Bài học

Đo khối lượng riêng của chất lỏng

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em đo được khối lượng riêng của một chất lỏng bằng cách cân bình rỗng, cân bình chứa chất lỏng, đo thể tích bằng bình chia độ, và tính D — đặc biệt không quên trừ khối lượng của bình chứa trước khi tính.

Kiến thức nền cần nhớ

Với vật rắn, em đo V bằng phương pháp thả chìm. Chất lỏng thì không thể "thả chìm" theo cách đó — chất lỏng tự chảy vào hình dạng bình chứa. Muốn đo D của chất lỏng, em cần một chiến lược khác: đo trực tiếp thể tích chất lỏng bằng bình chia độ, và đo khối lượng bằng cách cân.

Khởi động

Nếu em đặt cả một chai dầu ăn lên cân, con số hiện lên là khối lượng của dầu CỘNG với khối lượng của vỏ chai. Muốn biết đúng khối lượng dầu bên trong, em phải làm gì trước khi tính D?

Kiến thức trọng tâm

Các bước đo khối lượng riêng của một chất lỏng: cân bình chứa rỗng, ghi khối lượng $m_1$ . Rót chất lỏng cần đo vào bình chia độ, đọc thể tích $V$ trực tiếp trên vạch chia. Cân bình đã chứa chất lỏng, ghi khối lượng $m_2$ . Khối lượng chất lỏng chính là $m = m_2 - m_1$ — phải trừ đi khối lượng bình chứa thì mới đúng là khối lượng riêng của chất lỏng, không lẫn khối lượng bình.

Các bước đo khối lượng riêng của một chất lỏng: cân bình chứa rỗng, ghi khối lượng $m_1$. Rót chất lỏng cần đo vào bình chia độ, đọc thể tích $V$ trực tiếp trên vạch chia. Cân bình đã chứa chất lỏng, ghi khối lượng $m_2$. Khối lượng chất lỏng chính là $m = m_2 - m_1$ — phải trừ đi khối lượng bình chứa thì mới đúng là khối lượng riêng của chất lỏng, không lẫn khối lượng bình.

Sau khi có $m$ và $V$ của riêng chất lỏng, áp dụng đúng công thức quen thuộc $D = m/V$ như với vật rắn. Điểm khác biệt duy nhất so với bài đo vật rắn là cách lấy được m và V — vật rắn dùng phương pháp thả chìm để lấy V, chất lỏng đọc V trực tiếp trên bình chia độ nhưng phải trừ khối lượng bình khi lấy m.

Trong phòng thí nghiệm chuyên dụng, người ta còn dùng một dụng cụ gọi là tỉ trọng kế — một ống thuỷ tinh có bầu chì ở đáy, thả nổi thẳng đứng trong chất lỏng, cho phép đọc D gần như ngay lập tức mà không cần cân hay tính toán. Cách làm ở bài này (cân và bình chia độ) chậm hơn nhưng dùng được với những dụng cụ sẵn có trong bất kỳ phòng thí nghiệm nào, không cần thiết bị chuyên dụng.

Mật ong đặc sánh có D lớn hơn nước; dầu ăn nhẹ hơn nước — đó là lý do dầu luôn nổi thành lớp trên mặt nước.

Ví dụ mẫu

Ví dụ

Tính khối lượng riêng của dầu ăn

1
Rót 200 cm³ dầu ăn vào bình chia độ đã trừ sẵn khối lượng bình (bình đo trực tiếp khối lượng chất lỏng), cân được 160 g. Tính khối lượng riêng của dầu ăn.
2
Đổi $V = 200\ cm^3 = 0{,}0002\ m^3$ và $m = 160\ g = 0{,}16\ kg$ .
Đổi $V = 200\ cm^3 = 0{,}0002\ m^3$ và $m = 160\ g = 0{,}16\ kg$.
3
Áp dụng công thức: $D = \dfrac{m}{V} = \dfrac{0{,}16}{0{,}0002} = 800\ kg/m^3$ .
Áp dụng công thức: $D = \dfrac{m}{V} = \dfrac{0{,}16}{0{,}0002} = 800\ kg/m^3$.
4
Vậy khối lượng riêng của dầu ăn là 800 kg/m³, đúng bằng giá trị trong bảng tra ở bài 1.

Ví dụ dạng thi

Ví dụ

Không quên trừ khối lượng bình chứa

1
Một bình chia độ rỗng có khối lượng 50 g. Sau khi rót một chất lỏng vào tới vạch 200 cm³, cân cả bình và chất lỏng được 250 g. Tính khối lượng riêng của chất lỏng, và cho biết đó có thể là chất gì trong bảng tra.
2
Khối lượng chất lỏng: $m = m_2 - m_1 = 250 - 50 = 200\ g = 0{,}2\ kg$ . Đây là bước dễ bị bỏ sót nhất — nếu quên trừ 50 g của bình, kết quả D sẽ sai.
Khối lượng chất lỏng: $m = m_2 - m_1 = 250 - 50 = 200\ g = 0{,}2\ kg$. Đây là bước dễ bị bỏ sót nhất — nếu quên trừ 50 g của bình, kết quả D sẽ sai.
3
Đổi $V = 200\ cm^3 = 0{,}0002\ m^3$ . Áp dụng công thức: $D = \dfrac{0{,}2}{0{,}0002} = 1000\ kg/m^3$ .
Đổi $V = 200\ cm^3 = 0{,}0002\ m^3$. Áp dụng công thức: $D = \dfrac{0{,}2}{0{,}0002} = 1000\ kg/m^3$.
4
Vậy khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 kg/m³ — đối chiếu bảng tra, đây đúng là nước. Nếu quên trừ khối lượng bình, học sinh sẽ tính nhầm $D = 250/0{,}0002 = 1\,250\,000\ kg/m^3$ , một giá trị vô lí không ứng với chất lỏng nào.
Vậy khối lượng riêng của chất lỏng là 1000 kg/m³ — đối chiếu bảng tra, đây đúng là nước. Nếu quên trừ khối lượng bình, học sinh sẽ tính nhầm $D = 250/0{,}0002 = 1\,250\,000\ kg/m^3$, một giá trị vô lí không ứng với chất lỏng nào.

Sai lầm thường gặp

Sai lầm phổ biến nhất trong bài đo chất lỏng là quên trừ khối lượng bình chứa, lấy luôn số cân tổng (bình + chất lỏng) làm m rồi chia cho V. Luôn tự hỏi: "số khối lượng này có bao gồm cả bình không?" trước khi đưa vào công thức $D = m/V$ .

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Đo D của chất lỏng: cân bình rỗng $m_1$ , rót chất lỏng vào bình chia độ để đọc V, cân bình đầy $m_2$ , rồi lấy $m = m_2 - m_1$ trước khi áp dụng $D = m/V$ . Quên trừ khối lượng bình là lỗi hay gặp nhất.

Đo D của chất lỏng: cân bình rỗng $m_1$, rót chất lỏng vào bình chia độ để đọc V, cân bình đầy $m_2$, rồi lấy $m = m_2 - m_1$ trước khi áp dụng $D = m/V$. Quên trừ khối lượng bình là lỗi hay gặp nhất.

Một lưu ý nhỏ nhưng đáng nhớ: khối lượng riêng của cùng một chất lỏng có thể đổi nhẹ theo nhiệt độ, vì chất lỏng nóng lên thì nở ra, chiếm thể tích lớn hơn với cùng một khối lượng. Bảng tra D trong bài này luôn ngầm hiểu là đo ở điều kiện thường (khoảng 25°C) — đề thi thường không bắt tính đến sự thay đổi này, nhưng biết lý do vì sao bảng tra ghi rõ điều kiện đo giúp em hiểu bản chất hiện tượng hơn là chỉ nhớ số.

Cầu nối

Bây giờ em đã có đủ công cụ đo D cho cả vật rắn (đặc và rỗng) lẫn chất lỏng. Chương tiếp theo dùng chính các giá trị D đo được để nhận biết vật liệu và giải thích vì sao vật này nổi, vật kia chìm.