アルキメデス法に基づいた実験をしていますが、浮力が測定できません。

質問

アルキメデス法に基づいて、物体の浮力を測定して、物体の密度を求めようとしています。
　今行っているのは、最初、蒸留水の入ったビーカーに物体を沈め、物体を引っ掛けるフックをビーカーにたらします。その時点で電子天秤を０にして、それからフックに物体を引っ掛けて、液中での物体の重量を測定しました。
　フックに乗せて一度ある程度の値に静止するのですが、それ以降徐々に値が上がっていきます。これは液中にある気泡や物体に付着している気泡が原因なのか、それとも機器的な問題なのか、でも電子天秤は買ったばかりです。なにか原因になることが分かれば教えてください。あるいは、どのポイントで測定すればいいのかなど教えてください。ちなみに液中での物体の重量が12.21804ｇ～12.22064ｇ(15分間で）の変化がありました。しかもまだ上昇していました。
よろしくお願いします。

回答No.5

nozomi500 · ベストアンサー

＃４です。

＃２さんの説明のとおり、0.002ｇの差（水の温度が4℃ならば、おしのけた水の体積の差が0.002ｃｍ3）
割合でいえば0.0002

上昇中、ということは物体が水で冷やされて体積がちぢんだ、と想像しますが、モノは何だったのでしょうか。

金属の熱膨張率が１℃あたり0.0002前後（ぐらいですから、そのくらいの変化はあって当然だと思います。
精密な機械を使うなら使用条件も精密にしないと。

＞どのポイントで測定すればいいのか

最初から同じ温度になるようにモノと水を4℃の部屋に放置して冷やしておく。測定する人は体を冷やして断熱服で作業する、でしょうね。

（ちなみに「水あふれ」だと、水をいっぱいに張ったビールグラスに100円玉を１０枚ぐらいいれても表面張力で水はあふれません。王冠のはいる大きさの器では金貨30枚ぶんぐらいの金がごまかせるでしょうね）

回答No.4

nozomi500

＃３さんの方法（水あふれ）は誤差が大きすぎて役に立ちません。（間違った紹介をされている児童むけ化学読み物が多いのは困ったもの）
だいたい、「アルキメデスの原理」を使ってないアルキメデスに「にせ王冠」は見破れない。

私の想像では、水と物体の温度差が縮まってきて、密度変化しているんじゃないかと思います。

回答No.3

seyber

あくまで私の考えなのですが、
浮力があれば物体は水上で停止しています。
ここに秤を加えれば、引き上げてしてしまいます。
その後、じわじわ比重の位置に戻ると思います。

アルキメデスが行ったのは、水が満杯に入っている入れ物に物体を入れ、あふれ出した水＝体積を算出する。
その後、物の重さで計算して、水との比重、密度を計算したものです。

模型の船にウエイトを付加して実験すべきだと思います。
重量と※排水量算出。

回答No.2

大明神（@bathbadya）

>物体の重量が12.21804ｇ～12.22064ｇ(15分間で）の変化がありました。

約0.002gの変化ですね。こんな高精度の電子天秤を使うとはお金持ちですか？
普通これぐらいの計りですと恒温室で使います。作業者もそばに寄ってはいけません。体温で値が変わります。
No.１さんの言う他に、計りが使っている電子部品の温度ドリフトで数値が変化します。その計りの使用条件と測定精度を確認してください。

回答No.1

dendrite

その状態で値が変化する要因として思いつくのは、
・水を吸うような糸を使っている
・水温が安定していない
・試料に微細な穴が空いていて水が染みこみつつある

さすがに綿糸は使ってなくても、水との濡れ性の関係で糸（ワイヤー）の材質が測定に影響を与える場合があると聞きました。
水温は、安定したことを確認して、さらにその水温での水の密度を理科年表（確か載っていたと思いますが）ででも調べて後の計算に使ってください。
そして試料自体の問題ですが、試料表面に気泡がついているならそれは除去すべきです。さらに気泡が新しく生まれてくるのならば、試料内部に水が染みこんでいる証拠です。長時間放置しておくか、超音波洗浄機でも使うといいのではないでしょうか。
試料内部に閉じている空隙がある場合は、真の密度を測ることはできません（この方法では）。

他に何かあったかもしれませんが、大昔にやったきりなので思い出せません。。。