วิธีการคำนวณน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่

วิธีการกระจัดกระจายเป็นวิธีที่เชื่อถือได้ในการกำหนดปริมาตรของวัตถุที่ไม่มีขนาดที่สามารถวัดได้ เช่น รูปปั้นหรือหิน คุณเพียงแค่จุ่มหินลงในน้ำในภาชนะที่ใหญ่พอที่จะถือไว้และวัดปริมาตรของน้ำที่หินจะแทนที่ หลักการนี้มีขึ้นโดยนักคณิตศาสตร์ชาวกรีก อาร์คิมิดีส ที่อาจวิ่งไปตามถนนและตะโกนว่า "ยูเรก้า" เมื่อเขาค้นพบมัน หากคุณต้องการทราบน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ เพียงแค่วัดปริมาตรและคูณด้วยความหนาแน่นของน้ำ

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

คุณสามารถกำหนดน้ำหนักของปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่ด้วยการคูณด้วยความหนาแน่นของน้ำ ในหน่วยเมตริก CGS ความหนาแน่นของน้ำที่ 4 C คือ 1 gm/ml ดังนั้นหากคุณใช้หน่วยเหล่านี้ ปริมาตรเป็นมิลลิลิตรและน้ำหนักเป็นกรัมจะเป็นตัวเลขเดียวกันและมีความแม่นยำสูง

ความหนาแน่นของน้ำเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ สูงสุดเกิดขึ้นที่ 4 องศาเซลเซียส (39.2 องศาฟาเรนไฮต์) ในหน่วยเมตริก คือ 1 gm/ml ในระบบ CGS (เซนติเมตร กรัม วินาที) และ 1,000 กก./ม.³ ในระบบ MKS (เมตร กิโลกรัม วินาที) ในระบบอิมพีเรียล มันคือ 62.42 lb/cu ฟุต น้ำเป็นสารประกอบเดียวที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจริง ๆ เมื่อกลายเป็นน้ำแข็ง และเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนาแน่นก็ลดลงด้วย ที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิห้องเล็กน้อย ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่คุณน่าจะทำการทดลองส่วนใหญ่ ความหนาแน่นคือ 0.9982 g/ml หรือ 62.28 lb/cu.ft นั่นคือความแตกต่างเพียงสองในพันของเปอร์เซ็นต์ ดังนั้นการคำนวณที่แม่นยำมากเท่านั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญ

เมื่อคุณใช้วิธีการกำจัด คุณมีทางเลือกสองวิธีในการวัดปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่ หนึ่งคือการเติมภาชนะให้เต็มและจับน้ำที่ล้นในภาชนะที่สำเร็จการศึกษา อีกวิธีหนึ่งคือการวัดการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำและคำนวณปริมาตรโดยใช้ขนาดของภาชนะ หากคุณกำลังวัดปริมาตรของตัวอย่างขนาดเล็ก คุณสามารถเติมภาชนะที่ไล่ระดับตามเครื่องหมายที่กำหนด และเพียงอ่านมาตราส่วนเมื่อน้ำเพิ่มขึ้นเพื่อกำหนดการเปลี่ยนแปลงของปริมาตร นั่นคือขั้นตอนตามธรรมเนียมในห้องปฏิบัติการ

เมื่อคุณทราบปริมาตรของน้ำที่ถูกแทนที่แล้ว คุณสามารถกำหนดน้ำหนักได้ทันทีโดยคูณด้วยความหนาแน่นของน้ำที่อุณหภูมิที่เกี่ยวข้อง นั่นเป็นเพราะคำจำกัดความของความหนาแน่น (d) คือมวล (m) หารด้วยปริมาตร (v) ดังนั้น:

ในบริบทนี้ มวลและน้ำหนักมีความหมายเหมือนกัน เว้นแต่ว่าคุณกำลังทำการทดลองในอวกาศ

ถ้าความแม่นยำไม่ต้องการอย่างอื่น ให้ยึดติดกับความหนาแน่นที่ 4 C หากคุณวัดปริมาตรในหน่วยเมตริก CGS ปริมาตรที่วัดได้เป็นมิลลิลิตรจะเท่ากับน้ำหนัก (มวล) ในหน่วยกรัม ในหน่วย MKS ให้คูณปริมาตรเป็นลิตรด้วย 1,000 เพื่อให้ได้น้ำหนักเป็นกิโลกรัม หากคุณกำลังใช้หน่วยอิมพีเรียล ให้คูณปริมาตรเป็นลูกบาศก์ฟุต โดย 62.42 เพื่อรับน้ำหนักเป็นปอนด์ หากคุณวัดปริมาตรเป็นออนซ์ แกลลอน หรือลูกบาศก์หลา ให้ใช้ปัจจัยการแปลงเหล่านี้:

• 1 ออนซ์ = 10^-3 ลูกบาศ์ก ฟุต
  
• 1 แกลลอน = 0.134 ลบ.ม. ฟุต
  
• 1 ลูกบาศก์หลา = 27 ลบ.ม. ฟุต