П2. ПРАВИЛА ОБРАЩЕНИЯ С АНАЛИТИЧЕСКИМИ ВЕСАМИ.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20
(для фармацевтического факультета)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ И РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
1. получить навык использования измерительных приборов: микрометра (штангенциркуля) и технических весов.
2. научиться производить приближенные вычисления и определять погрешности измерений.
ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ:
микрометр (штангенциркуль), весы аналитические АДВ – 200М, набор цилиндрических тел разной плотности.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1996. (см. § 3.2 – 3.4).
2. Лекции по теории вероятности и математической статистики (II семестр).
3. Морозов Ю.В., Основы высшей математики и статистики. М.: Медицина, 1998. (см. п. 9.4).
4. Павлушков И.В. и др., Основы высшей математики и математической статистики. М.: Геотар-Мед., 2003. (см. п. 8.2.2, 8.2.3).
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ.
П1. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ
Приступая кколичественному определению свойств вещества, необходимо ознакомиться с одним из основных приборов - аналитическими весами (рис. 1), при помощи которых производят взвешивание тел с точностью до 0,0001 г. Марка весов АДВ-200 означает, что эти весы аналитические, демпферные, с вейтографом (устройством для отображения положения стрелки), с максимальной нагрузкой 200 г.
Рис. 1
1, 9 — чашки; 2, 10— демпферы; 3 — колонка; 4 — седла; 5 — средняя призма коромысла; 6 — рычаги; 7 — стрелка; 8 — оптическая шкала; 11 — большой лимб; 12 — малый лимб; 13 — основание; 14, 16 — регулируемые ножки; 15 - арретир.
Рис 2
Весы заключены в металлическую витрину с боковыми выдвигающимися стеклянными дверцами. Витрины покоятся на металлическом основании (13), к центру основания прикреплена колонка (3). На колонке укрепляются два кронштейна с воздушными успокоителями — демпферами (2, 10) и опорная подушка, на которую опирается средняя призма коромысла (5). На концах коромысла в специальных седлах (4) закреплены грузоприемные призмы, на которые навешиваются серьги с грузоприемными подушками. На верхние крючки серег подвешиваются чашки (1, 9) с дужками, на нижние — стаканы демпферов, входящие в корпуса, укрепленные на колонке. Весы снабжены встроенными в них миллиграммовыми гирями от 10 до 500 мг, навешиваемыми на планку, скрепленную с правой серьгой. Управление гирями производится через рычаги (6) с помощью вращающихся лимбов, расположенных в правой части витрины весов.
При вращении малого лимба (12) происходит накладывание или снятие десятков миллиграммов, при вращении большого лимба (11) — сотен миллиграммов. Вращение лимбов осуществляется независимо друг от друга. На коромысле укреплена стрелка (7), на нижнем конце которой установлена микрошкала с отсчетом от 0 до 10 мг в обе стороны. Микрошкала с помощью оптического устройства, состоящего из подсветки объектива и отражающих зеркал, проектируется на экран, расположенный перед колонкой весов. Цена деления оптической шкалы 0,1 мг (рис. 2).
Под основанием весов смонтировано изолирующее устройство, приводимое в действие с помощью маховичка. Осветитель расположен с тыльной стороны витрины. Весы имеют заднюю, нерегулируемую по высоте, ножку и две боковые - регулируемые (14, 16). С помощью ножек они устанавливаются по уровню, укрепленному в основании. Точность взвешивания в значительной мере зависит от того, насколько аналитические весы реагируют на изменение веса чашек, т. е. от чувствительности весов. Чувствительность весов измеряется тангенсом угла a, на который отклоняется стрелка от вертикали при перегрузке в 1 мг одной из чашек весов. Практически чувствительность r выражается числом делений смещения стрелки, вызванного добавлением груза в 1 мг. Если обозначим длину стрелки через l, то
r = l tga
Чем чувствительнее весы, тем больше угол отклонения стрелки (a), вызываемый прибавлением добавочного груза в 1 мг на одну из чашек весов, находящихся в равновесии. Чувствительность весов в значительной мере зависит от того, насколько остро отточены острия трех призм коромысла и как хорошо отполированы площадки, на которые эти призмы опираются. Для того чтобы призмы быстро не истирались и, следовательно, не падала чувствительность весов, их снабжают арретиром, т. е. приспособлением, позволяющим поднимать и опускать коромысло весов (15). Когда весы арретированы (ручка арретира повернута по часовой стрелке до упора вправо), призмы не касаются опорных площадок и не изнашиваются. В таком состоянии весы должны находиться, когда ими не пользуются и когда на чашки весов кладут разновесы или взвешиваемые предметы. Категорически запрещается притрагиваться к неарретированньм весам! При вращении рукоятки арретира в другую сторону (влево, против часовой стрелки) весы приводятся в рабочее состояние.
Для определения долей грамма у весов имеется набор из 8 гирек: 500, 300, 200, 100, 50, 30, 20, 10 мг, имеющих форму колец, встроенных в специальное приспособление. К правому плечу коромысла прикреплена планка, скрепленная с правой серьгой, на которую навешены кольцевые гирьки. При вращении лимба, связанного со специальным приспособлением, при помощи крючков гирьки можно как поднимать, так и опускать на планку.
Таким образом, можно любую гирьку либо посадить на планку коромысла, либо снять с него. Показания на лимбе позволяют сразу делать записи гирек. Деления большого круга лимба (11) показывают сотни миллиграммов, а деления малого круга (12) - десятки миллиграммов.
п2. ПРАВИЛА ОБРАЩЕНИЯ С АНАЛИТИЧЕСКИМИ ВЕСАМИ.
Аналитические весы - точный физический прибор, требующий осторожного обращения. Чтобы они долго служили, и взвешивание давало точные результаты, необходимо соблюдать следующие правила:
1. Перед взвешиванием необходимо проверить состояние весов - установлена ли нулевая точка. Если нет, обратитесь к лаборантам или инженерам.
2. Никогда не следует нагружать весы сверх установленной меры. Если масса предмета сомнительна, то необходимо предварительно взвесить его на технических весах.
3. Прежде чем ставить предмет на чашку весов, необходимо убедиться, нет ли загрязнений на его внешней поверхности.
4. Не сдвигать весы с занимаемого ими места.
5. Ставить предметы на чашки весов или снимать их можно только после предварительного арретирования весов (ручка арретира должна находится в крайнем правом положении – по часовой стрелке). Поворачивать арретир следует медленно и осторожно!
6. На чашки весов нельзя ставить горячие предметы. Взвешиваемый предмет должен охладиться или нагреться до температуры весов.
7. Взвешивание жидкого или сыпучего вещества необходимо производить в специальной посуде — в тигле, на часовом стекле, бюксе.
8. При взвешивании следует пользоваться только боковыми дверцами (обычно левой). Передние дверцы (если они есть) должны быть все время закрыты.
9. По окончании взвешивания весы должны быть арретированы, дверцы закрыты, малый и большой лимб поставлены на нулевое положение, осветитель выключен при помощи штепсельной вилки.
П3. ПРАВИЛА ВЗВЕШИВАНИЯ.
Взвешивание предметов на демпферных весах производится следующим образом:
Перед взвешиванием соедините осветитель при помощи штепсельной вилки с розеткой.
Приведите весы в рабочее состояние. Для этого нужно плавно повернуть ручку арретира влево против часовой стрелки до отказа. При этом призмы входят в соприкосновение с опорными площадками, и одновременно автоматически включается лампочка осветителя. На экране вейтографа появляется движущееся изображение шкалы. Однако, благодаря демпферам, колебание стрелки быстро затухает и перемещение изображения шкалы прекращается. Неподвижная вертикальная линия должна точно совпадать с нулевым делением шкалы. Если такого совпадения нет, то попросите инженера или лаборанта настроить весы.
Поверните ручку арретира до упора вправо по часовой стрелке.
Положите на левую чашку весов предмет.
Закройте дверцу весов и приступите к навешиванию кольцевых гирек — десятых долей грамма — на планку коромысла, вращая большой лимб. В момент навешивания весы должны быть выключены! После навешивания каждой гирьки поворачивайте ручку арретира влево и следите за отклонением стрелки весов. Если подвижная шкала вейтографа полностью смещается за пределы экрана, выключите весы, навесьте следующую гирьку и повторите процесс снова. После того как число десятых долей грамма будет установлено, приступают к навешиванию сотых долей грамма при помощи малого лимба до тех пор, пока вертикальная линия экрана не будет выходить за пределы движущейся шкалы.
Определите массу взвешиваемого предмета. Каждое большое деление шкалы вейтографа, обозначенное цифрой со знаком «плюс» или «минус», соответствует целым миллиграммам. В свою очередь эти деления разделены на 10 равных частей, что позволяет делать отсчеты до 0,1 мг.