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天平是實驗室中常用的儀器,。天平是一種衡器,，是衡量物體質(zhì)量的儀器,。它依據(jù)杠桿原理制成，在杠桿的兩端各有一小盤,，一端放砝碼,，另一端放要稱的物體，杠桿*裝有指針,，兩端平衡時,，兩端的質(zhì)量（重量）相等。這些道理對學(xué)過物理學(xué)的人來說已經(jīng)是老生常談了?，F(xiàn)代的天平,，越來越精密，越來越靈敏,，種類也越來越多,。我們都知道，有普通天平,、分析天平,，有常量分析天平、微量分析天平,、半微量分析天平,，等等
詳細介紹
天平的基本原理“天平的使用方法”天平專賣
天平的基本原理：
天平是實驗室中常用的儀器。天平是一種衡器,，是衡量物體質(zhì)量的儀器,。它依據(jù)杠桿原理制成，在杠桿的兩端各有一小盤,，一端放砝碼,，另一端放要稱的物體，杠桿*裝有指針,，兩端平衡時,，兩端的質(zhì)量（重量）相等。這些道理對學(xué)過物理學(xué)的人來說已經(jīng)是老生常談了?，F(xiàn)代的天平,，越來越精密，越來越靈敏,，種類也越來越多,。我們都知道，有普通天平,、分析天平,，有常量分析天平、微量分析天平、半微量分析天平,，等等,。須知，天平不是一下子就發(fā)展成今天這個樣子的,，它還有一段發(fā)展史呢,！ 天平原理示意圖
天平的發(fā)明很早。在埃及尼羅河三角洲盛產(chǎn)一種水生植物,，很像我國多水地區(qū)生長的蘆葦,，將其莖逐層剝離撕成薄片，可以寫字,，這種東西叫做紙草,。許多歐洲國家的文字中的紙就是從紙草的拉丁文演變而來的。用紙草寫成的書是紙草書,，它成為古代埃及重要的歷史文獻,。我們現(xiàn)在所知道的古埃及的情況，特別是科學(xué)技術(shù)的歷史發(fā)展情況,，很多都是來源于紙草書上的記載,。當然，紙草書上的文字不是現(xiàn)代文字,，而是一種象形文字,，經(jīng)過很多專家的研究才讀懂了那種文字。據(jù)紙草書的記載,，早在公元前1500多年,，埃及人就已經(jīng)使用天平了，還有人說,，埃及人使用天平的時間還要早,，大約在公元前5000年以前。古埃及的天平雖然做的很粗糙,，但是已經(jīng)有了現(xiàn)代天平的輪廓,，成為現(xiàn)代天平的雛型。下圖畫的就是古代埃及人使用的天平,。 從圖可見,，這種天平是用一根豎棍中間鉆個孔,，橫穿一根棍兒,，在棍的兩端各用繩子掛上一個盤子。這種天平使用了很長時間,，直到大約公元前500年,，羅馬的“桿稱”才出現(xiàn)，桿稱靠移動稱砣的位置來保持與被稱物品重量的平衡,，實際上是將天平的一端（放砝碼端）由固定式變成活動式,，其好處是只要配上一個稱砣就可以了,，而天平的砝碼要好幾個。桿稱也是用繩子吊一個盤子,，再用繩子吊一個稱砣,，除一端可活動外，基本形式與天平相同,。 人們在使用天平和桿稱過程中,，感到用繩子吊一個盤子是一件很麻煩的事，使用起來很不方便,。于是,，有人想去掉這討厭的繩子，17世紀中葉,，法國數(shù)學(xué)家洛貝爾巴爾發(fā)明了擺動托盤天平,，托盤天平的發(fā)明被認為是對古老的吊式天平的重大改進，今,，托盤天平仍在被廣泛使用,。下圖畫的是現(xiàn)在實驗室中常見的一種托盤天平，比17世紀的托盤天平有了很大改進,。圖中1是天平橫梁,，兩端各支撐一個稱盤2。這兩部分構(gòu)成了托盤天平的骨架,，體現(xiàn)了托盤天平的基本設(shè)計原理,，見下面的示意圖：當橫梁1平衡時，力矩相等,，F(xiàn)1L1=F2L2,，F(xiàn)1＝m1g， F2=m2g,，L1=L2,，∴m1gL1＝m2gL2，m1=m2,，這就是說,，由已知砝碼的質(zhì)量可知被稱量物的質(zhì)量。下圖中3為指針,，4是刻度盤,，指針正對準刻度盤中心表示兩端達到平衡，5為游碼標尺,，6是游碼,，7是調(diào)零螺母。與天平配套的還有砝碼。 應(yīng)當指出,，托盤天平的發(fā)明并沒有使吊式天平退出歷史舞臺,，相反，吊式天平不僅為人們繼續(xù)使用,，特別是科學(xué)家們?nèi)岳^續(xù)使用著,，而且在使用中不斷改進，現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的精密天平大都是吊式的,，而托盤天平在日常生產(chǎn)和生活中用的較多,，在科學(xué)實驗中大多在性要求不太高的稱量中使用。
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天平的發(fā)展史：
在化學(xué)實驗中較早使用天平的有英國化學(xué)家布萊克,，他生活和工作于18世紀,，那個時候，正是化學(xué)中不斷發(fā)現(xiàn)氣體,、并開始建立理論的時期,。布萊克在化學(xué)研究中非常重視實驗，而且是*個應(yīng)用定量的方法研究氣體的人,。1755年,，他寫了一篇論文，內(nèi)容是對石灰石等堿性物質(zhì)的實驗研究,。論文中提到,，他發(fā)現(xiàn)將石灰石煅燒會產(chǎn)生氣體。于是,，他在煅燒前稱量了石灰石的重量,，煅燒后再次稱量重量，結(jié)果發(fā)現(xiàn),，石灰石經(jīng)過煅燒重量減少了44％,，他認為這個重量正是從中釋放出的氣體的重量。在此基礎(chǔ)上,，他又進行了多方面的研究,，比如，他將石灰石與酸作用,，發(fā)現(xiàn)也有氣體產(chǎn)生,，用石灰水吸收這種氣體，并進行了定量研究,，他發(fā)現(xiàn)這種氣體的重量與煅燒石灰石產(chǎn)生的氣體的重量相等,，由此他認識到，石灰石中固定著一種氣體,，他稱之為“固定空氣”（即現(xiàn)在我們熟知的二氧化碳）,。從布萊克的實驗研究中可以了解到，他進行了定量研究,，定量研究需要稱量,，而稱量離不開天平。歷史資料表明,，布萊克確實使用了天平,，他用過的天平今仍保存在愛丁堡*博物館中，下圖即是布萊克用過的天平,。 用繩子掛著稱盤,，橫梁又掛在另一個稱鉤上。布萊克正是用這個天平進行化學(xué)實驗研究,，而且做出了發(fā)現(xiàn)的,，這個天平的使用，不僅在化學(xué)實驗中建立了定量方法,，而且對天平的進一步發(fā)展,、改良，也是重要的,。 布萊克之后,，英國化學(xué)家亨利·卡文迪許也進行過精密的定量實驗，據(jù)說還曾設(shè)計制造過天平,，由于卡文迪許本人的生平資料不詳,，現(xiàn)在很難確切知道他是何時和如何設(shè)計、制造天平的,。后來,，卡文迪許用過的天平曾在**展覽。這架天平放在柜內(nèi),，天平的式樣從外面看不太清楚,，見下圖： 獅子天平
我們知道，法國*化學(xué)家拉瓦錫,，是一位非常重視定量研究的人,，他經(jīng)常使用天平，而且注意稱量的性,。正是在的定量研究中,，拉瓦錫確定了氧氣的存在，并且建立了科學(xué)的氧化燃燒理論,。應(yīng)用定量方法研究化學(xué)變化,，必須假定化學(xué)變化前后物質(zhì)質(zhì)量守恒，由此拉瓦錫確立了質(zhì)量守恒定律,。拉瓦錫的研究工作得到天平的幫助,，可是拉瓦錫本人卻很少設(shè)計和制造儀器,，也沒有設(shè)計和制造過天平，不過,，18世紀的法國,，天平比較普及，有許多小店鋪就出售天平,，拉瓦錫可能得益于這種良好的條件,。我們在下圖看到的是18世紀的法國天平的式樣，或許是當時天平中的一種式樣,。 18世紀末英國也已經(jīng)制造出了一種天平,，橫梁*嵌上一個鋼質(zhì)的刀口。把它放在瑪瑙盤中,，大大提高了精密度和靈敏度,。當時出現(xiàn)了一些天平設(shè)計家和制造家，不過,，據(jù)說天平的價格比較貴,，而且要先預(yù)定，不像法國,，天平雖不那么精密,，但比較容易買到。下圖展示的是一個費德勒的人為*學(xué)會制造的一架天平,，曾在倫敦科學(xué)博物館展出,。 在英國，使用天平的不限于化學(xué)家和科學(xué)家,，普通醫(yī)藥商店也常用天平,，化學(xué)原子論的提出者道爾頓，在科學(xué)研究中經(jīng)常使用天平,，由于道爾頓在化學(xué)*的重要地位和他在英國科學(xué)界的影響,，使他成了*人物，成了*化學(xué)家,，他使用過的天平據(jù)說也成了不凡之物,，后來為英國曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)會所有，并為該會收藏,。道爾頓曾經(jīng)是這個學(xué)會的會員,。 19世紀20年代，倫敦有一位儀器設(shè)計家叫羅賓遜,，他開始設(shè)計和制造分析天平,，不僅英國，就連美國在一個時期里都使用這種天平,。羅賓遜用空心材料做橫梁,，把梁做成三角形,，豎梁中部有指針。 有刻度橫梁和游碼的天平,，大約也是在19世紀誕生的（前面介紹托盤天平時,，在圖中橫梁上標有刻度和游碼），究竟誰是這種天平的發(fā)明人有不同說法,，也存在爭議,?？墒?851年在倫敦召開了一次博覽會,，英國和歐洲大陸國家的一些主要天平制造商都參加了，經(jīng)博覽會審查團審議,，后把高獎獎給了奧耶領(lǐng),，以表彰他在有刻度橫梁和滑動裝置（即游碼）天平的制造上所做的貢獻，由此看來,，奧耶領(lǐng)的發(fā)明權(quán)得到了上的確認,。 在很長時期里，天平制造業(yè)中流行一種理論,，認為天平的橫梁越長天平越靈敏,。但是有一個叫波爾·邦格的人卻不受這種理論的限制，1866年,，他設(shè)計,、制造了一架短橫梁分析天平。后來,，在平天設(shè)計理論方面,，他也有建樹。下圖所示的就是1866年邦格制造的早的一臺短梁天平,。 羅馬時代晚期的錢幣天平
天平的改進,，除了橫梁、接觸點,、游碼,、刻度等方面以外，還表現(xiàn)在其它方面,，例如,，19世紀前半期，已經(jīng)出現(xiàn)了旋鈕天平,。旋鈕天平有什么優(yōu)點呢,？原來，早期的天平,，橫梁架在豎直的柱上,，用時和不用時都是一樣的,。后來分析天平出現(xiàn)了，分析天平的刀口用瑪瑙制成,，為了減少刀口的損傷,，不用平天時，將天平橫梁架在一個架子上,，讓刀口不再受力,，用時再將刀口架在支撐碗上。這些都是通過旋紐裝置控制的?，F(xiàn)代分析天平都有旋紐裝置,。下圖是1833年制造的一臺旋紐天平。 隨著科學(xué)的發(fā)展,、技術(shù)的進步,，天平的設(shè)計和制造不斷取得長足的進展。正是經(jīng)過一代一代人的不懈努力,，經(jīng)過技術(shù)的積累和提高,，才有了今天的各式各樣的現(xiàn)代天平。如今,，在化學(xué)實驗室中,，常用的天平有：托盤天平，正如前面講過的,，用于度要求不高或測定物料的大致質(zhì)量,，可稱量100克、200克,、500克乃1000克,；分析天平（常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平）,；電光天平,，設(shè)有空氣阻尼裝置或電磁阻尼裝置，使天平既具有高靈敏度又能迅速阻止橫梁的搖動,，電光天平從外觀上看不見砝碼,，能看到放置要測物的稱盤，砝碼的加減用旋轉(zhuǎn)刻度盤操作,，稱量的數(shù)值可通過投影刻度標尺直接讀出,。
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天平的使用方法：
1.要放置在水平的地方。游碼要歸零,。 2.調(diào)節(jié)平衡螺母（天平兩端的螺母）調(diào)節(jié)零點直指針對準*刻度線,。 3.左托盤放稱量物，右托盤放砝碼（左物右碼）,。根據(jù)稱量物的性狀應(yīng)放在玻璃器皿或潔凈的紙上,，事先應(yīng)在同平上稱得玻璃器皿或紙片的質(zhì)量,，然后稱量待稱物質(zhì)。 4.添加砝碼從估計稱量物的大值加起,，逐步減小,。托盤天平只能稱準到0.1克。加減砝碼并移動標尺上的游碼,，直指針再次對準*刻度線,。 5.過冷過熱的物體不可放在天平上稱量。應(yīng)先在干燥器內(nèi)放置室溫后再稱,。 6.物體的質(zhì)量 =砝碼+游碼 7.取用砝碼必須用鑷子,，取下的砝碼應(yīng)放在砝碼盒中，稱量完畢,，應(yīng)把游碼移回零點,。 8.稱量干燥的固體藥品時,，應(yīng)在兩個托盤上各放一張相同質(zhì)量的紙,，然后把藥品放在紙上稱量。 9.易潮解的藥品,，必須放在玻璃器皿上（如：小燒杯,、表面皿）里稱量。 10.砝碼若生銹,，測量結(jié)果偏?。豁来a若磨損,，測量結(jié)果偏大,。使用注意： 1.事先把游碼移0刻度線,并調(diào)節(jié)平衡螺母，使天平左右平衡,。 2.右放砝碼,，左放物體。 3.砝碼不能用手拿,，要用鑷子夾取,。在使用天平時游碼也不能用手移動。 4.過冷過熱的物體不可放在天平上稱量,。應(yīng)先在干燥器內(nèi)放置室溫后再稱,。 5.加砝碼應(yīng)該從大到小，可以節(jié)省時間,。 6.在稱量過程中,，不可再碰平衡螺母。
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