キャラバッシュ・パイプの火皿の密度を測る2012/03/13

火皿が水に浮くか沈むか-だけでは面白くないので、密度の概略値を測定します.

問題は -体積をどのように測るか- 
火皿の形を方眼紙に写し取り,算術計算する- これは一つの手ですが
どうせ水に浸すので、<水中での重量を測る> ことにします.
手元には、郵便封筒の重さを測る<上皿ハカリ(最少目盛2gr)> しかないので
<てんびん>で平衡をとり、<腕の長さ>を物差しで測ることにしました.

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   岩石片の密度測定
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ステップ0
: 道具の準備と手作業
・竹串,木綿糸,カウンター用の錘(火皿と同じくらいの重さ=パイプ)
・蛍光灯スタンドに竹串を吊るして,天秤をつくる(支点を可動式に)
・竹串の両端に火皿とパイプを糸でぶら下げる(両端の結び目は固定).
                        
ステップ1: 予備測定=空中バランス
空中でのバランス
写真1. 左のセピオライト火皿の重量を実測(30.2gr)し,右のパイプはXgrとする.釣合いがとれた状態で左右の腕の長さを精密に測る(笑).長さの値から計算するとX=29.5grでなければならないところ、実測値は30.0gr! 1.7%ほどの誤差がでました.求める値が値なので,許容範囲とします.


ステップ2: 水浸- 『浮いてしまって、泡がでた!
泡を出すセピオライト
写真2. <火皿のツバ>の裏側に気泡がたくさんついて、直ぐには沈まなかった.そこで細い棒で表面の気泡を取り、<沈める-浮上がる>を繰り返すと,数分後には、完全に沈んだ.その後、火皿壁と付着したカーボン膜との間に閉じ込められた空気が、ボコボコと泡を立てて逃げて往きました.この時,汚れが付いていない部分からは、泡が立たなかった.(火皿全体は幾らかは吸水したようで、徐々に色が濃くなりました)

ステップ3: 実測=泡立ちが収まってから、水中バランス
水中重量の測定
写真3. 支点の位置をずらせて平衡をとる-これがなかなか微妙・・・ 釣り合えば、後は右と左の腕の長さを測るだけです.・・・・・ 省略 ・・・・・
 火皿の水中重量は13.3gr と推定できました.この値から、密度(単位体積重量)=空中重量÷(空中重量-水中重量) により 1.79 ⇒ 1.8 (gr/cm³) であることが分りました。

ステップ4: 後片付け
後始末
写真4. 実験の様子
約20分の測定作業後、火皿の色が吸水によって変わったままだったので、改めて重量を測りました.しかし<上写真の計量器>では吸水による重量増加を求めることは出来ませんでした(最少目盛2gr).心眼では,吸水量はおそらく100mg以下.
   
感想:              
冗談半分で、火皿の内側の汚れも取らないで始めました。カーボン等を削って,アルコールで油脂分をぬぐい取るなどしてから始めれば良かったと反省しました・・・後の祭りですが,繰返し測定をするほどのことでもない。測定値の検討は次回以降に。

                       

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