Slik finner du volumet i et testrør

Finne volumet av en prøverør eller NMR-rør er en vanlig kjemiberegning, både i laboratoriet av praktiske grunner og i klasserommet for å lære hvordan du konverterer enheter og rapportere betydelige tall. Her er tre måter å finne volumet på.

Et typisk reagensglass har en avrundet bunn, men NMR-rør og visse andre prøverør har en flat bunn, så volumet i dem er en sylinder. Du kan få et rimelig nøyaktig mål på volumet ved å måle den indre diameteren på røret og væskehøyden.

• Den beste måten å måle diameteren på et reagensrør på er å måle den største avstanden mellom de indre glass- eller plastoverflatene. Hvis du måler hele veien fra kant til kant, vil du inkludere selve prøverøret i målingene dine, noe som ikke stemmer.
• Mål volumet av prøven fra der den starter i bunnen av røret til basen av menisken (for væsker) eller det øverste laget av prøven. Ikke må prøverøret fra bunnen av basen til der det ender.

Bruke formel for volumet på en sylinder å utføre beregningen:

V = πr²h

der V er volum, er π pi (ca. 3,14 eller 3,14159), r er sylinderens radius og h er høyden på prøven

Diameteren (som du målte) er dobbelt radien (eller radien er halv diameter), så ligningen kan skrives om:

V = π (1/2 d)²h

hvor d er diameter

La oss si at du måler et NMR-rør og finner diameteren til 18,1 mm og høyden til å være 3,24 cm. Beregn volumet. Rapporter svaret ditt til nærmeste 0,1 ml.

Først vil du konvertere enhetene slik at de er de samme. Bruk cm som dine enheter, fordi en kubikkcentimeter er en milliliter! Dette vil spare deg for problemer når det er på tide å rapportere volumet.

Det er 10 mm i 1 cm, så for å konvertere 18,1 mm til cm:

diameter = (18,1 mm) x (1 cm / 10 mm) [legg merke til hvordan mm avbryter]
diameter = 1,81 cm

Nå kobler du inn verdiene i volumligningen:

V = π (1/2 d)²h
V = (3,14) (1,81 cm / 2)²(3,12 cm)
V = 8,024 cm³ [fra kalkulatoren]

Fordi det er 1 ml i 1 kubikkcentimeter:

V = 8,024 ml

Men dette er det urealistisk presisjon, gitt dine målinger. Hvis du rapporterer verdien til nærmeste 0,1 ml, er svaret:

V = 8,0 ml

Hvis du vet sammensetningen av innholdet i prøverøret, kan du slå opp dens tetthet for å finne volumet. Husk at densitet er lik masse per volum.

Få massen til det tomme prøverøret.

Få massen på prøverøret pluss prøven.

Massen til prøven er:

masse = (masse fylt prøverør) - (masse tomt reagensglass)

Nå bruker du tettheten til prøven for å finne volumet. Forsikre deg om at tetthetsenhetene er de samme som for massen og volumet du vil rapportere. Du må kanskje konvertere enheter.

tetthet = (masse av prøven) / (volumet av prøven)

Omorganisere ligningen:

Volum = tetthet x masse

forvent feil i denne beregningen fra massemålingene dine og fra hvilken som helst forskjell mellom den rapporterte tettheten og den faktiske tettheten. Dette skjer vanligvis hvis prøven ikke er ren eller temperaturen er forskjellig fra den som ble brukt til tetthetsmåling.

Legg merke til at et normalt prøverør har en avrundet bunn. Dette betyr at bruk av formelen for volumet til en sylinder vil føre til en feil i beregningen din. Det er også vanskelig å prøve å måle den indre diameteren på røret. Den beste måten å finne volumet på prøverøret er å overføre væsken til en ren gradert sylinder for å ta en avlesning. Merk at det også vil være en viss feil i denne målingen. Et lite volum væske kan bli liggende igjen i prøverøret under overføring til den graderte sylinderen. Nesten sikkert vil noe av prøven forbli i graderingssylinderen når du overfører den tilbake til prøverøret. Ta hensyn til dette.

Enda en annen metode for å få volumet til et avrundet prøverør er å kombinere volumet til en sylinder med halvparten av sfærens volum (halvkulen som er den avrundede bunnen). Vær oppmerksom på at tykkelsen på glasset i bunnen av røret kan være forskjellig fra veggenes, så det er en iboende feil i denne beregningen.