Методы определения массы образца после насыщения водой: основные принципы и рекомендации
Определение массы образца после насыщения водой является важной задачей в различных областях, связанных с исследованием материалов. Эта задача имеет особое значение при анализе пористых материалов, таких как камни, кирпичи и прочие вещества, которые поглощают воду в порах и пустотах своей структуры.
Коэффициент водопоглощения определяет относительную величину поглощённой материалом воды. Он выражается как отношение объёма поглощённой воды к истинной объемной массе образца. В обыкновенном состоянии пористые материалы имеют значительное количество пор и шпротов, заполненных воздухом. Вода заполняет эти поры только при насыщении, и поэтому ее объем является объемом пор и пустот материала.
Определить истинную массу образца после насыщения водой можно с помощью пикнометра – особого плотномера. Например, для решения задачи можно использовать номер 4 пикнометра, который имеет форму цилиндра со стеклянной пробкой и шкалой для измерения объёма воды. Сухой образец взвешивают на аналитических весах, после чего помещают его в пикнометр и наполняют водой до определенного уровня.
Давление воды на образец позволяет определить объем утопленной воды, а следовательно, и его истинную массу. Масса насыщенного образца равна разности изначальной массы образца и массы пикнометра с водой. Полученное значение позволяет определить коэффициент водопоглощения, который выражается в процентах от массы сухого образца.
Таким образом, для определения массы образца после насыщения водой нужно знать массу сухого образца и массу пикнометра с водой. На практике эта задача решается с использованием различных методов, в зависимости от свойств и состава материала. Но в любом случае, правильное определение массы образца после насыщения водой позволяет оценить его пористость, коэффициент водопоглощения, а также свойства, такие как прочность, морозостойкость и другие характеристики материала.
Задача № 4 Образец камня неправильной формы весил на воздухе 80 гв сухом состоянии
Дан образец камня неправильной формы, который весил на воздухе 80 г в сухом состоянии. Для определения истинной массы образца после насыщения водой необходимо провести ряд измерений и вычислений.
Известно, что объем образца можно определить путем его погружения в воду и измерения объема вытесненной воды. Таким образом, достаточно знать объем образца.
После насыщения водой объем образца увеличился, так как поры материала заполнились жидкостью. Образец камня известного объема после насыщения водой приобрел массу, состояние которой равно его массе на воздухе плюс величина, определяемая водопоглощением материала.
Пористость образца – это относительная величина, которая характеризует вместимость пор материала и показывает, какая доля от объема образца занимается порами.
Для определения пористости можно взять образец и измельчить его до состояния порошка. Затем взять определенный объем порошка и наполнить им известную по весу емкость, которую можно заполнить полностью порошком без воздушных прослоек. Разница между первоначальным и конечным весом определяет массу воды, поглощенной образцом. Средняя величина порошкового водопоглощения определяется как отношение массы поглощенной воды к объему порошка.
Таким образом, для решения задачи необходимо:
- Определить объем образца после насыщения водой.
- Определить среднюю величину порошкового водопоглощения.
- Вычислить истинную массу образца после насыщения водой.
Для определения объема образца можно воспользоваться архимедовым принципом или методом погружения в воду.
Пример решения задачи:
- На граммовом весу измеряется масса образца на воздухе в сухом состоянии и после насыщения водой. Разница между этими значениями позволяет определить массу поглощенной воды.
- Объем образца можно определить путем погружения его в градуированную колбу с водой и измерения объема вытесненной воды.
- Для расчета истинной массы образца после насыщения водой можно использовать следующую формулу: Масса образца на воздухе + Масса поглощенной воды = Истинная масса образца после насыщения водой.
Таким образом, задачу можно решить, зная массу образца на воздухе в сухом состоянии, его объем после насыщения водой и среднюю величину порошкового водопоглощения.
Примеры решения задач
Для наглядного примера рассмотрим задачу определения массы образца после насыщения водой.
Пример 1:
Предположим, у нас имеется образец пористой породы, который в сухом состоянии имеет массу 80 г. Известно, что пористость этой породы составляет 40%. Найдем массу образца после насыщения водой.
Для начала найдем объем образца в сухом состоянии. Поскольку породы пористые, то в них есть пустое пространство, которое занимает воздух. Пористость, как уже упоминалось, равна 40%, что означает, что 60% объема занимает сама породная матрица.
Тогда объем пористой породы в сухом состоянии равен:
Объем породы = объем всего образца * пористость
Объем породы = 100% * 80 г * 40% = 32 г
Далее найдем массу воды, которой породная матрица может быть поглощена. Для этого нужно знать значение плотности воды и породы. Предположим, что плотность воды равна 1 г/см³, а плотность породы составляет 2 г/см³.
Тогда объем породной матрицы равен:
Объем породной матрицы = объем породы * (1 — пористость)
Объем породной матрицы = 32 г * (1 — 40%) = 19.2 г
Найдем массу породной матрицы:
Масса породной матрицы = объем породной матрицы * плотность породы
Масса породной матрицы = 19.2 г * 2 г/см³ = 38.4 г
Теперь вычислим массу воды, поглощенной породной матрицей, вычитая массу породной матрицы из общей массы образца:
Масса воды = общая масса образца — масса породной матрицы
Масса воды = 80 г — 38.4 г = 41.6 г
Таким образом, масса образца после насыщения водой равна 41.6 г.
Пример 2:
Предположим, у нас имеется образец кирпича, который в сухом состоянии имеет массу 4 кг. Известно, что кирпич обыкновенный и его плотность равна 2.5 г/см³. Также известно, что водопоглощение кирпича составляет 12%. Найдем массу образца после насыщения водой.
Для начала найдем объем образца в сухом состоянии:
Объем кирпича = масса кирпича / плотность кирпича
Объем кирпича = 4000 г / 2.5 г/см³ = 1600 см³
Теперь найдем объем воды, которой кирпич может быть поглощен:
Объем воды = объем кирпича * водопоглощение
Объем воды = 1600 см³ * 12% = 192 см³
Наконец, найдем массу воды, поглощенной кирпичом. Для этого нужно знать значение плотности воды:
Масса воды = объем воды * плотность воды
Масса воды = 192 см³ * 1 г/см³ = 192 г
Таким образом, масса образца после насыщения водой равна 4192 г.
Итак, в этих двух примерах мы рассмотрели задачи, связанные с определением массы образца после насыщения водой. Ответы на эти задачи отличаются, поскольку в каждом случае мы имели дело с разными материалами и их характеристиками. Важно помнить, что для решения таких задач необходимо знать плотность материала и объем образца.
Видео:
Исследование свойств асфальтобетона
Исследование свойств асфальтобетона by Анна Траутваин 1,086 views 3 years ago 34 minutes