Volumenbestemmelse – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Volumenbestemmelse

21. april 2012

Volumenbestemmelse

Hej Spørg om Fysik
Jeg kan forstå hvorfor man ofte vil bruge vand, når man vil bestemme volumen af et stof (vha. forskydning), fordi densiteten er tæt på 1. Men hvordan ville beregningen af volumen for et stof se ud, hvis man brugte andre væsker (eller måske gasser), hvor densiteten er højere/lavere end vand?

Med venlig hilsen
S P R

Man kalder et stofs densitet for ϱ, og det  måles i kg/m3. Densitet defineres som ϱ = m/V,  hvor m er massen af volumenet V af stoffet.

Man kan altså få volumen ved at veje beholderen før og efter fyldning ud fra formlen:  V = m/ ϱ.  Vand har densiteten ca. ϱ= 1000 kg/m3 noget afhængigt af temperaturen.

Der er nu tre måder at måle et ukendt volumen på. Man kan fylde op med væske og derefter hælde det over i en målebeholder, som så kan bestemme volumenet. Her er det af hensyn til målingen ligegyldigt hvilken væske som anvendes, og hvilken densitet

Volumenbestemmelse

denne væske har. Den anden mulighed er som ovenfor beskrevet at veje beholderen, der skal undersøges, før og efter fyldning. Her skal man så kende densiteten af væsken. Desværre er alle væskers densiteter temperaturafhængig, vand forandres ca. 4 % fra 0 til 100 ˚C. Det kræver så enten en tabel eller et densitetsmåleapparat at bestemme et volumen. Endeligt hvis beholderen har en simpel form, måle beholderen indvendigt og beregne volumen.

Gasser er i de fleste tilfælde uanvendelige, fordi de er sammentrykkelige, hvad væsker stort set ikke er. Desuden er gasser lette, det betyder, at man skal bestemme små masseforskelle, og det kan være svært. På den anden side er der visse steder, man må anvende dem og så måle masse, tryk og temperatur for at bestemme rumfanget, det gælder f.eks. bestemmelse af vitalkapaciteten (det lungevolumen man bruger ved ånding), hvor vand decideret ikke ville være praktisk, i alle tilfælde ikke for den der skal måles. Det gælder også en række steder for systemer, som er beregnet til behandling, opbevaring og flytning af gasser, i mange tilfælde vil det så ikke være en vejning men en volumenbestemmelse af prøvegassen der sker.

Måleapparat til vitalkapacitet

Der er gode grunde til normalt at anvende vand, det er ved hånden og billigt, det er ufarligt og udsender ikke farlige dampe, man kan skaffe sig af med det ved at hælde det ud, og i de fleste tilfælde sker der ikke kemiske reaktioner med beholderen (man kan tænke sig reaktioner f.eks. hvis beholderen er vandopløselig, f.eks. kogsaltbeholder eller en kaliumbeholder, som vil reagerer voldsomt med vandet, her kan man så bruge olie eller tilsvarende) Vand er rimeligt let at fjerne fra beholderen bagefter i modsætning til olie og så er det så passende tungt, at det ofte er ret let at veje nøjagtigt. Man bruger andre stoffer, før i tiden når man lavede meget tyndvæggede glasrør (kapillarrør) eller stålrør (kanylerør) og skulle kende deres indre diameter præcist fyldte man dem med kviksølv og vejede fordi densiteten af kviksølv er høj, det har en densitet der er ca. 13,55 gange vands. Man kan naturligvis bruge en hvilken som helst væske som ikke reagerer med den beholder man har, blot skal man så enten bestemme densiteten med en densitetsmåler eller kunne slå den op i en tabel. Det er en fordel med en ikke for stor temperaturafhængighed.

Med venlig hilsen
Malte Olsen