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利用物体的沉浮原理估测液体的密度

科普小知识2021-12-16 12:20:59
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同学们,在看似平常的生活现象中,其实隐藏着许多简单的物理知识,你们知道吗?事实证明,物理学就在我们身边。只要你仔细观察,仔细体验,我相信你的物理学习会变得丰富多彩!

利用物体起伏的原理来估计液体的密度始于中国的宋元时期。根据相关文献,密度测量主要与古代制盐工业密切相关,即由于需要估算盐水,液体密度测量技术得到了发展,为盐的干燥提供了条件。

在11世纪,当姚宽还是台州的一名官员时,为了检查盐商是否作弊,他开创了一种估算盐水密度的简单方法。选择10颗体积大致相同但质量不同的莲子。当莲子被放入盐水中,如果超过5个漂浮和下沉的莲子漂浮,这种盐水是最强的。如果三四颗莲子浮上来,这种盐水就是浓盐水。如果漂浮的莲子少于3粒,这种盐水就是稀盐水。元朝时,经过进一步改进,制造了简单的便携式设备。取四颗莲子,分别浸泡在四种不同浓度的盐水中,放入竹筒中,成为一种简单的盐水浓度测量装置。如果要测量某些盐水的浓度,可以通过将一小部分要测量的盐水装入圆筒并观察各种莲子的漂浮来估计盐水的浓度。

在明朝,测量盐水浓度的方法被进一步简化。选择适当重量的莲子并放入竹筒中。当将待测盐水放入竹筒中时,如果莲子以水平倒置的形状漂浮在表面上,盐水是最浓缩的。如果是垂直的,盐水就不那么浓了。如果莲子沉但不浮。盐水不浓。

这种简单的估算中国古代盐水浓度的方法类似于现代密度计的原理,表明中国古代对浮力的研究和应用已经相当深入。