
【化】 flotation balance
flotage
【化】 buoyancy; buoyancy force
balance; scale; steelyard
【医】 scale
浮力秤(Buoyancy Balance)是一种基于阿基米德原理(Archimedes' Principle)设计的精密测量仪器,主要用于测定固体或液体的密度、比重或质量。其核心原理是通过测量物体在流体(通常是空气或液体)中所受的浮力来确定其相关物理参数。
浮力秤定义
浮力秤是一种利用流体静力学平衡原理的计量装置。当物体浸入流体时,会受到向上的浮力作用,其大小等于物体排开流体的重量。浮力秤通过高精度传感器测量该浮力值,进而推算出目标物体的密度(Density)、比重(Specific Gravity)或质量(Mass)。
阿基米德原理应用
根据阿基米德原理,浮力 ( F_b ) 的计算公式为:
$$
Fb = rho{text{fluid}} cdot g cdot V_{text{displaced}}
$$
其中:
通过测量 ( F_b ) 和已知流体密度,可反推物体的体积或密度。
密度测量
浮力秤广泛用于材料科学、化工、珠宝鉴定等领域,通过比较物体在空气与液体中的表观质量差,计算其密度。例如:
$$
rho{text{object}} = frac{m{text{air}} cdot rho{text{fluid}}}{m{text{air}} - m{text{fluid}}}}
$$
其中 ( m{text{air}} ) 和 ( m_{text{fluid}} ) 分别为物体在空气和流体中的质量。
质量控制与研发
在制药、陶瓷制造等行业中,浮力秤用于检测材料的孔隙率、纯度及均匀性,确保产品符合国家标准(如GB/T 533-2008《硫化橡胶密度的测定》)。
中国计量科学研究院编撰的技术标准,详细规范浮力秤的校准方法与误差分析(来源:国家市场监督管理总局出版物)。
发表于《分析化学》期刊的论文,系统阐述浮力秤在复杂流体环境下的修正模型(来源:中国知网收录期刊)。
国际标准《塑料密度和相对密度标准试验方法》,明确浮力秤为合规检测设备之一(来源:美国材料与试验协会官网)。
中文 | 英文 |
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浮力秤 | Buoyancy Balance |
阿基米德原理 | Archimedes' Principle |
密度 | Density |
比重 | Specific Gravity |
流体静力学 | Hydrostatics |
注:浮力秤的同义词包括“比重天平”(Specific Gravity Balance)或“密度计”(Densitometer),其设计需符合JJG 171-2016《密度天平检定规程》的计量要求。
浮力秤是一种基于浮力原理(阿基米德原理)设计的测量工具,主要用于测量物体的密度或质量,尤其在地质勘探、科学实验等场景中应用广泛。其核心原理是通过物体漂浮时排开液体的重量等于物体自身重力的特性进行测量。以下是详细解释:
浮力平衡
根据阿基米德原理,浮力秤漂浮时满足浮力((F{text{浮}}))等于总重力((G{text{总}})),即:
$$
F{text{浮}} = G{text{总}} = rho{text{液}} g V{text{排}}
$$
其中,(V{text{排}})为排开液体的体积,(rho{text{液}})为液体密度。
密度计算
测量物体密度时,需结合物体在空气中的重力((G))与浸入液体后的示数((F)):
$$
rho{text{物}} = frac{G}{G - F} cdot rho{text{液}}
$$
此公式通过浮力差推导得出。
浮力秤通常包含以下组件(参考图1):
如需更详细公式推导或实验步骤,可参考、4、6的原始资料。
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