一種弦振動(dòng)法測定液氮密度裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及弦振動(dòng)法測定液體密度的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種弦振動(dòng)法測定液 氮密度裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 弦振動(dòng)法測定液氮密度是將弦線的一端結(jié)在電動(dòng)音叉上，在音叉驅(qū)動(dòng)下使弦線 振動(dòng)，另一端繞過滑輪掛上重物，將重物浸入裝有液氮的金屬杜瓦瓶中，改變掛在弦線上 重物的質(zhì)量，根據(jù)浮力定律，改變了弦線上的張力，在其它條件不變的情況，改變弦線受到 的張力即可改變弦線的長度，測出不同重物下的弦線長，用回歸法處理數(shù)據(jù)，求出待測液 體氮的密度。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種弦振動(dòng)法測定液氮密度裝置，以解決上述背景技 術(shù)中提出的問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種弦振動(dòng)法測定液氮密度裝 置，包括電動(dòng)音叉、弦線、滑輪、砝碼、金屬杜瓦瓶和液氮，所述弦線的一端連接電動(dòng)音叉，另 一端連接滑輪，滑輪的下端通過弦線連接有砝碼，砝碼設(shè)在裝有液氮的金屬杜瓦瓶內(nèi)部。
[0005] 優(yōu)選的，所述弦線為直徑為0. 085mm的鎢絲。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：該裝置結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便，且測量 精度高，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，能作為高年級(jí)學(xué)生的選修或補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的啟發(fā)性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本實(shí)用新型弦振動(dòng)法測定液氮密度裝置示意圖。
[0008] 圖中：1-電動(dòng)音叉、2-弦線、3-滑輪、4-砝碼、5-金屬杜瓦瓶、6-液氮。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0010] 請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案：一種弦振動(dòng)法測定液氮密度裝置，包 括電動(dòng)音叉1、弦線2、滑輪3、砝碼4、金屬杜瓦瓶5和液氮6,弦線2的一端連接電動(dòng)音叉 1，另一端連接滑輪3,弦線2為直徑為0. 085mm的鎢絲，滑輪3的下端通過弦線2連接有砝 碼4,砝碼4設(shè)在裝有液氮6的金屬杜瓦瓶5內(nèi)部。
[0011] 工作原理：在電動(dòng)音叉1驅(qū)動(dòng)下弦線振動(dòng)，砝碼4的增加，通過砝碼4的增加，可改 變弦線2受到的張力，使弦線2的長度發(fā)生改變。在測定的過程中先取砝碼4為200克， 測出此時(shí)的弦長，改變砝碼4,每次增加砝碼420. 00克，依次測出對(duì)應(yīng)的弦長，用回歸法 處理數(shù)據(jù)，就可以得出液氮的密度。第一步，測量出弦線2-端的砝碼4的質(zhì)量M;第二步， 改變掛在弦線2上的砝碼4質(zhì)量M，測得不同M下的弦線2的長度。進(jìn)而根據(jù)相關(guān)理論求 出液氮6的密度。
[0012] 理論依據(jù)：在保持張力T不變的情況下，橫波的傳播速度v與張力T及弦線2的 線密度y之間的關(guān)系為：
f為弦線2的振動(dòng)頻率，A為弦線2上傳播的 橫波波長，則根據(jù)v=fA，有
弦線2 -端固定在音叉的一個(gè)腳上，使 音叉振動(dòng)，則弦線2上各點(diǎn)將在音叉的帶動(dòng)下振動(dòng)起來，弦線2的振動(dòng)頻率f?即為音叉的 振動(dòng)頻率，設(shè)弦線2長為1，振動(dòng)時(shí)弦線2上的半波數(shù)為n，則
即A= 21/n代入（2) 式為，
由浮力定律，弦線2上的張力為：1 = 1%，0§(4)式中￥為浸入液 氮6的物體的體積，P為待測液氮6的密度，M為掛在弦線2上的砝碼4質(zhì)量。將（4)式 代人（3)式有：
，先取砝碼4200克，測出此時(shí)的弦線2長1，改 變M，每次增加砝碼4為20. 00克測出對(duì)應(yīng)的弦長1，結(jié)果如下：室溫t= 18. 0°C;
[0015] 石英玻璃的體積V= 16. 290 ±0. 005cm3電動(dòng)音叉頻率f= 100Hz;弦線2的線密 度y=L1〇X1(r3g/cm3為了評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度，用回歸法處理數(shù)據(jù)。根據(jù)（5)式，令M =y；12=x；
aQ=Vp，則線性方程y=apa。;由最小二乘原理得：
[0019]相關(guān)系數(shù)
[0021] 剩余標(biāo)準(zhǔn)差
[0023] &。= 13. 341±0. 003，
[0026] p= 0? 8173±0. 0007g/cm3
[0027] 對(duì)同一個(gè)容器中的液氮6,用密度計(jì)測得：
[0028]p= 0? 825±0. 005 (g/cm3)，
[0029] 用流體靜力秤衡法測得：P= 0. 824±0. 005 (g/cm3);三種方法測得的值還是比 較接近的。用弦振動(dòng)法的測量值與公式值〇. 81 (g/cm3)比較相對(duì)誤差為E= 0. 9% (這項(xiàng) 比較我們假定待測液氮為純液氮）。
[0030] 盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言， 可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修 改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種弦振動(dòng)法測定液氮密度裝置，包括電動(dòng)音叉（1)、弦線（2)、滑輪（3)、砝碼（4)、 金屬杜瓦瓶（5)和液氮（6)，其特征在于：所述弦線（2)的一端連接電動(dòng)音叉（1)，另一端連 接滑輪（3 )，滑輪（3 )的下端通過弦線（2 )連接有砝碼（4)，砝碼（4)設(shè)在裝有液氮（6 )的金 屬杜瓦瓶（5)內(nèi)部。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種弦振動(dòng)法測定液氮密度裝置，其特征在于：所述弦線（2) 為直徑為0.085mm的鎢絲。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種弦振動(dòng)法測定液氮密度裝置，包括電動(dòng)音叉、弦線、滑輪、砝碼、金屬杜瓦瓶和液氮，所述弦線的一端連接電動(dòng)音叉，另一端連接滑輪，滑輪的下端通過弦線連接有砝碼、砝碼設(shè)在裝有液氮的金屬杜瓦瓶內(nèi)部。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便，且測量精度高，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，能作為高年級(jí)學(xué)生的選修或補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的啟發(fā)性強(qiáng)。
【IPC分類】G01N9/00
【公開號(hào)】CN204630874
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520279948
【發(fā)明人】張皓晶, 李艷茹, 溫元斌, 段劍金, 林靈, 李琳, 方達(dá), 徐志海, 張 雄
【申請(qǐng)人】云南師范大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月4日