
【化】 flotation balance
flotage
【化】 buoyancy; buoyancy force
balance; scale; steelyard
【醫】 scale
浮力秤(Buoyancy Balance)是一種基于阿基米德原理(Archimedes' Principle)設計的精密測量儀器,主要用于測定固體或液體的密度、比重或質量。其核心原理是通過測量物體在流體(通常是空氣或液體)中所受的浮力來确定其相關物理參數。
浮力秤定義
浮力秤是一種利用流體靜力學平衡原理的計量裝置。當物體浸入流體時,會受到向上的浮力作用,其大小等于物體排開流體的重量。浮力秤通過高精度傳感器測量該浮力值,進而推算出目标物體的密度(Density)、比重(Specific Gravity)或質量(Mass)。
阿基米德原理應用
根據阿基米德原理,浮力 ( F_b ) 的計算公式為:
$$
Fb = rho{text{fluid}} cdot g cdot V_{text{displaced}}
$$
其中:
通過測量 ( F_b ) 和已知流體密度,可反推物體的體積或密度。
密度測量
浮力秤廣泛用于材料科學、化工、珠寶鑒定等領域,通過比較物體在空氣與液體中的表觀質量差,計算其密度。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}} ) 分别為物體在空氣和流體中的質量。
質量控制與研發
在制藥、陶瓷制造等行業中,浮力秤用于檢測材料的孔隙率、純度及均勻性,确保産品符合國家标準(如GB/T 533-2008《硫化橡膠密度的測定》)。
中國計量科學研究院編撰的技術标準,詳細規範浮力秤的校準方法與誤差分析(來源:國家市場監督管理總局出版物)。
發表于《分析化學》期刊的論文,系統闡述浮力秤在複雜流體環境下的修正模型(來源:中國知網收錄期刊)。
國際标準《塑料密度和相對密度标準試驗方法》,明确浮力秤為合規檢測設備之一(來源:美國材料與試驗協會官網)。
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 |
流體靜力學 | Hydrostatics |
注:浮力秤的同義詞包括“比重天平”(Specific Gravity Balance)或“密度計”(Densitometer),其設計需符合JJG 171-2016《密度天平檢定規程》的計量要求。
浮力秤是一種基于浮力原理(阿基米德原理)設計的測量工具,主要用于測量物體的密度或質量,尤其在地質勘探、科學實驗等場景中應用廣泛。其核心原理是通過物體漂浮時排開液體的重量等于物體自身重力的特性進行測量。以下是詳細解釋:
浮力平衡
根據阿基米德原理,浮力秤漂浮時滿足浮力((F{text{浮}}))等于總重力((G{text{總}})),即:
$$
F{text{浮}} = G{text{總}} = rho{text{液}} g V{text{排}}
$$
其中,(V{text{排}})為排開液體的體積,(rho{text{液}})為液體密度。
密度計算
測量物體密度時,需結合物體在空氣中的重力((G))與浸入液體後的示數((F)):
$$
rho{text{物}} = frac{G}{G - F} cdot rho{text{液}}
$$
此公式通過浮力差推導得出。
浮力秤通常包含以下組件(參考圖1):
如需更詳細公式推導或實驗步驟,可參考、4、6的原始資料。
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