Hur man hittar volymen i ett provrör
Share
Att hitta volymen på ett provrör eller NMR-rör är en vanlig kemiberäkning, både i labbet av praktiska skäl och i klassrummet för att lära sig hur man konverterar enheter och rapporterar betydande siffror. Här är tre sätt att hitta volymen.
Beräkna densitet med hjälp av en cylindervolym
Ett typiskt provrör har en rundad botten, men NMR-rör och vissa andra provrör har en platt botten, så volymen i dem är en cylinder. Du kan få ett ganska exakt mått på volymen genom att mäta rörets inre diameter och vätskans höjd.
- Det bästa sättet att mäta provrörets diameter är att mäta det största avståndet mellan insidan av glas eller plastytor. Om du mäter hela vägen från kant till kant inkluderar du själva provröret i dina mätningar, vilket inte är korrekt.
- Mät provets volym från varifrån det börjar i botten av röret till basen på menisken (för vätskor) eller provets översta skikt. Mät inte provröret från botten av basen till där den slutar.
Använd formeln för volymen på en cylinder för att utföra beräkningen:
V = πr2h
där V är volym, π är pi (cirka 3,14 eller 3,14159), r är cylinderns radie och h är provets höjd
Diametern (som du mätte) är två gånger radien (eller radien är en halv diameter), så ekvationen kan skrivas om:
V = π (1/2 d)2h
där d är diameter
Exempel Volymberäkning
Låt oss säga att du mäter ett NMR-rör och tycker att diametern är 18,1 mm och höjden till 3,24 cm. Beräkna volymen. Rapportera ditt svar till närmaste 0,1 ml.
Först vill du konvertera enheterna så att de är desamma. Använd cm som dina enheter, eftersom en kubikcentimeter är en milliliter! Detta sparar problem när det är dags att rapportera din volym.
Det finns 10 mm i 1 cm, så för att konvertera 18,1 mm till cm:
diameter = (18,1 mm) x (1 cm / 10 mm) [notera hur mm raderar ut]
diameter = 1,81 cm
Anslut nu värdena till volymekvationen:
V = π (1/2 d)2h
V = (3,14) (1,81 cm / 2)2(3,12 cm)
V = 8,024 cm3 [från kalkylatorn]
Eftersom det finns 1 ml i 1 kubikcentimeter:
V = 8,024 ml
Men detta är orealistisk precision med tanke på dina mått. Om du rapporterar värdet till närmaste 0,1 ml är svaret:
V = 8,0 ml
Hitta volymen på ett provrör med hjälp av densitet
Om du känner till sammansättningen av provrörets innehåll kan du leta upp densiteten för att hitta volymen. Kom ihåg att densitet är lika massa per enhetsvolym.
Få massan på det tomma provröret.
Hämta provrörets massa plus provet.
Provets massa är:
massa = (massa av fyllt provrör) - (massa av tomt provrör)
Använd nu provets densitet för att hitta dess volym. Se till att täthetsenheterna är desamma som för massan och volymen du vill rapportera. Du kan behöva konvertera enheter.
densitet = (provmassa) / (provvolym)
Ordna om ekvationen:
Volym = Densitet x Mass
Förvänta sig fel i denna beräkning från dina massmätningar och från alla skillnader mellan den rapporterade densiteten och den faktiska densiteten. Detta händer vanligtvis om ditt prov inte är rent eller temperaturen skiljer sig från den som används för densitetsmätningen.
Hitta volymen på ett provrör med en graderad cylinder
Observera att ett normalt provrör har en rundad botten. Detta innebär att användning av formeln för volymen på en cylinder ger ett fel i din beräkning. Det är också svårt att försöka mäta rörets inre diameter. Det bästa sättet att hitta volymen på provröret är att överföra vätskan till en ren graderad cylinder för att läsa. Observera att det också kommer att finnas något fel i denna mätning. En liten mängd vätska kan lämnas kvar i provröret under överföring till den graderade cylindern. Nästan säkert kommer en del av provet att förbli i den graderade cylindern när du överför det tillbaka till provröret. Ta hänsyn till detta.
Kombinera formler för att få volym
Ytterligare en metod för att få volymen på ett rundat provrör är att kombinera volymen på en cylinder med halva sfärens volym (halvklotet som är den rundade botten). Var medveten om att tjockleken på glaset i botten av röret kan skilja sig från väggarna, så det finns ett inneboende fel i denna beräkning.
