3.2. Аналитические весы. Часть 2
Чтобы уменьшить погрешность, надо следить за значением получаемых этим способом долей миллиграмма, прибавляемых или отнимаемых от массы гирь. Это значение не должно превышать 0,5 мг.
Точное взвешивание применяют только там, где оно уместно, и только тогда, когда исследователь уверен, что взвешиваемый предмет имеет постоянную массу, определенную в долях миллиграмма. Это случается не так часто, как обычно полагают, поскольку стеклянная, фарфоровая и полимерная посуда может изменять свою массу на целые миллиграммы из-за адсорбции на поверхности атмосферной влаги и газов. Такая же адсорбция возможна и на поверхности взвешиваемых веществ.
Погрешности взвешивания и их устранение. Погрешности при взвешивании на аналитических весах появляются от вибрации помещения (весовой комнаты), от колебания температуры весов и гирь, давления и влажности в весовой комнате, от неточных значений масс гирь, от неравноплечности весов, от взвешивания в воздухе, а не в вакууме.
Погрешности, вызванные изменением массы вещества в процессе взвешивания из-за поглощения или потери влаги, испарения летучих веществ, поглощения из воздуха примесей различных газов, устраняют взвешиванием в закрытых сосудах (бюксах).
Погрешности из-за неточной массы гирь избегают, учитывая поправки, указанные в свидетельствах фирм, выпускающих гири. Кроме того, при взвешивании пустого сосуда, а затем этого же сосуда с веществом, следует пользоваться одними и теми же гирями. Например, если при взвешивании пустого бюкса была использована гирька массой 200 мг, отмеченная звездочкой (точкой), то при взвешивании того же бюкса с веществом надо использовать эту же гирьку со звездочкой. Помещать гири на чашку весов или навешивать их на коромысло следует всегда в одном и том же порядке. Надо начинать с гири, приблизительно равной по массе взвешиваемому предмету, а затем уже пользоваться гирями в порядке уменьшения их масс. Арретир при этом опускают очень осторожно.
Абсолютно равноплечих весов не существует. У разноплечих весов масса гирь не будет равна массе взвешиваемого предмета, даже если весы находятся в равновесии. В этом случае к длинному плечу коромысла весов приложена меньшая масса, а к короткому - большая. Поэтому при взвешивании всегда возникает погрешность тем большая, чем больше неравноплечие весов. Погрешность от неравноплечия возрастает при несимметричном нагревании коромысла весов (солнечное освещение, близко расположенная батарея отопления и т.п.).
Для исключения погрешности от неравноплечия применяют либо метод двойного взвешивания (способ Гаусса), либо взвешивание по методу замещения (способ Менделеева). При двойном взвешивании массу вещества находят, помещая его сначала на правую чашку (m1), а затем - на левую (m2). Тогда истинная масса вещества (m) будет приближенно равна среднему арифметическому из двух взвешиваний:
(3.3)
При взвешивании по методу замещения навеску вещества с бюксом точно тарируют (точно взвешивают) набором гирек. Затем бюкс с веществом снимают с чашки весов и заменяют другим набором гирек до тех пор, пока стрелка весов не даст то же отклонение, что при тарировании. Масса гирь, установленная вместо вещества с бюксом, будет равна массе вещества с бюксом даже в том случае, если весы грубо неравноплечие. Как тарирование, так и взвешивание гирь вместо вещества с бюксом производят путем наблюдения колебаний стрелки весов относительно нулевой отметки.(Гаусс Карл Фридрих (1777-1855) - немецкий математик и астроном.)
Погрешность из-за взвешивания в воздухе связана с тем, что каждое тело, погруженное в газ, теряет в своей массе столько- сколько массы имеет вытесненный телом газ. Следовательно, все предметы в воздухе имеют меньшую массу, чем в вакууме. Обычное взвешивание в воздухе приводило бы к правильному результату, если бы гири теряли в своей массе столько же, сколько теряет взвешиваемый предмет. Однако гири имеют другую плотность, чем взвешиваемый предмет и вытесняют другое количество воздуха. Кроме того, плотность воздуха изменяется с атмосферным давлением, и поэтому погрешность от взвешивания в воздухе будет еще зависеть и от атмосферного давления.
Поправку на взвешивание в воздухе учитывают только при очень точных взвешиваниях, если известны плотность металла, из которого изготовлены гири, и плотность взвешиваемого вещества и бюкса, а также атмосферное давление в момент взвешивания.
Другие части:
3.2. Аналитические весы. Часть 1
3.2. Аналитические весы. Часть 2