Как и для чего определяется нулевая точка весов

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Нулевая точка весов может изменяться от попадания пыли на рабочие части весов или вследствие резких колебаний температуры, а потому нулевую точку определяют ежедневно. [1]

Нулевая точка весов не зависит от взвешиваемой массы, а также от; изменений атмосферного давления и влажности воздуха. [3]

Нулевая точка весов может изменяться от попадания пыли на рабочие части весов или вследствие резких колебаний температуры, а потому нулевую точку определяют ежедневно. [4]

Нулевая точка весов 9 5 деления, а их чувствительность при данной нагрузке составляет 3 6 деления. [6]

Нулевая точка весов равна 10 5 деления. [7]

Нулевая точка весов 9 5 деления, а их чувствительность при данной нагрузке составляет 3 0 деления. [8]

Нулевая точка весов равна 10 5 деления. [9]

Нулевая точка весов 9 5 деления, а их чувствительность при данной нагрузке составляет 3 0 деления. [10]

Нулевая точка весов может изменяться от попадания пыли на рабочие части весов или вследствие резких колебаний температуры, а потому нулевую точку определяют ежедневно. [12]

Нулевая точка весов равна 10 5 деления. [13]

Нулевая точка весов 9 5 деления, а их чувствительность при данной нагрузке составляет 3 0 деления. [14]

Нулевая точка весов постоянна в пределах суток. Весы обладают, однако, значительным периодом собственных колебаний, так что для установления положения коромысла требуется несколько минут. [15]

Источник

Как и для чего определяется нулевая точка весов

Точка равновесия весов. Под точкой равновесия подразумевают то деление шкалы, против которого должен бы остановиться конец стрелки весов после свободного затухания колебаний коромысла. Точку равновесия называют также центром колебаний стрелки.

Чувствительные аналитические весы обладают тем весьма важным свойством, что трение опорной призмы в них доведено до минимума. Если коромысло весов, не снабженных демпфером, вывести из положения равновесия, то оно придет в затухающее колебательное движение, которое может продолжаться довольно долго. Поэтому точку равновесия определяют из колебаний. Шкала аналитических весов обычно разделена на 20 делений (среднее деление обозначают цифрой 10, крайнее левое — 20 и крайнее правое — 0, или соответственно 10—0—10).

Точку равновесия (или центр колебаний стрелки) непогруженных весов называют нулевой точкой.

Взвешивание на аналитических весах, как правило, начинают с определения нулевой точки.

Для определения точки равновесия ненагруженных весов (нулевой точки) поступают следующим образом. Открыв арретир после того, как весы сделают одно—два колебания, проводят три (один за другим) отсчета показаний стрелки в тот момент, когда стрелка останавливается, меняя направление своего движения. Положим, что 1г — крайнее левое положение стрелки, — крайнее правое положение, — второе крайнее левое положение стрелки.

Так как колебания стрелки затухающие, а затухающее колебательное движение характерно тем, что при нем амплитуда колебания уменьшается с течением времени, то . Точку равновесия (нулевую точку) можно рассчитывать по формуле:

Пример. Остановка стрелки весов: слева справа

Точка равновесия (нулевая точка) равна:

Десятые доли делений шкалы отсчитывают на глаз. Чтобы получить более надежные результаты, можно увеличить число наблюдений, но число должно быть всегда нечетным. Начинать отсчеты делений можно либо слева, либо справа, но всегда нужно придерживаться какого-либо одного принятого за правило способа.

В весах с демпферами положение равновесия отсчитывают непосредственно по шкале после полной остановки стрелки. Обычно делают три отсчета, каждый раз арретируя, а затем освобождая весы. Из полученных отсчетов берут среднее арифметическое.

Пример. По шкале стрелки демпферных весов сделаны следующие три отсчета: 10,20; 10,05; 10,11. Значение точки равновесия равно:

Следовательно, среднее значение точки равновесия соответствует делению шкалы «10, 12».

Взвешивание с точностью до 0,001 г. Взвешиваемое тело иногда предварительно взвешивают на технических весах (рис. 10) с точностью 0,01 г, а потом — на аналитических. Это ускоряет процесс взвешивания и создает гарантию, что масса взвешиваемого предмета не превышает предельной нагрузки весов.

Взвешиваемый предмет помещают на левую чашку весов, пользуясь боковыми дверцами шкафа весов. Поднимать переднюю дверцу не рекомендуется.

Взвешивание проводят в такой последовательности: вначале определяют нулевую точку весов, как было указано выше. Затем на левую чашку весов кладут взвешиваемое тело, а на правую при помощи пинцета ставят какую-либо гирьку, по возможности минимальную по массе, но заведомо большую, чем масса взвешиваемого тела. При этом весы должны быть арретированы. Закрывают дверцу, осторожно опускают арретир и следят за отклонением стрелки. Если стрелка наклонится влево, значит весы перегружены. Тогда арретируют весы, открывают правую дверцу, снимают гирьку и вместо нее ставят другую, следующую по порядку в наборе разновесов. Закрывают дверцу и опускают арретир. Если стрелка опять отклонится влево, то весы оказываются еще перегруженными и, повторяя описанную выше операцию, весы нагружают гирькой меньшего веса. Когда стрелка будет отклоняться вправо, т. е. весы окажутся недогруженными, прибавляют следующую по порядку гирьку и т. д. до гирьки . В конце концов добиваются такого момента, когда гирька в , прибавленная к гирькам, находящимся на правой чашке весов и не вызывающим перегрузки, эызовет ее. Тогда снимают с чашки весов эту добавочную гирьку, закрывают арретир, дверцу весов и футляр с разновесом и дальнейшее уравновешивание взвешенного тела проводят при помощи рейтера. Все операции рейтера , когда весы арретированы. Если шкала коромысла двусторонняя, то рейтер помещают на правую часть коромысла, например на 5-е деление, и наблюдают качание стрелки. Если стрелка движется в пределах от середины шкалы до левого края (т. е. до 20), то весы перегружены. Тогда передвигают рейтер на меньшее деление шкалы. Если, наоборот, стрелка движется в пределах от середины шкалы до правого края (т. е. до 10), тогда весы недогружены и рейтер передвигают на большее деление шкалы. Эти операции проделывают до тех пор, пока масса взвешиваемого тела не будет установлена с точностью г.

Взвешивание с точностью до 0,0001 г. Такое взвешивание проводят по методу качаний. По этому методу взвешиваемое тело уравновешивают при помощи гирь и рейтера до третьего знака, а четвертый знак, т. е. десятые доли миллиграмма, находят, наблюдая за колебаниями стрелки. Для этого предварительно определяют цену деления шкалы весов при данной нагрузке. Предположим, что весы недогружены в пределах 0,001 г. Определяют точку равновесия недогруженных весов как было указано выше. Если за 0 считать крайнее правое деление шкалы, тогда (по — нулевая точка). Затем весы перегружают на , передвигая рейтер слева направо, и вновь определяют точку равновесия . В этом случае . Если считать, что отклонение стрелки весов прямо пропорционально грузу, то можно сказать, что груз в отклонит стрелку на делений. Отсюда находим цену одного деления (5), составляя пропорцию:

где 5 — масса гирьки, которая отклоняет стрелку весов на одно деление шкалы.

Рис. 10. Технические весы.

Предположим, что весы недогружены массой граммов. К массе Р граммов нужно добавить такую гирьку граммов, чтобы сумма () граммов равнялась массе тела. В этом случае точка равновесия весов совпадает с нулевой точкой. Гирька граммов должна отклонять стрелку весов на делений

При пользовании гирями найдена масса (Р) с точностью до третьего знака. Найденная величина выражается четвертым десятичным знаком, так как г.

Таким образом, масса взвешиваемого тела равна:

Величина — положительная, когда весы недогружены, и отрицательная — при перегрузке.

Все изложенное можно схематически изобразить таким образом:

При точных взвешиванйях рекомендуется два раза определять нулевую точку: до и после взвешивания и брать среднее значение.

Так как чувствительность весов обычно мало меняется, то при серийных взвешиваниях ее определяют только один раз. Остается, таким образом, только определить точку равновесия при небольшой недогрузке или перегрузке.

Пример. Нулевая точка весов дел. Нагрузка, когда весы недогружены, равна 20,233 г. Точка равновесия недогруженных весов дел. Рейтер был передвинут слева направо на число делений, соответствующих . Весы оказались перегруженными (20,234 г). Точка равновесия перегруженных весов дел. Отсюда цена одного деления . Таким образом, масса взвешиваемого тела г (табл. 2).

ТАБЛИЦА 2. Форма записи результатов ззвешивания

Массу взвешиваемого тела определяют по формуле:

Вычисление можно сделать без промежуточных действий по формуле:

Метод взвешивания, основанный на передвижении рейтера. Вместо того чтобы находить десятые доли миллиграмма путем вычислений, их можно найти опытным путем, передвигая рейтер по коромыслу. Рейтер передвигают до тех пор, пока точка равновесия не совпадет с нулевой точкой (при передвижении рейтера весы должны быть арретированы), тогда четвертый знак отсчитывают по мелким делениям коромысла. Этот метод особенно удобен, когда шкала весов односторонняя и весы снабжены демпферами.

Рис. 11. Демпферные весы.

Взвешиваний на демпферных весах. Наиболее широкое распространение получили демпферные весы (рис. 11), предназначенные для точных и быстрых взвешиваний в научно-исследовательских и заводских лабораториях. Для ускорения взвешивания весы снабжены демпферами и специальным устройством для механического накладывания и снятия мелких разновесок (от 10 до ) без открывания дверцы. Кроме того, для удобства ведения отсчета весы снабжены оптическим приспособлением со световым экраном (вейтографом), на котором видно увеличение изображения микрошкалы, укрепленной на стрелке. Отсчет проводится по рискам на экране.

Разновески достоинством меньше 1 г навешиваются посредством рычагов. Опускание и подъем разновесок осуществляется поворотом двух вращающихся дисков (внешнего и внутреннего), укрепленных на правой стороне футляра весов. На дисках нанесены деления, указывающие массы помещенных на планку весов разновесок. При повороте внешнего диска против стрелки-указателя останавливаются цифры, показывающие массу разновесок достоинством от 100 до при повороте внутреннего диска — от 10 до . Например, если против стрелки-указателя на внешнем диске стоит цифра 5 , а на внутреннем 80, то это значит, что на планку весов помещено (см. рис. 7). Миллиграммы (масса меньше ) и десятые доли миллиграмма на демпферных весах отсчитывают по освещенной микрошкале. При взвешивании освещение микрошкалы включается автоматически от сети через трансформатор.

Максимальная нагрузка весов равна 200 г.

Рис. 12. Одночашечные весы.

Взвешивание на одночашечных весах. За последнее время в лабораториях аналитической химии для взвешивания с точностью от 0,1 до все чаще стали применять одночашечные весы (рис. 12). Взвешивание на таких весах занимает очень мало времени. Взвешиваемый предмет помещают на чашку весов. Разновески навешивают на планку весов посредством вращения рукояток. Масса взвешиваемого тела указывается на табло.

Взвешивание на микровесах. Для более точного взвешивания применяют микрохимические весы. На микровесах можно взвешивать с точностью до г или . При работе на микровесах подсчет миллиграммов и десятых долей миллиграмма проводят по положению рейтера, а сотые и тысячные доли миллиграмма отсчитывают по микрошкале.

Источник

Определение нулевой точки ненагруженных весов.

Перед каждым взвешиванием необходимо определить положение равновесия ненагруженных весов, т.е. то деление n₀ шкалы, которое установилось бы напротив визирной линии на экране 22 при отсутствии трения. Это деление называют нулевой точкой или нулем весов.

Нулевая точка определяется по следующей схеме:

1. Плавным поворотом маховичка 25 против часовой стрелки снять весы с арретира, при этом включается подсветка и на экране появляется проекция микрошкалы.

2. Дождавшись, когда колебания коромысла и связанные с ними перемещения шкалы по экрану прекратятся, записать с точностью до 0,1 деление n_0,1, напротив которого остановился визир, при этом необходимо учесть знак деления n_0,1. Например, на рис.4 n_0,1 = –0,4.

3. Осторожным поворотом маховичка 25 по часовой стрелке арретировать весы.

5. Проделав аналогичные испытания 3-5 раз, рассчитать среднее значение положения равновесия, т.е. нулевую точку ненагруженных весов с точностью до 0,01: .

Примечание: если значение смещено от “0” шкалы больше, чем на одно оцифрованное деление, то весы требуют предварительной регулировки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник

§ 6. Взвешивание

Определение нулевой точки. Как указывалось, нулевой точкой называется то деление шкалы, против которого останавливается после прекращения колебаний стрелка ненагруженных весов.

Приступая к взвешиванию, прежде всего устанавливают нулевую точку весов, потому что она часто изменяется под влиянием различных случайных причин.

На практике, конечно, не дожидаются того момента, когда стрелка весов остановится, так как это сильно задержало бы взвешивание, а находят нулевую точку из наблюдений над отклонениями стрелки вправо и влево при ее колебаниях. Очевидно, что эти отклонения в обе стороны от нулевой точки не могут быть одинаковыми.

Самое определение нулевой точки весов проводится следующим образом. Не открывая дверок шкафа, осторожно поворачивают влево до отказа дисковую рукоятку арретира и наблюдают колебания стрелки. Нужно, чтобы отклонения ее от среднего деления не выходили в каждую сторону за пределы десятого деления шкалы для отсчета отклонения стрелки. Если нужного размаха стрелки сразу достигнуть не удалось, весы осторожно арретируют, после чего снова отпускают арретир.

Когда нужный размах достигнут, первые два колебания стрелки, вызванные толчком, во внимание не принимают. Начиная с третьего колебания, отсчитывают крайние положения стрелки по

шкале с точностью до десятых долей деления (учитываемых на глаз).

При отсчетах нулевым делением шкалы можно считать либо среднее деление ее, либо одно из крайних. В первом случае оба крайних деления шкалы отмечаются одной и той же цифрой (10). Поэтому для того чтобы показать направление отклонений стрелки, отклонения вправо от нуля считают положительными, а влево—■ отрицательными.

Если за нуль шкалы принимают одно из крайних делений ее, то другое крайнее деление обозначают цифрой 20, а среднее — цифрой 10. Надобность в отрицательных числах при этом отпадает.

Особенно удобно за нуль принимать крайнее правое деление шкалы, потому что тогда при возрастании массы разновесок, накладываемых на правую чашку весов, точка равновесия смещается в сторону возрастающих делений шкалы.

Колебания стрелки весов постепенно затухают вследствие сопротивления воздуха и трения. Чтобы учесть затухание колебаний, при определении нулевой точки весов делают нечетное число отсчетов, обычно 3 (или 5).

Предположим, что нуль шкалы находится справа и что наблюденные отсчеты при колебаниях стрелки ненагруженных весов были такими:

Следовательно, нулевая точка весов равна:

В том, что полученная величина (10,5) представляет собой действительно нулевую точку весов, нетрудно убедиться, подсчитав величины отклонений стрелки в ту и другую сторону от нее:

Отклонения вправо = 4,7

Отклонения вправо 10,5— 4,7 = 5,8 делений » «влево 16,3—10,5 = 5,8 »

Нулевую точку можно также вычислить по формуле:

h + 2I2 + I3 16,4 + 2-4,7+16,2 42

Приведем пример нахождения нулевой точки в том случае, когда за нуль-шкалы принято среднее деление ее и сделано 5 отсчетов:

Среднее —4,7 Среднее +6,1

Найденный результат показывает, что нулевая точка весов находится на-0,7 деления вправо от среднего деления шкалы.

Такое небольшое несовпадение нулевой точки с серединой шкалы не имеет значения. Если же оно слишком велико (например,, превышает 2 деления), то весы нужно отрегулировать, пользуясь грузиками 4 (см. рис. 1). Конечно, делать это самим студентам не следует: весы, как правило, исправляет преподаватель.

При нахождении нулевой точки весов, у которых нуль шкалы коромысла расположен не в середине, а слева, нужно прежде всего поместить рейтер (0,005 г) на нулевое деление шкалы. Весы этого типа должны находиться в равновесии именно при таком положении рейтера.

При обычных аналитических работах определение нулевой точки (а также точки равновесия) можно значительно упростить, если пользоваться методом коротких качаний. Этот метод основан на том, что если стрелка весов отклоняется от среднего деления шкалы не более чем на 4 деления, то затухание колебаний становится незначительным и может во внимание не приниматься. Поэтому можно нулевую точку с достаточной точностью определить, сделав только два отсчета (один при отклонении вправо, другой — влево) и взяв из полученных величин среднее.

Взвешивание. Установив положение нулевой точки весов, приступают к взвешиванию. Арретируют весы и осторожно открывают боковые дверки шкафа. На левую чашку весов посредине ее ставят взвешиваемый предмет (тигель, бюкс, часовое стекло и т. п.), принявший температуру весов, и закрывают левую дверку. На правую чашку при помощи пинцета кладут разновески. Для ускорения взвешивания разновески следует помещать на весы обязательно в том порядке, в котором расположены в ящике, а не как попало.

Рассмотрим процесс взвешивания на конкретном примере. Пусть взвешивают бюкс. Начинают подбор разновесок с той, которая заведомо тяжелее бюкса, например с разновески в 20 г. Поместив ее на чашку весов, слегка поворачивают диск арретира так, чтобы только стало ясно, в какую сторону отклоняется стрелка. В данном случае она отклоняется влево. Следовательно,,

разновеска действительно слишком тяжела. Арретировав весы, снимают ее и кладут следующую по порядку разновеску в 10 г. Предположим, она оказалась слишком легкой. Тогда, арретировав весы, добавляют следующую разновеску в 5 г, Этого оказывается много. Сняв ее, кладут далее 2 г (мало) и еще 2 г (тоже мало). Поскольку 5 г было уже много, прибавлять 1 г смысла не имеет. Вместо этого переходят к отысканию числа десятых и сотых долей грамма, что делают совершенно так же.

Добившись того, что чашка с разновесками начинает перевешивать от прибавления одной лишней сотой грамма (например, 14,78 г — мало, а 14,79 г — много), приступают к нахождению тысячных и десятитысячных долей грамма при помощи рейтера. Эту операцию проводят уже при закрытых дверках шкафа весов. Для нахождения этих долей существуют различные способы.

Способ совпадения. Поместив рейтер на крючок 5 горизонтального стержня (см. рис. 1), закрывают дверки шкафа. Далее, убедившись, что весы арретированы, при помощи горизонтального стержня // помещают рейтер на среднее (пятое) деление правого плеча коромысла. После этого, подняв крючок стержня вращением наружной головки 6 и опустив арретир, наблюдают колебания стрелки. В зависимости от того, в какую сторону она отклоняется больше, передвигают рейтер при помощи того же стержня вправо и влево, не забывая при этом каждый раз арретировать весы. Наконец, находят такое положение рейтера, при котором точка равновесия, определяемая так же, как нулевая точка, с достаточной точностью совпадет с ней.

Добившись этого, подсчитывают разновески по пустым гнездам ящика и записывают результаты подсчета. Затем проверяют правильность своей записи, снимая разновески с весов и помещая их обратно в ящик. После этого делают отсчет положения рейтера по шкале коромысла весов. Этот отсчет дает 3-й и 4-й десятичные знаки определяемой массы. Например, если подсчет разновесок дал 14,78 г, а отсчет по шкале коромысла равен 44, то масса взвешиваемого предмета равна 14,7844 г.

С какой точностью нужно добиваться совпадения точки равновесия с нулевой точкой, легко подсчитать, зная чувствительность весов. Действительно, ошибками, зависящими от несовпадения точки равновесия с нулевой точкой, можно пренебречь, если они не выходят за пределы точности весов, т. е. не превышают 0,2 мг. Если чувствительность весов равна, например, 3,0 дел/мг, то максимально допустимое расхождение определится из пропорции:

1 мг соответствует 3,0 делениям 0,2 мг » х »

х = 3 • 0,2 = 0,6 деления

Следовательно, можно пренебречь разницей между точкой равновесия и нулевой точкой, если она не превышает Vs чувствительности весов при данной нагрузке. Определение чувствительности весов рассматривается ниже,

Способ качаний. Находят два таких положения рейтера, отличающихся один от другого на одно большое деление шкалы (т. е. на 1 мг), из которых одно соответствует недогрузке, а другое перегрузке. Например, пусть 14,784 г оказалось недогрузкой, тогда как 14,785 г уже превышает массу взвешиваемого предмета, т. е. является перегрузкой, а действительная масса предмета равна какому-то промежуточному значению. Для нахождения числа тысячных и десятитысячных долей грамма обычным способом определяют точки равновесия весов при обоих положениях рейтера. Предположим, что полученные при этом данные таковы:

Недогрузка (14,784 г)

13,5 3,8 Среднее 13.6

Точка равновесия 13,6 + 3,8 0

Среднее 15,7 Точка равновесия 15,7 + 7,7

Следовательно, чувствительность весов равна 11,7 — 8,7 = 3,0 деления. Каждому делению соответствует, очевидно, масса, равная Уз мг (цена деления шкалы).

Рис. 9. Кривая чувствительности

Если положение нулевой точки весов (/о) равно 10,5, то для достижения равновесия нужно сместить точку равновесия из положения ее при недогрузке на 10,5 — 8,7 = 1,8 деления. А так как каждое деление шкалы соответствует Уз мг, искомый добавочный груз равен 1,8•Vs = 0,6 мг = 0,0006 г. Следовательно, масса взвешиваемого предмета равна 14,7846 г.

Обозначив цену деления шкалы через 5 и заметив, что 5 = l/(h — h), ход вычислений можно в общем виде представить следующими формулами:

где х—искомый добавочный груз (в мг), который надо прибавить к недогрузке, чтобы найти массу взвешиваемого предмета.

Как видно из формулы (2), чувствительность весов не остается постоянной, а несколько уменьшается с увеличением нагрузки. Поэтому чувствительность приходится или каждый раз определять на опыте, как было указано выше, или

раз навсегда определить для различных нагрузок (0, 10, 20, 30, 40, 50 г и т. д.). На основании полученных данных строят кривую чувствительности весов (рис.9), по которой и находят чувствительность весов при данной нагрузке.

Способ качаний более удобен тогда, когда взвешивают какой-либо предмет в первый раз. Наоборот, при повторных взвешиваниях одного и того же предмета (например, тигля при доведении его до постоянной массы) удобнее пользоваться способом совпадения.

Источник