空氣密度的計算方法及誤差分析空氣，是構成地球周圍大氣的氣體。無色，無味，主要成分是氮氣和氧氣，還有極少量的氡、氦、氖、氬、氪、氙等稀有氣體和水蒸氣、二氧化碳和塵埃等。常溫下的空氣是無色無味的氣體，液態(tài)空氣則是一種易流動的淺黃色液體。一般當空氣被液化時二氧化碳已經清除掉，因而液態(tài)空氣的組成是20.95%氧，78.12%氮和0.93％氬，其它組分含量甚微，可以略而不計。我們通常所指的大氣，是包圍在地球周圍的整個空氣層，它除了含有氮氣、氧氣及二氧化碳等多種氣體外，還含有水汽和塵埃.由此可見，空氣是混合物，混合物的密度應該指平均密度.在初中物理中，關于固體、液體密度的測量可謂方法多多.但是關于氣體密度的測量方法并沒有提及一般地，要測定一個物體的密度，都是通過測量物體的質量和體積，然后直接利用密度公式:密度=質量/體積，即ρ=來計算的.空氣也是有質量、體積和密度的，要測出空氣的密度，就要測出一定體積的空氣的質量，但是空氣在大氣中所受的浮力和重力相等，所以在大氣中空氣的質量或重力一般不能直接測量，空氣的體積也難以測量.另外，氣體的熱脹冷縮是最明顯的，氣體也很容易被壓縮.因而氣體的密度受溫度和壓強影響最大，因此在說氣體密度時，必須指明條件（溫度與壓強）.那么，在普通的實驗室可以怎樣粗略測量常溫下空氣的密度呢?方法一：【實驗器材】天平、已知容積的瓶子、抽氣泵.【實驗步驟】1.用一個定容瓶，將定容瓶抽真空（瓶內壓強低于1mmH），稱得質量為m1；2.再將待測空氣放人，稱得質量為m2.3.二者之差m=m1-m2，就是瓶中空氣的質量.則空氣密度為p=(m1-m2)/V.【實驗分析】由于空氣密度很小，這樣測量的m2，與理想空瓶質量m1相差極小，會造成計算誤差很大，所以天平的精度一定要高，要達到毫克.方法二：【實驗器材】天平、瓶子、量筒、水.【實驗步驟】1.將空瓶放到天平上稱出質量m1；2.將空瓶裝滿水稱出質量m2；3.將水倒人量筒中，測出水的體積V；4.計算：設瓶子的質量為m0，則m=m0+m水=m0+ρ水V，則有m0=m2一ρ水V.又m1=m0+m空，則空氣的質量m空=m1+m0=m1+ρ水V一m2，空氣的體積也是水的體積V，則空氣的密度ρ空=(m1+ρ水V一m2)/V.【實驗分析】盡可能使用4℃時候的水.方法三：思路：分別測出空氣的質量和體積然后運用密度公式計算求得.(1)測空氣質量:我們向球內充滿空氣，使球內空氣密度比外界空氣密度大，再放出一定質量的空氣.稱出放氣前后球的質量差，就是放出的空氣的質量.(2)測空氣體積:用排水法收集放出的空氣，就可以測出放出的空氣的體積.【實驗器材】天平、足球、導管、量筒、水、打氣筒.【實驗步驟】1.用調節(jié)好的天平測出充滿氣的足球的質量m1；2.用排水法通過導管把空氣從足球里放人充滿水的量筒中，直到量筒內外液面相平，測出收集到的空氣體積V；3.測出現(xiàn)在足球的質量m2；4.計算空氣的密度為p=(m1-m2)/V.【實驗分析】(1)測量的結果可能比書上的1.29kg/m3要小一些，因為我們做實驗時往往是室溫（20℃左右），而書上記錄的是空氣溫度為0℃時的密度.(2)測量足球的質量會受到空氣浮力的影響，所以一定要將足球打足氣.(3)要保證足球干燥，以免影響質量.(4)因為氣體的密度受溫度、壓強的影響較大，所以，步驟2中一定要使量筒內、外的液面相平.方法四：【實驗器材】1.取一個塑料桶A，在桶蓋上安裝一套自行車內胎上用的氣門嘴，以便打氣，如下圖所示.2.用有機玻璃制一個容積為151010cm3，的容器B，距容器底10cm處作出標記線，再用透明膠帶標記蓋嚴.3.準備一段乳膠管、一個玻璃水槽、一個作為開關用的鐵夾子.【實驗步驟】1.在氣門嘴上緊套乳膠管，用打氣筒向塑料桶A內打氣，直到桶壁稍微鼓脹起來為止.用鐵夾夾緊乳膠管.稱量整個裝置（包括桶A、乳膠管、鐵夾和充入的空氣）的質量m1.2.將容器B裝滿水，蓋上玻璃片，倒轉過來，放在玻璃槽的水里，再撤去玻璃蓋片.將接通A桶的乳膠管插人容器B的內部，打開鐵夾，用排水法收集空氣.同時調節(jié)容器B露出水面的高度，待B內外水面與10cm標記線相平時，立即用鐵夾夾住乳膠管.此時收集空氣的體積正好是1L.3.測出A桶及鐵夾、乳膠管和剩余空氣的質量m2.4.排水收集空氣的質量則為兩次稱量值之差，則空氣的密度p=(m1-m2)/1L.【實驗分析】(1)方法三及方法四原理相同.(2)每次充人的空氣不宜過多，如果過多，收集空氣時的大容器不容易找，測定常溫常壓下空氣的體積有困難；充入的空氣也不宜太少，太少了稱量時添加祛碼不方便.(3)瓶口與塞子、塞子與導管連接部分不漏氣是做好這一實驗的關鍵.塞好瓶塞和導管后，將瓶口部分浸人水中，用打氣筒充氣，看瓶口部分有無氣泡冒出.如漏氣，抹干后用黃油或凡士林加熱后灌人其間，直至不漏氣為止.(4)因充人的空氣質量很小，要用毫克祛碼，應細心調節(jié)天平.(5)用足球或用塑料桶，并不是最好的，最好用玻璃瓶或鐵質桶，