsply de trey (англия)
спекроскоп

Гидростатическое взвешивание

Гидростатическое взвешивание

Принцип этого метода очень прост. Камень, удельный вес которого требуется определить, взвешивается сначала на воздухе, а затем его погружают в воду и взвешивают в воде. Если полученные веса равны соответственно W и W, то разность (W—И
) составит, очевидно, вес воды, вытесненной камнем и имеющей, таким образом, такой же объем, как и камень; удельный вес камня, следовательно, равен WI(W—W’).
, ,.
Если пользуются приемом двойного взвешивания, формула будет несколько иной. Предположим, что противовесу соответствует вес гирек с; камню, взвешиваемому в воздухе,— w, в воде — w; тогда W=c—w и W=с—w, и, следовательно, удельный вес камня равен (c—w)l(w—w).
На практике, для того чтобы обеспечить точный результат, надо принять некоторые меры предосторожности. Весы, предназначенные для определения удельного веса, снабжают вспомогательной чашкой (рис. 75), которая подвешивается достаточно высоко, чтобы можно было под ней подвесить камень; однако такое усовершенствование необязательно, потому что стеклянную банку с водой можно поставить на низкую табуретку под чашкой с одной стороны весов или даже на короткую плоскую линейку, лежащую на временных опорах, например на спичечных коробках. Вес предмета, используемого для подвески камня, надо, конечно, опреде-.
ПИТЬ и вычесть из веса, полученного для камня как в воздухе, так и в воде. Для подвески часто используется кусок тонкого шелка, но это не рекомендуется, потому что вода постепенно пропитывает ткань и возникающая при этом ошибка сказывается, уже в десятых долях, а такая величина в случае 1-каратного камня слишком велика. Гораздо лучше использовать петлю из медной
Рис. 75, Гидростатическое взвешивание.
проволоки. Если постоянно используется одна и та же петля, то ее вес в воздухе и в погруженном до обычного уровня виде надо определить раз и навсегда.
Следует проследить также за тем, чтобы были удалены все пузырьки воздуха, цепляющиеся за камень или за проволочную петлю: их присутствие ведет к занижению измеряемой величины. Поверхностное натяжение воды, задерживая проволоку, мешает свободным колебаниям весов и затрудняет точное — до миллиграмма— взвешивание, когда проволока погружается в воду. Эту трудность можно преодолеть, заменив воду другой жидкостью, например толуолом, имеющим гораздо меньшее поверхностное натяжение. Другая рекомендуемая жидкость с низким поверхностным натяжением — двубромистый этилен С
Н
Вг
, который при 18°С имеет плотность 2,184, убывающую или возрастающую на 0,002 при повышении или понижении температуры на 1°С. Плотность может слегка меняться, и ее можно легко проверить, погружая в эту жидкость кварц, удельный вес которого составляет 2,651; плотность жидкости определяется в этом случае из выражения.
2,651 X{W—W)!W, где W и W — вес куска кварца в воздухе и в жидкости соответственно.
Как указывалось выше, плотность воды при 4°С принимается за единицу, поэтому для вычисления удельного веса надо умножить получаемую величину на плотность, которую имеет жидкость при температуре наблюдения. В таблице, помещенной.
в части IV, даны плотности воды и толуола при комнатной температуре. Обратите внимание, что точное знание температуры имеет гораздо большее значение в случае толуола.
Приведем примеры гидростатического определения удельного веса при использовании воды и толуола:.
(а) Вода; кварц (бесцветный).
Вес камня (в каратах), измеренный.
/л ЛЧО.
в воздухе 43,432 Удельный вес = = 2,653 (2,6527) в воде
27,059 16,373.
разность 16,373.
После введения поправки за температуру (14,2
С) получаем величину 2,651 (2,6507).
(б) Толуол; топаз- (бесцветный).
Вес камня (в каратах), измеренный.
20 318.
в воздухе 20,318 Удельный
= “гтг77 Х0.8665 (плотность толу-.
в толуоле* 15,377 ,
Л
ола при 17,2 С) =3,563.
разность 4,941.
(W+W—W”) — вес вытесненной воды. Отсюда удельный вес равен Wl{W+W—W"). Как и в предыдущем методе, эту величину надо умножить на плотность жидкости при температуре эксперимента. Если используется прием двойного взвешивания, формула слегка видоизменяется.
Из всех методов, описанных выше, самым быстрым и наиболее удобным для камней обычного размера является метод тяжелых
Рис. 76. Зависимость между светопреломлением и удельным весом.
жидкостей (как его обычно называют); с его помощью можно получать значения удельного веса с точностью до второго десятичного знака, что достаточно для определения камня. Этот метод применим вне зависимости от того, насколько мал камень, и, в сущности, для очень маленьких камней это единственный надежный метод; для крупных камней он неудобен не только из-за большого количества требуемой жидкости, но и из-за того, что трудно оценить положение центра тяжести камня, когда производится сравнение с помощью индикаторов. Важным может оказаться и отрицательное определение, особенно в случае, если обращается внимание на то, с какой скоростью камень погружается в жидкости: более плотный камень тонет быстрее, но скорость зависит и от формы камня.
Гидростатическое взвешивание осуществимо всегда, если только камень не слишком маленький, но эта операция занимает значительное время. Третий метод предназначен главным образом для порошкообразных веществ и не рекомендуется для граненых камней, разве что для группы мелких крупинок, которые наверняка относятся к одному и тому же виду.
Значения удельного веса драгоценных камней приведены в таблице в части IV.
Перед тем как покончить с вопросом об удельном весе, рассмотрим соотношение между удельным весом и преломляющей способностью главных драгоценных камней. Вторая константа понимается как среднее арифметическое из трех главных показателей.
преломления двуосного камня y(a+f5+Y), что соответствует А
<2(0+8) для одноосного камня или просто показателю преломле-.
О.
ния для изотропного камня. На рис. 76 показана зависимость между этими двумя константами для главных драгоценных камней. По горизонтальной оси дано светопреломление, а по вертикальной — удельный вес. Каждая точка показывает, таким образом, значения двух констант для соответствующих видов камней.
Хорошо видно, что многие точки лежат на прямой линии или около нее; иначе говоря, для соответствующих камней соотношение между светопреломлением и удельным весом почти постоянное. Существует три исключения из этой простой зависимости: алмаз, удельный вес которого сравнительно низок для его преломляющей способности; андрадит, для которого данное соотношение отклоняется в ту же сторону, хотя и не так сильно; топаз, удельный вес которого, напротив, выше, чем можно было бы ожидать ио его преломляющей способности. То, что линейная зависимость, показанная на диаграмме, содержит некоторые отклонения, не удивительно: известно, что простой закон о связи между показателем преломления и плотностью, предложенный Гладстоном и Дейлом
для жидкостей, не выполняется для твердых веществ.
10