MASURAREA UNOR MARIMI FIZICE

MĂSURAREA UNOR MĂRIMI FIZICE

Masurarea masei

Masurarea masei unui corp sau a unei substante se realizeaza prin cântarire cu ajutorul balantelor. În laboratoarele chimice se utilizeaza balante tehnice, farmaceutice si analitice.

La balanta farmaceutica se efectueaza cântariri cu siguranta de 10^-2g. Balanta farmaceutica este compusa dintr-o pârghie cu brate egale, montata pe un picior central. La extremitatile pârghiei sunt montate talerele balantei. De pârghie este fixat rigid un ac indicator care arata devierile balantei. Dupa 818h78i verificarea echilibrului balantei, obiectul de cântarit se aseaza pe talerul stâng, iar pe cel drept se adauga masele etalonate cu ajutorul unei pensete, pâna când se restabileste echilibrul. Masa obiectului este data de suma maselor etalonate aflate pe talerul drept. Balanta farmaceutica este prevazuta cu o cutie cu mase etalonate cu multiplii si submultiplii gramului. Obiectele si substantele de cântarit, precum si masele etalonate se manipuleaza numai când aceasta este închisa. Deschiderea si închiderea balantei se face cu grija. Dupa fiecare cântarire se verifica echilibrul balantei. Nu se cântaresc obiecte sau substante calde.

Figura.17. Balanta farmaceutica Figura 18. Balanta analitica

Balanta analitica se utilizeaza pentru cântariri cu siguranta de 10^-4-10^-5 g (cele mai uzuale). Balanta are o maneta de deschidere - închidere si câte un tambur pentru adaugarea zecimilor si sutimilor de gram. Miimile si zecile de miimi de gram se citesc pe o scala gradata, iluminata. Balanta are un buton de reglare a luminozitatii ecranului scalei gradate si o bula de nivel pentru verificarea pozitiei orizontale a balantei. Sub scala gradata exista un buton pentru modificarea liniei de zero de pe cadranul iluminat. Pentru a o feri de variatiile de temperatura si de curentii de aer, balanta se afla într-o carcasa cu pereti de sticla, care prin iesirile laterale permite accesul la talerele balantei. În partea superioara se afla dispozitivul care cuprinde zecimile si sutimile de gram, precum si cel de reglare a echilibrului balantei. Cele doua dispozitive sunt si ele protejate de un capac de sticla. Balanta este prevazuta cu o cutie care contine masele etalonate si o penseta, necesara manipularii lor.

Cântarirea se efectueaza astfel:

În cutia balantei trebuie sa existe un vas cu silicagel sau clorura de calciu pentru absorbtia umiditatii.

Se verifica pozitia verticala a balantei.

Se deschide balanta.

Se verifica pozitia de echilibru a balantei (punctul "0" al balantei).

Se închide balanta.

Se pune obiectul sau substanta de cântarit pe taler si se închide geamul.

Se porneste balanta.

Se pun zecimile si sutimile de grame cu ajutorul tamburelor pâna când pe ecranul din dreapta apar cifre luminate. La fiecare modificare a greutatilor adaugate, balanta trebuie sa fie închisa;

Se deschide balanta.

Miimile si zecimile de miimi de gram se citesc pe scala gradata în momentul în care s-a stabilit echilibrul.

Se închide balanta.

Se citeste masa probei de cântarit.

Se scoate proba de cântarit. Se închide geamul.

Se deschide balanta si se verifica din nou pozitia de echilibru (punctul "0").

Balanta va ramâne închisa.

Substantele solide si stabile în atmosfera se cântaresc pe sticla de ceas. Substantele solide care sunt volatile sau higroscopice se cântaresc în fiole de cântarire cu capac. Lichidele se cântaresc în fiole, flacoane conice sau pahare Berzelius.

Masurarea volumului lichidelor.

În laboratoarele chimice masurarea volumelor de lichide se face cu ajutorul cilindrilor gradati, pipetelor si a biuretelor. Cu cilindrul gradat volumele se masoara cu siguranta mai mica, în timp ce cu pipetele si biuretele se efectueaza masuratori cu precizie mai mare. Volumul lichidelor se exprima cel mai uzual în litri (l, dm³) sau mililitri (ml, cm³).

Când masurarea se efectueaza cu cilindrul gradat, se va lua în considerare reperul la care meniscul concav sau convex al lichidului este tangent la diviziunea corespunzatoare de pe cilindrul gradat.

Daca lichidul este incolor se va citi diviziunea la care este tangent meniscul, iar daca lichidul este colorat, se va citi reperul de la partea superioara a meniscului. Precizia de masurare este de ordinul mililitrilor si chiar a zecimilor de mililitri.

Figura 19. Masurarea volumului:

a)      menisc concav (pentru lichidele care uda peretii vasului);

b)      menisc convex (pentru lichidele care nu uda peretii vasului);

c)      cu biureta cu dunga albastra.

Exista doua tipuri de pipete: pipete cotate cu bula, cu care se masoara un anumit volum de lichid, volum indicat printr-un reper în partea superioara a pipetei, si pipete gradate, cu care se poate masura orice volum cuprins în domeniul de masurare al pipetei (vezi fig.11). Masurarea volumului se efectueaza astfel: se introduce vârful pipetei în lichid si se aspira pe la partea superioara pâna când lichidul depaseste diviziunea dorita.

Atentie: nu se aspira niciodata lichidele toxice

Se astupa cu degetul aratator orificiul superior si se da drumul usor lichidului, slabind apasarea cu degetul pâna când meniscul ajunge la gradatia dorita. Ramâne valabila precizarea cu privire la modul de masurare a volumului lichidelor care uda sau nu peretii vasului si a lichidelor colorate sau incolore. Apoi se evacueaza volumul de lichid masurat într-un vas în prealabil pregatit. Dupa evacuare nu se va sufla în pipeta, fiecare pipeta fiind calibrata astfel încât volumul mic de lichid care ramâne în vârful pipetei, sa nu se includa în volumul masurat. Precizia de masurare poate fi de zecimi sau miimi de mililitri, în functie de calibrarea pipetelor.

Biuretele pot fi cu clema, cu robinet de sticla sau de plastic sau cu bila (vezi fig.12). ele se fixeaza în pozitie verticala pe stative metalice si se umplu cu lichid în partea superioara, cu ajutorul unei pâlnii se sticla. În cazul biuretelor obisnuite citirea nivelului lichidului se face respectând regulile prezentate în cazul folosirii pipetelor si a cilindrului gradat (fig.19 a, b ).

O precizie mai mare de masurare o ofera biureta cu dunga albastra, la care nivelul lichidului se apreciaza prin punctul de intersectie al acestuia cu linia albastra a biuretei (fig. 19 c). Volumul lichidului se masoara fie de la zeroul biuretei la diviziunea dorita, fie prin diferenta dintre doua diviziuni. Precizia de masurare cel mai frecvent întâlnita este de zecimi sau sutimi de mililitri.

Masurarea temperaturii

Temperatura este un parametru care caracterizeaza gradul de energie termica a unui sistem fizic. Valoarea temperaturii depinde de scara termometrica în care este exprimata. Cel mai frecvent se utilizeaza urmatoarele scari termometrice:

scara Celsius ( șC);

scara Kelvin ( K);

scara Fahrenheit ( șF).

Unitatea fundamentala în SI este gradul Kelvin, dar cel mai frecvent se utilizeaza gradul Celsius. Corespondenta dintre unitatile de masura corespunzatoare celor 3 scari de temperatura este:

0șC = 273 K = 32șF

iar relatiile de transformare sunt:

T = 273 + tșC si A = 9/5 tș C + 32, în care T - temperatura în grade Kelvin si A - temperatura în grade Fahrenheit.

Instrumentul cu ajutorul caruia se masoara temperatura corpurilor este termometrul. În laboratoarele chimice se folosesc termometre cu mercur sau cu alcool.

În multe situatii este necesara mentinerea unei temperaturi constante a unui volum de lichid sau gaz. În acest scop se utilizeaza un aparat numit termostat, care functioneaza pe principiul echilibrarii a doua surse de caldura, o sursa calda si una rece.

Când durata experimentului nu depaseste 10-20 minute, iar temperatura trebuie mentinuta constanta cu o precizie de ±0,1șC, se poate folosi drept termostat un pahar umplut cu apa încalzita la temperatura dorita. Pe parcursul experimentului apa din pahar se agita cu o bagheta de sticla.

Daca temperatura trebuie sa ramâna constanta un timp mai îndelungat, se foloseste termostatul. În cazul ultratermostatului, mentinerea constanta a temperaturii se realizeaza cu ajutorul asa-numitului termometru de contact, de la care se poate regla cu mare precizie temperatura dorita. Temperatura baii se regleaza automat, încalzirea si agitarea facându-se electric. La partea superioara a termostatului de contact se afla contactul cu releul de cuplare-decuplare a sistemului de încalzire. Ultratermostatul asigura o constanta a temperaturii cu o exactitate de ±0,02șC. El este alcatuit dintr-o baie de apa izolata termic printr-o carcasa. În baia de apa este introdusa spirala de încalzire, respectiv de racire, legata prin intermediul unui tub de cauciuc la robinetul de apa. Ultratermostatul este prevazut cu un agitator pentru baia de apa, termometrul de contact, un termometru de control, o pompa de aspirare-refulare care asigura circuitul apei din termostat si legatura la dispozitivul la care temperatura trebuie mentinuta constanta. În unele cazuri vasul care trebuie termostatat se poate introduce direct în baia de apa, caz în care nu mai este necesara punerea în functiune a pompei de aspirare-refulare.

Punerea în functiune a termostatului se face introducând cordonul de alimentare la reteaua de 220 V si conectându-l la încalzire. Se fixeaza termometrul de contact la temperatura dorita. În momentul în care baia de apa a atins aceasta temperatura, becul semnalizator al releului de cuplare-decuplare a încalzirii se stinge. Temperatura se va citi la termometrul de control din baia de apa. Daca valoarea înregistrata la termometrul de control nu corespunde exact valorii dorite, se regleaza usor termometrul de contact pâna se obtine valoarea corespunzatoare.