Frage:
Fügen sich die Gewichte zweier Flüssigkeiten beim Mischen nicht hinzu?
Brian
2018-12-12 20:41:47 UTC
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Ich hatte heute ein interessantes Dilemma. Ein Mitarbeiter sah mich eine Flüssigkeit (Diisopropylethylamin AKA DIPEA) in einen mit einer anderen Flüssigkeit gefüllten Kolben (Tetrahydrofuran AKA THF) geben. Ich musste genau 5 Gramm DIPEA in das THF einwiegen und stellte die Waage mit dem Kolben + THF auf Null. Dann fügte ich das DIPEA hinzu, bis auf der Waage 5.000 g standen. Da Massen additiv sind, nahm ich an, dass dies in Ordnung war.

Mein Kollege blieb jedoch stehen und sagte mir, dass die Massen von zwei Flüssigkeiten zwar additiv sind, die kombinierten Gewichte jedoch nicht. Da die Waage das Gewicht im Gegensatz zur Masse misst, hatte ich anscheinend gerade eine falsche Menge DIPEA hinzugefügt . Er erklärte mir die Argumentation, aber ich bin Chemiker, kein Physiker und sicherlich kein Fachmann für Strömungsmechanik. Deshalb möchte ich, dass jemand sie für mich ein wenig dumm macht oder mir sagt, ob ich weit weg bin. P. >

Soweit ich weiß, misst die Waage das Gewicht, das eine Funktion der Gravitationskraft ist. Die Gravitationskraft ist jedoch eine Funktion der Auftriebskraft (sie ist geringer, wenn die Auftriebskraft größer ist, da die Auftriebskraft eine Flüssigkeit nach oben gedrückt hat). Schließlich ist die Auftriebskraft eine Funktion der Dichte. Dies bedeutet, dass mein THF (das eine Dichte von 0,9 g / ml hatte) eine größere Auftriebskraft hatte als meine THF / DIPEA-Lösung (die DIPEA-Dichte beträgt nur 0,74 g / ml, sodass die Lösung irgendwo zwischen 0,74 und 0,90 liegen würde ). Und dies bedeutet, dass technisch gesehen beim Hinzufügen von DIPEA die hinzugefügte Masse nicht das einzige ist, was zu einer Gewichtszunahme führt. sondern die verringerte Auftriebskraft verursacht dies auch.

Als die Waage schließlich 5.000 g anzeigte, hatte ich möglicherweise nur 4.950 oder vielleicht 4.990 usw. hinzugefügt (etwas weniger als 5.000). Ist meine Argumentation richtig? Jede Hilfe wird geschätzt.

Aus praktischer Sicht würde ich mir viel mehr Sorgen darüber machen, dass Sie den Fehler nicht korrigieren können, wenn Sie zu viel gießen, wenn Sie direkt in die Flüssigkeit gießen.Das Gießen von 5,01 g wäre ein Fehler, 0,01 g von einem separaten Wiegen zurückkratzen zu müssen, wäre nichts.
Wenn die Zugabe der beiden Flüssigkeiten zu einer Reaktion der Verdunstung oder Kondensation führt, ist Ihr Endgewicht falsch und Sie haben entweder zu viel oder zu wenig Flüssigkeit Nr. 2 hinzugefügt.
Und dann gibt es den Fall, dass zwei Flüssigkeiten (nicht diese beiden) sich endotherm zu einer neuen Verbindung verbinden.Das resultierende Material wiegt um einen Betrag (endotherme Energie) / c ^ 2 mehr als die Summe der Eingaben.
Reagieren DIPEA und THF miteinander, um ein Gas zu bilden?
Sie sollten in der Lage sein, ein einfaches Experiment durchzuführen.Mach es auf deine Art.Mach es auf ihre Weise.Überprüfen Sie, ob sie sich im Gewicht unterscheiden.
Angesichts der Tatsache, dass Sie die Flasche und den Inhalt gemessen haben, ist das Argument falsch.Die Skalen messen die kombinierte Masse, kalibriert nach der gemeinsamen Anziehungskraft (Beschleunigung).Die Yakk-Einschränkung gilt, wenn eine der Komponenten oder die Reaktionsprodukte gasförmig werden, da diese Gase nach einer Weile Teil des allgemeinen Luftdrucks werden (Sie können CO2 wiegen).
Völlig unsinnig
Vergessen Sie auch den Auftrieb.Die Antworten sind richtig, aber Sie wiegen das Schiff und nicht das fallende Zeug.
Was ist mit der im Kolben verbleibenden Flüssigkeit?Wenn Sie einen zweiten Kolben verwenden würden, um 5.000 g DIPEA zu messen, und ihn in den ersten Kolben gießen würden, müssten Sie dann den Kolben erneut wiegen und möglicherweise etwas mehr hinzufügen, um den Unterschied zu berücksichtigen?
Brian, die Gewichte und Massen werden hinzugefügt, aber die Volumina werden möglicherweise nicht hinzugefügt.
Fünf antworten:
knzhou
2018-12-12 20:53:56 UTC
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Natürlich, wenn Sie zwei Objekte mit Massen $ m_1 $ span> und $ m_2 $ und nichts kommt heraus, dann erhalten Sie Masse $ m_1 + m_2 $ span>.

Gewichte sind aufgrund von Auftriebskräften etwas komplizierter. Alle Objekte auf der Erde erfahren kontinuierlich eine Auftriebskraft aus dem Volumen der Luft, die sie verdrängen. Dies spielt keine Rolle, solange das Volumen erhalten bleibt: Wenn Sie zwei feste Blöcke stapeln, addieren sich deren Gewichte, da die gesamte Auftriebskraft dieselbe ist wie zuvor. Wenn Sie jedoch zwei Flüssigkeiten mischen, kann sich die gesamte Auftriebskraft ändern, da das Volumen der gemischten Flüssigkeit möglicherweise nicht der Summe der einzelnen Volumina entspricht.

Um diesen Effekt abzuschätzen, nehmen wir (großzügig) an, dass das Mischen zweier Flüssigkeiten zu einer Änderung des Gesamtvolumens von $ 10 \% $ span> führen kann. Die Luftdichte beträgt ungefähr $ 0.1 \% $ span> der einer typischen Flüssigkeit. Der Fehler dieses Effekts liegt also höchstens bei $ 0.01 \% $ span>, was irrelevant ist. Wir können daher den Schluss ziehen, dass Ihr Mitarbeiter sich nicht für eine Sekunde selbstgefällig fühlen wollte, anstatt zu helfen.

"höchstens etwa 0,01%, was irrelevant ist. Wir können daher den Schluss ziehen, dass Ihr Mitarbeiter sich nicht für eine Sekunde selbstgefällig fühlen wollte, anstatt zu helfen."Dies setzt voraus, dass 0,01% für ihre Zwecke in seinem Labor unbedeutend sind.
Es ist genauer als die Methode, die Flüssigkeiten von Hand hinzuzufügen.Es ist noch genauer als die von ihm verwendeten Skalen.Daher sind 0,01% irrelevant.Ich glaube auch, dass diese Antwort, wie gesagt, mit den Volumenänderungen ziemlich großzügig ist.10% sind viel und wahrscheinlich mehr, als Sie jemals außerhalb bestimmter Kombinationen finden würden, um etwas anderes zu demonstrieren.
Da Flüssigkeiten inkompressibel sind, nach welchem physikalischen Verfahren würde das Volumen von 2 gemischten Flüssigkeiten nicht der Summe der Volumina der beiden Flüssigkeiten entsprechen?
Wenn 0,01% relevant sind, sollten Sie sich auch Gedanken über Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit machen.
@Dancrumb Es geht nicht um Kompressibilität, sondern möglicherweise um Mischbarkeit (Lösungen sind normalerweise dichter als bloße gelöste Stoffe) und möglicherweise um chemische Reaktionen, die zu einer Substanz mit stark unterschiedlicher Dichte führen.
@Dancrumb Stellen Sie sich als grobe Analogie einen Becher voller Kugeln mit einem Radius von 10 mm und einen Becher mit Kugeln mit einem Radius von 1 mm vor.Wenn Sie sie addieren, wird das Volumen nicht additiv, da die kleinen Kugeln in die Löcher zwischen den großen passen können.Und es ist nicht unbedingt ein physikalischer Prozess: Möglicherweise verbinden sich zwei Moleküle zu einem Molekül, das kleiner ist als die Summe der Volumina der ursprünglichen Moleküle.
Ich vermute sehr, dass die Waage IMMER das Gewicht der beiden zusammengefügten Flüssigkeiten innerhalb der Genauigkeit der Waage angibt.Dieses Argument ist jedoch leicht zu lösen.Holen Sie sich das Trockengewicht von zwei Flaschen.Geben Sie die richtige Menge jeder Flüssigkeit in jeden Kolben.Gießen Sie eine Flasche in die andere.Wiegen Sie erneut beide Kolben, vorausgesetzt, dass etwas Flüssigkeit (ein oder zwei Tropfen) im leeren Kolben verbleibt.Die Summe der beiden Gewichte sollte in beiden Fällen innerhalb der Genauigkeit der Waage gleich sein.
@Dancrumb: Um ein einfaches Beispiel für das diskutierte Phänomen zu erhalten, mischen Sie gleiche Mengen Alkohol und Wasser zusammen und messen Sie das resultierende Volumen.
Das waren großartige Antworten. Vielen Dank.Die 2 Flüssigkeiten interagieren nicht chemisch, sind aber mischbar.Dies ist die gleiche Situation wie das Hinzufügen von reinem Ethanol zu reinem Wasser, um Alkohol zu trinken.Der Alkohol / Wasser ist meiner Meinung nach ein gutes Beispiel, da er ein ziemlich dramatisches nichtadditives Volumen aufweist: Die Dichte von reinem Wasser beträgt 1,0 und die von Ethanol 0,79.Eine 50/50 Wasser / Ethanol-Lösung ist 0,92.Eine 100 g "100 Proof" -Lösung wäre also 108 ml anstelle von 50 + 63 = 113 ml.Dies bedeutet, dass eine Volumenreduzierung von 5% einen Fehler von 0,005% bedeuten würde.Und da die Waage nur 0,001 g misst, wird der Fehler nicht einmal registriert.
Wenn Ihre Waage empfindlich genug ist, um die Wirkung der Auftriebskraft aus der Luft zu "fühlen", ist das von Ihnen abgelesene Gewicht nicht das "echte" Gewicht, selbst wenn Sie eine einzelne Flüssigkeit messen.
@JaccovanDorp Wir kennen keine Details.Es kann sein, dass der Vorgang des Hinzufügens nicht einfach von Hand erfolgt, sondern eine Kontrolle des Hinzufügens bis zu einem Punkt von 0,001 g gibt.Beachten Sie, dass dies eine von OP erwähnte Genauigkeit ist.In ähnlicher Weise können auch Bedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit (wie durch Akkumulation erwähnt) gesteuert werden.Da OP ein Gewicht von 4,990 g erwähnt, was einer Differenz von 0,01 g zu den erwarteten 5 g (d. H. 0,002%) entspricht, scheint eine solche Differenz ** wichtig ** zu sein, wenn nicht entscheidend.
Ein weiterer kleinerer Effekt könnte sein, dass das Mischen etwas Wärme erzeugt und somit die Dichte der Lösung durch Wärmeausdehnung etwas stärker verändert.Dies wirkt sich dann weiter auf den Auftrieb aus (kann aber anderen Teilen des Mischens entgegenwirken)
Wie viel wiegen also 100 g Saccharose, gelöst in 100 g Wasser?Das Gesamtvolumen beträgt ungefähr 105 ml IIRC.
@CarlWitthoft Wenn dies zutrifft, ist die Auftriebskraft etwa 50% weniger als erwartet und zunächst etwa 0,1% des Gewichts, sodass auf der Waage etwa 100,05 USD Gramm angezeigt werden.
@Aethenosity Ich habe den Einheitenwechsel nicht vergessen.Die meisten Dinge haben eine Ordnungsdichte von 1 Gramm pro Milliliter.
@knzhou Ich war überoptimistisch.Das vollständige Auflösen von Zucker erzeugt z.B."Das Auflösen von 2 Tassen (16 trockenen Unzen) granuliertem Zucker in 2 Tassen Wasser ergibt etwa 3-1 / 8 Tassen Zuckerwasser." <- von https://cooking.stackexchange.com/questions/27350/ für-gleiche-Volumen-Wasser-und-Zucker-was-ist-das-Verhältnis-von-getrenntem-Volumen-gegen-com.Siehe auch diesen aktuellen Online-Zuckerrechner !!!http://www.sugartech.co.za/density/
Ben51
2018-12-12 22:55:34 UTC
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@knzhou lieferte eine gute Antwort. Ich werde ein paar andere Interpretationen anbieten.

Das erste hat nichts mit der Tatsache zu tun, dass Sie Flüssigkeiten mischen - es gibt nur Schwierigkeiten, die Masse durch Gewichtsmessung genau zu bestimmen. Wie bereits erwähnt, gibt es den Auftrieb der Luft, der einen Massenfehler von etwa $ - 0,0013 $ span> g / l auf Meereshöhe oder etwa $ - 0,14 $ span>% bei einer Substanz mit einer Dichte von $ 0,9 $ span> g / l. Dann variiert die Gravitationsbeschleunigung je nach Standort um bis zu ein halbes Prozent, am größten in der Nähe der Pole und am kleinsten in der Nähe des Äquators (auch in großer Höhe kleiner). Wenn Ihre Waage also die Kraft misst (Federn oder Wägezellen anstelle der Ausgleichsmasse verwendet) und für die Verwendung in Paris kalibriert ist, erhalten Sie zusätzlich ~ $ -0,1 $ span> % Fehler, wenn Sie Ihre Probe in Mexiko-Stadt wiegen. Natürlich wären diese Fehler dieselben, wenn Sie jede Flüssigkeit einzeln wiegen würden, als ob Sie die Mischung wiegen würden.

Zweitens kenne ich keine Chemie, aber wenn Ihre beiden Flüssigkeiten reagieren und Gas produzieren, das oben aus dem Behälter entweicht, geht offensichtlich Masse verloren. Wenn dies nicht der Fall ist, ist Ihr Kumpel ziemlich beschissen, denn der einzige andere Effekt, den ich mir vorstellen kann, der einen Unterschied basierend auf dem Gewicht vor oder nach dem Mischen hervorrufen würde, ist der bereits erwähnte:

In der Ozeanographie heißt es Cabbeling. Zwei miteinander vermischte Substanzen haben nicht unbedingt genau die Dichte, die Sie aus einem gewichteten Durchschnitt der jeweiligen Dichte berechnen würden. Bei Flüssigkeiten, mit denen ich vertraut bin, ist die Diskrepanz weitaus geringer als $ 10 $ span>%: eher wie $ 1 $ span> Höchstens%, was in Kombination mit Luftauftrieb einen Fehler von 0,001% ergibt. Sie können sich auch Sorgen über den Fehler machen, der durch die Gezeitenkraft des Mondes verursacht wird.

Ihr zweiter Punkt ist derjenige, der bei weitem den größten Einfluss haben könnte.Das Gewicht könnte nach der Reaktion $ 0N $ betragen.
Flüssigkeiten verdampfen auch spontan;Abhängig von den Bedingungen kann dies ziemlich dramatisch sein.In jedem Fall ist es wichtig, dass * Sie das Verfahren befolgen *.Wenn Sie Änderungen an der Prozedur vornehmen, müssen Sie die möglichen Auswirkungen dieser Änderung verstehen.Es ist lächerlich anzunehmen, dass eine Änderung des Verfahrens keine Auswirkungen hat.Ein Chemiker sollte z.B.der Unterschied zwischen der Zugabe von Säure zu Wasser und Wasser zu Säure - obwohl der Prozess "additiv" ist, gibt es deutliche praktische Unterschiede zu den beiden Ansätzen :)
Der Abschnitt über die Kalibrierung ist in diesem Zusammenhang ziemlich albern und ich denke, er beeinträchtigt den Punkt.
@pipe Ich bin anderer Meinung.Wenn Sie Messgeräte verwenden, bei denen Sie die Kalibrierungskette nicht auf einen akzeptierten Standard zurückführen können, kochen Sie, nicht in der Wissenschaft.
"Sie könnten sich genauso gut Sorgen über den Fehler machen, der durch die Gezeitenkraft des Mondes verursacht wird" - Nein. Diese Kraft ist eine Störung in der Größenordnung von 1 $ Teil in 10 ^ 7 $, die erheblich geringer ist als die Effekte, über die Sie sprechen.Luftauftriebseffekte (die vom atmosphärischen Druck abhängen und daher auch an einem festen Ort auf der Erde wetterabhängig sind) werden routinemäßig berücksichtigt, wenn mit einer Genauigkeit von 0,01 USD /% oder besser gewogen wird.
@alephzero Ich wollte nicht implizieren, dass die beiden Effekte genau oder sogar ungefähr gleich sind.Nur dass sie beide zu klein sind, um eine Rolle zu spielen.Und ich fordere Sie auf, in der gesamten Menschheitsgeschichte ein Beispiel für jemanden zu finden, der explizit den Unterschied im Luftauftrieb erklärt, der sich aus der Nichterhaltung des Volumens beim Mischen von Flüssigkeiten ergibt.Skalen sind einfach nicht so genau.
@alephzero Genau mein Punkt.Es ist lächerlich zu glauben, dass jemand, der diese Frage stellt, eine zufällige Skala von ebay kaufen würde.Natürlich ist es auf der anderen Seite der Welt nicht kalibriert.
@alephzero Natürlich ist es wichtig, dass das Gerät korrekt kalibriert ist, aber es ist auch wichtig, dass die Flüssigkeit nicht in ein Becherglas mit einem Loch im Boden, einem Schwamm oder einer Hose gegossen wird.Bei der Frage geht es darum, zwei Flüssigkeiten zu mischen und ihre Gewichte zu ändern. Die Antwort sollte dies und nicht die Standardpraxis im Labor berücksichtigen.
Ister
2018-12-13 17:12:00 UTC
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Aufgrund Ihrer Frage gehe ich davon aus, dass die Präzision in Ihrem Labor sehr wichtig ist. Wenn ja, dann hat Ihr Kollege Recht. Zumindest bis zu einem gewissen Grad.

Es gibt drei Hauptmöglichkeiten, warum dies passieren kann. Aus Ihrer Beschreibung geht hervor, dass der Grund rein physikalischer Natur ist, also Option 1 auf meiner Liste und ich werde es genauer erklären. Die anderen beiden werden nur zur Vollständigkeit der Antwort hinzugefügt.

Warum ergibt das Hinzufügen von Gewichten nicht die Summe der Gewichte?

Berücksichtigen Sie diese Optionen.

  1. Wenn sich die Substanzen mischen (d. H. Ein Ergebnis ist eine Lösung der beiden Substanzen), ist das Volumen der resultierenden Lösung kleiner als das Volumen der Inhaltsstoffe. Die Massen bleiben jedoch gleich. Ich werde dieses Phänomen gleich erklären. Der Grund ist rein physisch.
  2. Wenn die Substanzen reagieren und einige der resultierenden Substanzen die Lösung verlassen (normalerweise ist es ein Gas, das verdampft), verringert sich die Masse um die Masse der entfernten Substanz. Normalerweise ist das Volumen auch kleiner, da einerseits ein Teil der Substanz entfernt wird und die resultierende Lösung mit den verbleibenden Resten dem gleichen Prinzip wie in 1 folgen sollte. Die neu gebildeten Partikel könnten dies jedoch theoretisch verhindern und bewirken, dass das Volumen tatsächlich zunimmt . Ich kann mir keine Beispiele vorstellen (oder auch wenn es welche gibt). Der Grund ist gemischt chemisch und physikalisch.
  3. Wenn die Substanzen reagieren und Sie eine lösliche Substanz erhalten, erhalten Sie eine Lösung einer neuen Substanz. In den meisten (wenn nicht allen) Fällen müssen Sie weniger Partikel einpacken, sodass Ihr Volumen bei gleichbleibender Masse abnimmt. Wenn sich die Lösungsmittel zusätzlich mischen, erhalten Sie einen zusätzlichen Effekt wie in einem, sodass der Unterschied noch größer sein kann. Dies ist eine Mischung aus chemischen und physikalischen Gründen.
    4. ol>

    Also was passiert?

    Ihr Kollege bezieht sich speziell auf Punkt 1 auf meiner Liste, daher werde ich mich nur darauf konzentrieren.

    Im Allgemeinen liegt der Hauptgrund darin, dass die Partikel in Lösungen möglicherweise eine andere Größe haben (und manchmal bis zu einem gewissen Grad auch eine Form haben, aber normalerweise ist dies ein weniger wichtiger Faktor), und dass sie sich daher im gleichen Volumen dichter "verpacken" können Sie können mehr Partikel und dadurch mehr Masse einpassen. Der extremste Fall ist, dass sich die Substanzen, die selbst Lösungsmittel sind, gut mit einer signifikanten Volumenreduzierung vermischen und die gelöste Substanz nur einen geringen Einfluss auf die Gesamtdichte hat.

    Als Ergebnis erhalten Sie eine Masse, die eine Summe von Massen ist, deren Volumen jedoch merklich kleiner als die Summe von Volumina. Und hier tritt der Auftrieb auf der Bühne ein. Der Volumenunterschied verursacht einen Gewichtsunterschied. Es ist nicht groß, aber wenn Sie eine enorme Präzision benötigen, kann es sein, dass Sie es nicht erfüllen.

    Wie groß kann die Auswirkung sein?

    Im Allgemeinen ist der Effekt umso stärker, je größer der Unterschied in der Partikelgröße ist.

    Ich weiß nichts über die Substanzen, auf die Sie sich beziehen, aber verwenden wir etwas, das den meisten Menschen bekannt ist. Und etwas, das Sie leicht selbst testen können (und dann die Nebenprodukte verbrauchen, um Ihren Kopf ein wenig abzukühlen, nachdem Sie alles überlegt haben ;-)). Es gibt zwei beliebte gute Lösungsmittel, die sich ziemlich leicht mischen lassen - Wasser und Ethanol. Ich mache ein perfektes Szenario, in dem wir reines Wasser mit reinem Ethanol mischen. Wenn Sie ein Experiment durchführen möchten, verwenden Sie tatsächlich Lösungen, bei denen es sich um Lösungsmittel handelt, die Ergebnisse sind jedoch mit Sicherheit spürbar.

    Berechnen wir zunächst, wie viel Volumen wir verlieren werden. Basierend auf dieser Wasser-Ethanol-Gemischdichte berechnen wir die Differenz für eine 40% ige Alkohollösung (im Volksmund als Wodka bekannt).

    Reines Wasser hat eine Dichte von $ 0.998202 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $ span>
    Reines Ethanol hat eine Dichte von $ 0.79074 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $ span>
    40% Ethanol in Wasserlösung (berechnet nach Gewicht) hat eine Dichte von $ 0,93684 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $ span>

    Diese Dichten basieren auf einer normalisierten Atmosphäre, also auf einem Gewicht.

    Nehmen wir also (nach Gewicht ) $ 60 \ text {g} $ span> Wasser und $ 40 \ text {g} $ span> Ethanol. Die Volumina betragen jeweils $ 60 / 0.998202 = 60.108074 \ text {cm} ^ 3 $ span> Wasser und $ 40 / 0.79074 = 50.585527 \ Text {cm} ^ 3 $ span> Ethanol.

    Ein gesunder Menschenverstand würde vorschlagen, dass wir $ 100 \ text {g} $ span> Lösung mit einem Volumen von haben werden $ 60.108074 + 50.585527 = 110.693601 \ text {cm} ^ 3 $ span>. Dann stellen wir fest, dass die Dichte unterschiedlich sein wird, also $ 100 \ text {g} $ span> der Lösung, die $ 100 / 0.93684 misst = 106.741813 \ text {cm} ^ 3 $ span>. Aber keines davon ist richtig.

    Um genaue Ergebnisse zu erzielen, müssen wir Massen durchlaufen.

    Die Luftdichte beträgt $ 0,001204 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $ span>
    Der erlebte Gewichtsverlust für Wasser beträgt $ 60.108074 \ cdot 0.001204 = 0.07237 \ text {g} $ span> und die Wassermasse beträgt $ 60.07237 \ text {g} $ span>
    Der erlebte Gewichtsverlust für Ethanol beträgt $ 50.585527 \ cdot 0.001204 = 0.060905 \ text {g} $ span> und die Masse an Ethanol beträgt $ 40.060905 \ text {g} $ span>
    Die Masse der resultierenden Lösung ist $ 60.07237 + 40.060905 = 100.137275 \ text {g} $ span>

    Um das Gewicht genau zu berechnen, verwenden wir die Proportionen.

    Wenn wir $ 100 \ text {g} $ span> von $ 40% $ span> Ethanol hätten, wäre sein Volumen $ 106.741813 \ text {cm} ^ 3 $ span> wurde früher berechnet.
    Der erlebte Gewichtsverlust durch Auftrieb wäre $ 106.741813 \ cdot 0.001204 = 0.128517 \ text {g} $ span>
    Die Masse davon wäre $ 100.128517 \ text {g} $ span>

    Das Gewicht der Lösung, deren Masse $ 100.137275 \ text {g} $ span> ist, wird also
    sein $ 100 / 100.128517 \ cdot100.137275 = 100.008747 \ text {g} $ span>
    d.h. um $ 0,008747 $ span> (oder $ 0,008747% $ span>) höher als erwartet.

    Wenn wir dieses Ergebnis auf Ihren Fall anwenden würden, würden Sie für $ 5 \ text {g} $ span> erhalten $ 5.000437 \ text {g} $ span>.

    Der Unterschied scheint geringer zu sein als Ihre Präzision. Ob es akzeptabel ist oder nicht - Sie müssen selbst entscheiden. Auch Ihr Fall könnte extremer werden.

    Oh, nur als Referenz - das Volumen unserer Lösung wäre $ 106.741813 / 100.128517 \ cdot100.137275 = 106.751149 \ text {cm} ^ 3 $ span>

    Es ist immer noch deutlich weniger als die Summe der Volumes, die, wie wir berechnet haben, $ 110.693601 \ text {cm} ^ 3 $ span>.

    war

    Was können Sie tun, um dies zu vermeiden?

    Angenommen, der Unterschied ist signifikant genug, um Sie zu stören, haben Sie zwei Möglichkeiten.

    1. Mischen Sie zuerst die Lösung und messen Sie dann die gewünschte Menge
    2. Überprüfen Sie experimentell die tatsächliche Gewichtsänderung und berechnen Sie die zu verwendenden Mengen. Beachten Sie jedoch, dass Sie auf diese Weise Rundungsfehler riskieren.
      3. ol>

      Testen Sie den Volumenverlust selbst!

      Wenn Sie es selbst überprüfen möchten, nehmen Sie neutralen Alkohol und Wasser (ich denke, Apfelsaft reicht aus und fügt Farbe hinzu, um den Unterschied besser zu erkennen).Gießen Sie Wasser in ein Glasrohr.Gießen Sie dann vorsichtig Spiritus ein, damit er sich nicht mit Wasser vermischt (kippen Sie das Glasrohr und gießen Sie es langsam auf die Seite des Rohrs).Markieren Sie die aktuelle Lautstärke.Rühren oder schütteln Sie nun, bis sich beide Flüssigkeiten gut vermischen, und warten Sie, bis sie sich gesetzt haben.

      Die resultierende Mischung ist sicher zu konsumieren ;-)

      Sie können auch dieses Video überprüfen.

Gute Antwort!Ich konnte sogar die Berechnungsmethoden verstehen, weil Sie Zahlen anstelle von Buchstaben verwendeten.Vielen Dank
Perfekte Antwort - das Beispiel am Ende hat es mir wirklich verkauft.
Alchimista
2018-12-14 18:47:03 UTC
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Ich halte mich nur an das von Ihnen beschriebene Szenario.

Stellen Sie einfach einen mit Wasser gefüllten Behälter auf eine Waage.Das Gewicht lautet W1. Legen Sie ein schwebendes Objekt der Masse w.Liest ist jetzt W1 + w.

Wiederholen Sie dies mit einer Flüssigkeit unterschiedlicher Dichte, auf der das obige Objekt noch schwimmt.Wenn das Gewicht von Gefäß und Flüssigkeit jetzt W2 beträgt, fragen Sie Ihren Kollegen nach dem Messwert, den er erwartet, nachdem er in den Schwimmer mit dem Gewicht w .......

gefallen ist
docscience
2018-12-13 03:12:26 UTC
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Ich werde eine weitere Überlegung anstellen, da Sie den Auftrieb erwähnt haben, die Dichte, die nicht nur eine Funktion der Masse, sondern auch des Volumens ist.

In der nicht-relativistischen Physik bleibt die Masse, die durch eine Gewichtsskala in einem konsistenten Gravitationsfeld bestimmt wird, immer erhalten. Wenn Sie also zwei Massen von Reaktanten hinzufügen, sollten Sie damit rechnen, die Summe der Massen im Produkt zu erhalten, vorausgesetzt, die Reaktion hat zu keinen Gasen geführt, die aus der Lösung verloren gegangen sind.

Aber im relativistischen Sinne ist Energie gleichbedeutend mit Masse. Wenn Ihre chemische Reaktion also exotherm ist und die Wärme von der Lösung abgeführt wird, stellen Sie fest, dass Sie tatsächlich Masse verloren haben. Aber die äquivalente Masse wäre so klein (um einen Faktor von $ 1 / c ^ 2 $ span>), dass Sie sie wahrscheinlich nicht messen könnten. Ich glaube nicht, dass dies Ihr Ergebnis beeinflusst.

Obwohl die Erhaltung der Masse absolut ist, ist dies bei der Erhaltung des Volumens nicht der Fall. Es ist möglich, Volumina von zwei Reaktanten zu mischen, die gleiche Masse zu erhalten, aber das Produktvolumen kann entweder kleiner oder größer als das Volumen der Reaktanten sein. Warum? Zwei mögliche Gründe. Als chemische Reaktion bilden Sie ein neues Molekül, das sich räumlich besser verpacken kann als die beiden Reaktanten. Da also die Masse gleich ist, würde die Dichte in diesem Fall zunehmen.

Ist dies möglicherweise das, was Sie erleben?

Ich bin mir nicht sicher, ob "relativistisch" hier der richtige Begriff ist.E = mc ^ 2 ist eine Beziehung, die nicht auf einer speziellen Relativitätstheorie basiert.Und der Massengewinn / -verlust bei einer endo- / exothermen Reaktion kann gemessen werden (wenn auch sehr sorgfältig).


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Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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