اندازه گیری حجم

حجم مقدار فضای اشغال شده توسط یک شی یا ماده است. این یکی از مقادیر مشتق شده است که توسط سیستم بین المللی واحدها تعریف شده است. واحد حجم کنتور مکعب (M 3) است. این همان چیزی است که به عنوان یک واحد مشتق شده از کمیت منسجم خوانده می شود زیرا صرفاً از نظر یکی از واحدهای پایه تعریف شده توسط سیستم بین المللی واحدها ، یعنی طول بیان شده است. در حالی که طول دارای متر (متر) به عنوان واحد آن است ، حجم آن دارای متر مکعب است. در حقیقت ، برای تعدادی از اشکال اساسی سه بعدی ، می توانیم حجم یک شی را به راحتی با اندازه گیری ابعاد آن پیدا کنیم ، در هر واحد طول مناسب (به عنوان مثال متر ، سانتی متر یا میلی متر) و سپس استفاده از فرمول صحیحبه آن اندازه گیری ها برای تعیین حجم آن. ساده ترین مثال ممکن احتمالاً مکعب است که با تعریف در هر سه بعد دارای یکسان است. اگر ما یک شیء مکعب شکل داشتیم که به عنوان مثال هر طرف دو متر (2 متر) را اندازه گیری می کرد ، حجم 2 × 2 متر مکعب 2 × 2 متر خواهد بود که هشت متر مکعب (8 متر 3) به ما می دهد. فرمول های تعدادی از اشکال سه بعدی مشترک در جدول زیر آورده شده است.

البته ، همه مواردی که می خواهیم یک حجم پیدا کنیم ، شکل های سه بعدی منظم هستند و همه آنها جامد نیستند. ممکن است بخواهیم حجم گاز یا مایع را پیدا کنیم. همچنین ممکن است بخواهیم حجم مقداری از مواد جامد را که به طور معمول به صورت پودر یا دانه ای (به عنوان مثال آرد ، شکر ، نمک ، ماسه یا پودر سیمان) یافت می شود ، پیدا کنیم. حتی اگر هدف مورد علاقه یک مورد سفت و سخت یا نیمه سفت باشد ، ممکن است شکل بسیار نامنظم داشته باشد. در چنین حالتی ، معمولاً با استفاده از اندازه گیری های آن ، تلاش برای یافتن حجم چنین شیئی امکان پذیر نیست (یا حداقل بسیار دشوار). خوشبختانه ، تعدادی از تکنیک ها وجود دارد که می تواند برای یافتن حجم چیزهایی که مواد جامد به طور منظم شکل ندارند ، استفاده شود.

اندازه گیری حجم یک مایع

احتمالاً ساده ترین چیز بعدی برای اندازه گیری حجم (بعد از مواد جامد معمولی) یک مایع است. مایع را می توان در یک کشتی اندازه گیری فارغ التحصیل به نوعی ریخت و سپس با نگاه کردن به فارغ التحصیلی در کنار کشتی اندازه گیری ، می توان حجم آن را مشاهده کرد. اگرچه واحد حجم SI متر مکعب (M 3) است ، اما حجم یک مایع معمولاً از نظر لیتر (یا زیرمجموعه های یک لیتر) بیان می شود. یک لیتر دارای همان حجم یک دکتری مکعب است (یک دتریم یک دهم متر است). یک متر مکعب یک مایع از این رو معادل هزار لیتر (1000 لیتر) است. به عبارت دیگر ، یک لیتر معادل یک هزارم از یک متر مکعب است (1 L = 0. 001 M 3). برای مقادیر بسیار کمی از یک مایع ، ما می توانیم حجم را در هر دو سانتیلی (یک صد سانتیلتر یک هیت لیتر) یا میلی لیتر بیان کنیم (یک میلی لیتر هزارمین لیتر است).

نوع رگ اندازه گیری مورد استفاده برای اندازه گیری حجم یک مایع به میزان مایع مورد نیاز برای اندازه گیری و میزان دقت که باید حجم آن اندازه گیری شود بستگی دارد. اگر ما مقدار آب یا روغن زیتون را اندازه گیری کنیم (به عنوان مثال) مورد نیاز برای یک دستور العمل غذایی ، یک کوزه اندازه گیری خانگی ساده بیش از حد کافی است. اگر از طرف دیگر ، ما در حرفه پزشکی کار می کردیم و می خواستیم مقدار خاصی از دارو را یک بیمار به صورت خوراکی یا داخل وریدی تجویز کنیم ، صحت اندازه گیری ما بسیار مهمتر می شود. ما احتمالاً می خواهیم از یک دستگاه تخصصی تر استفاده کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که به بیمار مقدار صحیح دارو را می دهیم. دقت نیز زمانی مهم است که ما می خواهیم آزمایشات مربوط به مواد شیمیایی موجود در محلول را در آزمایشگاه انجام دهیم. اشتباه کردن مبالغ می تواند به طور قابل توجهی بر نتیجه آزمایش تأثیر بگذارد.

برای اندازه گیری حجم مایعات موجود در آشپزخانه از یک کوزه اندازه گیری خانگی استفاده می شود

ممکن است از تصویر بالا توجه داشته باشید که از کوزه اندازه گیری می توان برای اندازه گیری حجم مایع حداکثر یک پین یا نیم لیتر استفاده کرد (نیمه لیتری کمی کمتر از یک پین است). اگرچه تعدادی از واحدهای غیر متری اندازه گیری وجود دارد که هنوز هم در اندازه گیری حجم یک مایع (از جمله پین ، البته) ، در استفاده گسترده است ، اما ما فقط در اینجا به لیتر و زیرزمین های آن علاقه مند هستیم. نکته دیگری که باید توجه کنیم این است که کوزه اندازه گیری در فواصل پنجاه میلی لیتر (50 میلی لیتر) در سمت نیمه لیتری فارغ التحصیل می شود. این به اندازه کافی دقیق برای اندازه گیری حجم مایع مورد استفاده در پخت و پز است ، اما برای استفاده آزمایشگاهی به اندازه کافی مناسب نیست. برای اندازه گیری دقیق تر ، می توانیم از یک کشتی اندازه گیری مانند سیلندر فارغ التحصیل شده در زیر استفاده کنیم. این معمولاً به شکل یک کشتی بلند ، نسبتاً باریک و مستقیم ساخته شده از شیشه یا پلاستیک است.

یک سیلندر فارغ التحصیل معمولی

تصویر زیر بخش بالای سیلندر فارغ التحصیل ، تا حدودی بزرگ شده را نشان می دهد. اگر به ردیف بالای اعداد موجود در تصویر نگاه کنید ، عبارت "500: 5" را مشاهده خواهید کرد. این نشان می دهد که سیلندر تا حداکثر سطح پانصد میلی لیتر فارغ التحصیل می شود و هر فارغ التحصیلی جزئی نشان دهنده افزایش حجم پنج میلی لیتر است. ردیف دوم اعداد حاوی عبارت "5 ± در 20 درجه سانتیگراد" است. این بدان معناست که اندازه گیری حجم در پنج میلی لیتر در دمای بیست درجه سانتیگراد در داخل (به علاوه یا منهای) دقیق است. این یک نکته مهم را مطرح می کند ، به این معنی که حجم یک مایع با دما می تواند به میزان قابل توجهی متفاوت باشد. بیشتر عروق اندازه گیری در دمای بیست درجه سانتیگراد یا نزدیک به آن کالیبره می شوند. این دما همان چیزی است که به طور کلی دمای اتاق در نظر گرفته می شود.

بخش بالای سیلندر فارغ التحصیل ، بزرگ شده

ما می توانیم حجم مقدار مایع را به سادگی با ریختن آن در یک سیلندر فارغ التحصیل (که گاهی اوقات یک سیلندر حجمی خوانده می شود ، پیدا کنیم ، زیرا هدف اصلی آن برای اندازه گیری حجم یک مایع است) و خواندن حجم با استفاده از فارغ التحصیلی های شماره دار در این شمارهسمت سیلندر. با این وجود چند نکته وجود دارد که باید در مورد استفاده از این روش توجه داشته باشید. اول از همه ، هر زمان که مقدار مایع را از یک ظرف به ظرف دیگر منتقل کنید ، مقدار کمی در ظرف اصلی باقی می ماند. مقدار مایعی که "به ظرف اصلی" می چسبد ، اغلب به ماهیت خود مایعات بستگی دارد. به عنوان مثال ، اگر ما آب را از یک ظرف شیشه ای به داخل دیگر بریزیم (البته مراقب نیست که هیچ یک از آنها را ریخت) ، مقدار آب باقی مانده در ظرف اصلی معمولاً ناچیز است. در مورد یک مایع چسبناک تر مانند Treacle نیز همین موضوع صادق نیست. حتی یک مایع نسبتاً آزاد مانند روغن نباتی می تواند باقیمانده قابل توجهی را در ظرف اصلی باقی بماند. این فقط چیزی است که باید برای مرجع آینده در نظر داشته باشید.

پس از انتقال مایع به سیلندر فارغ التحصیل ، خواندن حجم نیز به مراقبت خاصی نیاز دارد. در معرض خطر بیان آشکار ، هر کشتی مورد استفاده برای اندازه گیری حجم یک مایع همیشه باید روی یک سطح صاف و سطح قرار گیرد. حتی پس از آن ، همانطور که تصویر زیر نشان می دهد ، سطح یک مایع محدود در یک کشتی نسبتاً باریک کاملاً سطح نخواهد بود. با توجه به تنش سطحی مایع (بحثی که متعلق به جای دیگر است) ، سطح مایع تمایل به منحنی کردن به سمت بالا در هر کجا که طرفین ظرف را برآورده می کند. این انحنای (به نام منیسک) را می توان به وضوح با چشم غیر مسلح مشاهده کرد. حجم باید در پایین ترین سطح سطح مایع خوانده شود ، و اطمینان حاصل شود که چشم با سطح مایع سطح آن است. توجه داشته باشید که اگر می خواهید مقدار دقیقی از مایع را به یک رگ اندازه گیری منتقل کنید ، که اغلب مورد نظر است ، می توان تنظیمات جزئی در سطح را با استفاده از یک قطره چشم انجام داد (چیزی که برای اجرای قطره های چشم استفاده می شود).

خواندن باید با استفاده از پایین ترین سطح آب گرفته شود

پیدا کردن حجم یک جامد نامنظم

پیدا کردن حجم اشیاء جامد به شکل نامنظم با استفاده از اندازه گیری ها اغلب غیر عملی است. ما می توانیم با استفاده از روشی که به عنوان جابجایی سیال شناخته می شود ، حجم دقیق یک شیء جامد نامنظم شکل را پیدا کنیم. به خاطر داشته باشید که از آنجا که این روش شامل غوطه ور شدن جسم در یک مایع (معمولاً آب) است ، باید اطمینان حاصل کنید که شیء مورد نظر می تواند با خیال راحت در مایع غوطه ور شود بدون اینکه به جسم آسیب برساند یا یک وضعیت خطرناک ایجاد کند. عناصر فلزی مانند لیتیوم و پتاسیم و بسیاری از ترکیبات شیمیایی رایج می توانند در هنگام تماس با آب کاملاً با خشونت واکنش نشان دهند. همچنین در نظر داشته باشید که اضافه کردن مقادیر کمی از مواد محلول مانند نمک به آب باعث افزایش قابل توجهی در حجم آن نمی شود. از آنجا که نمک در آب حل می شود ، مولکول های آن به سادگی فضاهای بین مولکول های آب را اشغال می کنند. البته اگر به اضافه کردن نمک ادامه دهید ، در نهایت برای حل همه چیز بیش از حد زیاد خواهد بود و حجم آن افزایش می یابد.

چندین روش ممکن برای استفاده از جابجایی سیال برای یافتن حجم یک شیء به شکل نامنظم وجود دارد ، فراهم کردن جسم به اندازه کافی کوچک است که در یک کشتی حجمی به نوعی قرار بگیرد (به یاد داشته باشید که کلمه حجمی نشان می دهد که هدف اصلی کشتی اندازه گیری استجلد). اولین روشی که ما توضیح خواهیم داد شامل استفاده از سیلندر فارغ التحصیل یا کشتی حجمی مشابه است. سیلندر را حدود دو سوم پر از آب پر کنید. فرض خواهیم کرد که شیئی که می خواهیم حجم آن را پیدا کنیم یک شیء کوچک و نامنظم به نوعی است و از آب متراکم تر است و به این ترتیب غرق می شود. برای آزمایش روش می توانید از یک سنگ یا سنگریزه کوچک به شکل نامنظم استفاده کنید.

برای آزمایش روش از یک سنگ یا سنگریزه کوچک استفاده کنید

اولین کاری که باید انجام شود خواندن حجم آب در کشتی اندازه گیری و ثبت مقدار است. پس از انجام این کار ، باید شیء را به آب وارد کنید تا کاملاً غوطه ور شود. یکی از راه های انجام این کار این است که رگ را کمی کج کنید و اجازه دهید جسم از طرف آن به سمت آب بکشد. رها کردن جسم در یک ظرف شیشه ای ایده خوبی نیست ، به خصوص اگر نسبتاً سنگین باشد. اول از همه ، این می تواند باعث شود برخی از آب ها از ظرف خارج شوند و این بر صحت نتیجه شما تأثیر می گذارد. دوم ، این امکان وجود دارد (هرچند باریک) که جسم از زیر ظرف شکسته شود. این امر باعث ایجاد آشفتگی (آب در همه جا) ، ایجاد خطر (به دلیل شیشه شکسته) می شود و هزینه غیر ضروری (هزینه تعویض کشتی) را متحمل می شود. یک جایگزین این است که یک نخ پنبه ای را به اطراف جسم گره بزنید و آن را به آرامی درون آب پایین بیاورید تا شیء غوطه ور شود. خود موضوع از حجم ناچیز برخوردار است و به طور قابل توجهی بر نتیجه تأثیر نمی گذارد.

هنگامی که جسم به طور کامل در آب غوطه ور شد ، خواندن دوم از سطح آب در سیلندر فارغ التحصیل یا لیوان (یا هر چیز دیگری) گرفته می شود. کم کردن خواندن اول از دوم ، حجم ، در میلی لیتر ، شیء را به شما می دهد. برای بیان حجم در کنتورهای مکعب (یا زیرمجموعه های آن) ، به سادگی از ضریب تبدیل مناسب استفاده کنید. یک میلی لیتر همان حجم یک سانتیمتر مکعب را دارد که یک میلیون ام از مکعب (0. 000 001 متر 3 یا 1 0-6 متر 3) است. اتفاقاً ، اگر شیء مورد نظر برای یافتن حجم از آب ، به جای غرق شدن در پایین ظرف ، کمتر از آب شناور باشد. در این صورت ، شما باید روشی برای غوطه ور کردن شیء پیدا کنید. شما ممکن است بتوانید جسم را با یک قطعه نازک از سیم تحت فشار قرار دهید ، یا در عوض می توان وزنی را به جسم گره زد تا مطمئن شود که غرق می شود. شما فقط باید خواندن اول را با وزنی که در آب غوطه ور شده است ، بگیرید ، به طوری که تفاوت بین خوانش های اول و دوم فقط حجم خود شی را به شما می دهد.

روش دوم برای یافتن حجم یک شیء که به جابجایی سیال متکی است ، شامل استفاده از یک رگ سرریز و یک سیلندر اندازه گیری است ، همانطور که در زیر نشان داده شده است. با استفاده از این روش ، کشتی سرریز پر از آب است تا زمانی که آب شروع به سرریز کند و از طریق لوله خروجی در کنار کشتی از کشتی خارج شود (البته کشتی سرریز باید به گونه ای قرار گیرد که لوله خروجی بیش از حد باشدسینک ، یا برخی از ظروف مناسب که می تواند آب اضافی را بگیرد). هنگامی که آب از سرریز متوقف شد ، سیلندر اندازه گیری در زیر لوله خروجی قرار می گیرد و جسم به آرامی به داخل رگ سرریز پایین می آید. ایده این است که یک حجم از آب معادل حجم جسم جابجا می شود و از رگ سرریز به داخل سیلندر اندازه گیری جریان می یابد. سپس با خواندن حجم آب در سیلندر اندازه گیری ، حجم شیء را می توان مستقیماً خواند.

یک کشتی سرریز را می توان همراه با یک سیلندر اندازه گیری استفاده کرد

×

جزئیات را در کلیپ بورد کپی کنید