Natuurlijk, met gezond verstand, als je twee objecten samenstelt met massa's $ m_1 $ en $ m_2 $ , en er komt niets uit, dan krijg je massa $ m_1 + m_2 $ .

Gewichten zijn iets gecompliceerder vanwege opwaartse krachten. Alle objecten op aarde ondervinden continu een drijvende kracht door het volume van de lucht die ze verplaatsen. Dit maakt niet uit zolang het volume behouden blijft: als je twee stevige blokken stapelt, wordt hun gewicht opgeteld omdat de totale opwaartse kracht hetzelfde is als voorheen. Maar als u twee vloeistoffen mengt, kan de totale opwaartse kracht veranderen, omdat het volume van de gemengde vloeistof mogelijk niet gelijk is aan de som van de afzonderlijke volumes.

Laten we, om dit effect te schatten, (royaal) zeggen dat het mengen van twee vloeistoffen kan leiden tot een verandering van het totale volume van $ 10 \% $ . De dichtheid van lucht is ongeveer $ 0,1 \% $ die van een typische vloeistof. Dus de fout van dit effect zal hoogstens rond $ 0,01 \% $ zijn, wat niet relevant is. We kunnen dus concluderen dat, in plaats van te proberen te helpen, uw collega zich gewoon even zelfvoldaan wilde voelen.

@knzhou gaf een goed antwoord. Ik ga een paar andere interpretaties aanbieden.

De eerste heeft niets te maken met het feit dat je vloeistoffen mengt - het is alleen dat het moeilijk is om de massa nauwkeurig te bepalen door het gewicht te meten. Zoals al is opgemerkt, is er het drijfvermogen van de lucht, dat een massafout oplevert van ongeveer $ - 0,0013 $ g / l op zeeniveau, of ongeveer $ - 0,14 $ % in het geval van een stof met een dichtheid van $ 0,9 $ g / l. Vervolgens varieert de zwaartekrachtversnelling per locatie tot een half procent, het grootst bij de polen en het kleinst bij de evenaar (ook kleiner op grote hoogte). Dus als uw weegschaal kracht meet (veren of loadcellen gebruikt in plaats van tegengewicht) en is gekalibreerd voor gebruik in Parijs, krijgt u een extra ~ $ -0,1 $ % fout als u uw monster weegt in Mexico-Stad. Deze fouten zijn natuurlijk hetzelfde als u elke vloeistof afzonderlijk zou wegen alsof u het mengsel weegt.

Ten tweede ken ik geen chemie, maar als je twee vloeistoffen reageren en gas produceren dat uit de bovenkant van de container ontsnapt, is dat duidelijk verloren massa. Als dit niet het geval is, dan zit je buddy zo goed als vol rotzooi, want het enige andere effect dat ik me kan voorstellen dat een verschil zou opleveren op basis van het gewicht voor of na het mengen, is het effect waarop al wordt gezinspeeld:

In oceanografie wordt het cabbeling genoemd. Twee met elkaar vermengde stoffen hebben niet per se precies de dichtheid die u zou berekenen op basis van een gewogen gemiddelde van de dichtheden van elk. Voor vloeistoffen die ik ken, is het verschil veel minder dan $ 10 $ %: meer als $ 1 $ maximaal%, wat in combinatie met luchtdrijfvermogen een fout van 0,001% oplevert. U kunt zich net zo goed zorgen maken over de fout die wordt veroorzaakt door de getijdekracht van de maan.

Op basis van uw vraag neem ik aan dat de precisie erg belangrijk is in uw laboratorium. Zo ja, dan heeft uw collega gelijk. Tenminste tot op zekere hoogte.

Er zijn drie belangrijke mogelijkheden waarom dit kan gebeuren. Uit uw beschrijving is de reden puur fysiek, dus optie 1 op mijn lijst en ik zal het in meer details uitleggen. De andere twee zijn toegevoegd om het antwoord compleet te maken.

Waarom levert het toevoegen van gewichten niet de som van gewichten op?

Overweeg deze opties.

1. Als de stoffen zich vermengen (d.w.z. een resultaat is een oplossing van de twee stoffen), is het volume van de resulterende oplossing kleiner dan het volume van de ingrediënten. De massa blijft echter hetzelfde. Ik zal dit fenomeen een beetje uitleggen. De reden is puur fysiek.
2. Als de stoffen reageren en een deel van de resulterende stoffen de oplossing verlaat (meestal zal het een gas zijn dat verdampt), zal de massa verminderen met de massa van de verwijderde stof. Meestal zal het volume ook kleiner zijn omdat enerzijds een deel van de stof wordt verwijderd en de resulterende oplossing met wat er overblijft hetzelfde principe moet volgen als in 1. Maar de nieuw gevormde deeltjes zouden dat in theorie kunnen voorkomen en ervoor zorgen dat het volume daadwerkelijk toeneemt. . Ik kan geen voorbeelden bedenken (of zelfs als die er zijn). De reden is gemengde chemische en fysische.
3. Als de stoffen reageren en je als resultaat een oplosbare stof krijgt, krijg je een oplossing van een nieuwe stof. In de meeste (zo niet alle) gevallen heb je minder deeltjes om in te pakken, zodat je volume zal dalen terwijl de massa hetzelfde blijft. Als bovendien de oplosmiddelen worden gemengd, krijg je een extra effect als in één, dus het verschil kan nog groter zijn. Dit is een combinatie van chemische en fysische redenen.

Dus wat gebeurt er?

Uw collega verwijst specifiek naar punt 1 op mijn lijst, dus ik zal er alleen op focussen.

Over het algemeen is de belangrijkste reden dat de deeltjes in oplossingen een verschillende grootte kunnen hebben (en soms tot op zekere hoogte ook een vorm, maar meestal is het een minder belangrijke factor) en als gevolg daarvan kunnen ze dichter worden 'verpakt', dus in hetzelfde volume je kunt meer deeltjes plaatsen en als resultaat - meer massa. Het meest extreme geval is dat de stoffen die zelf oplosmiddelen zijn, goed mengen met een aanzienlijke volumevermindering en dat de opgeloste stof slechts een kleine invloed heeft op de algehele dichtheid.

Het resultaat is dat je een massa krijgt die de som van massa's is, maar het volume aanzienlijk kleiner is dan de som van de volumes. En hier komt het drijfvermogen op het podium binnen. Het verschil in volume zorgt voor een verschil in gewicht. Het is niet groot, maar als je een enorme precisie nodig hebt, kan het zijn dat je er niet aan voldoet.

Dus hoe groot kan een impact zijn?

In het algemeen geldt: hoe groter het verschil in deeltjesgrootte, hoe sterker het effect u zult opmerken.

Ik weet niets over de stoffen waarnaar u verwijst, maar laten we iets gebruiken dat de meeste mensen goed kennen. En iets wat je zelf gemakkelijk kunt testen (en daarna de bijproducten consumeren om je hoofd een beetje af te koelen nadat je er helemaal over nagedacht hebt ;-)). Er zijn twee populaire goede oplosmiddelen die vrij gemakkelijk te mengen zijn: water en ethanol. Ik zal een perfect scenario maken waarin we puur water mengen met pure ethanol. Als je een experiment wilt maken, gebruik je eigenlijk een soort van oplossingen waarbij dat oplosmiddelen zijn, maar de resultaten zullen zeker merkbaar zijn.

Laten we eerst eens berekenen hoeveel volume we gaan verliezen. Op basis van deze dichtheid van water-ethanolmengsels berekenen we het verschil voor een alcoholoplossing van 40% (in de volksmond bekend als wodka).

Zuiver water heeft een dichtheid van $ 0,998202 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
Pure ethanol heeft een dichtheid van $ 0,79074 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
40% ethanol in wateroplossing (berekend op basis van gewicht) heeft een dichtheid van $ 0,93684 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $

Die dichtheden zijn gebaseerd op genormaliseerde atmosfeer, dus op gewicht.

Laten we dus (op gewicht ) $ 60 \ text {g} $ water en $ 40 \ text {g} $ ethanol. De volumes zijn respectievelijk $ 60 / 0.998202 = 60.108074 \ text {cm} ^ 3 $ water en $ 40 / 0.79074 = 50.585527 \ tekst {cm} ^ 3 $ ethanol.

Een gezond verstand zou suggereren dat we $ 100 \ text {g} $ aan oplossing gaan hebben met een volume van $ 60.108074 + 50.585527 = 110.693601 \ text {cm} ^ 3 $ . Dan realiseren we ons dat de dichtheid anders zal zijn, dus $ 100 \ text {g} $ van een oplossing die $ 100 / 0,93684 meet = 106.741813 \ text {cm} ^ 3 $ . Maar geen van beide is correct.

Om nauwkeurige resultaten te krijgen, moeten we massa's doorlopen.

De dichtheid van lucht is $ 0,001204 \ text {g} / \ text {cm} ^ 3 $
Het ervaren gewichtsverlies voor water is $ 60.108074 \ cdot 0.001204 = 0.07237 \ text {g} $ en de massa van water is $ 60,07237 \ text {g} $
Het ervaren gewichtsverlies voor ethanol is $ 50.585527 \ cdot 0.001204 = 0.060905 \ text {g} $ en de massa van ethanol is $ 40.060905 \ text {g} $
De massa van de resulterende oplossing is $ 60.07237 + 40.060905 = 100.137275 \ text {g} $

Om het gewicht nauwkeurig te berekenen, gebruiken we proportie.

Als we $ 100 \ text {g} $ van $ 40% $ ethanol hadden, zou het volume zijn $ 106,741813 \ text {cm} ^ 3 $ eerder berekend.
Het ervaren gewichtsverlies door drijfvermogen is $ 106.741813 \ cdot 0.001204 = 0.128517 \ text {g} $
De massa ervan zou $ 100.128517 \ text {g} $

Dus de afweging van de oplossing, welke massa $ 100.137275 \ text {g} $ is, wordt
$ 100 / 100.128517 \ cdot100.137275 = 100.008747 \ text {g} $
d.w.z. hoger met $ 0,008747 $ (of $ 0,008747% $ ) dan verwacht.

Als we dit resultaat op uw aanvraag zouden toepassen, zou u voor $ 5 \ text {g} $ eindigen met $ 5.000437 \ text {g} $ .

Het verschil lijkt kleiner te zijn dan uw precisie. Of het acceptabel is of niet, u moet zelf beslissen. Ook uw geval kan extremer worden.

Oh, alleen ter referentie - het volume van onze oplossing zou $ 106.741813 / 100.128517 \ cdot100.137275 = 106.751149 \ text {cm} ^ 3 $ p zijn >

Het is nog steeds aanzienlijk minder dan de som van de volumes, die, zoals we hebben berekend, $ 110.693601 \ text {cm} ^ 3 $ was.

Wat kunt u doen om dat te voorkomen

Ervan uitgaande dat het verschil groot genoeg is om u lastig te vallen, heeft u twee opties.

1. Meng eerst de oplossing en meet dan de gevraagde hoeveelheid af
2. Controleer experimenteel de werkelijke gewichtsverandering en bereken de te gebruiken hoeveelheden. Merk echter op dat u op deze manier het risico loopt afrondingsfouten te maken.

Test zelf het volumeverlies!

Als je het zelf wilt controleren, neem dan neutrale spiritus en water (ik denk dat appelsap het zal doen en kleur zal toevoegen om het verschil beter te zien).Giet water in glazen buis.Giet vervolgens voorzichtig spiritus, zodat deze niet met water vermengt (kantel de glazen buis en giet deze langzaam op de zijkant van de buis).Markeer het huidige volume.Roer of schud nu tot beide vloeistoffen goed gemengd zijn en wacht tot ze bezinken.

Het resulterende mengsel is veilig om te consumeren ;-)

Je kunt ook deze video bekijken.

Ik houd me gewoon aan het scenario dat u hebt beschreven.

Zet gewoon een bak gevuld met water op een schaal.Gewicht is W1. Plaats een zwevend object met massa w.Leest is nu W1 + w.

Herhaal met een vloeistof met een andere dichtheid waarop het bovenstaande object nog drijft.Als het gewicht van vat en vloeistof nu W2 is, vraag dan uw collega naar de waarde die hij / zij verwacht na het laten vallen in de drijver van weeg w .......

Ik zal nog een overweging geven aangezien je het drijfvermogen hebt genoemd, de dichtheid die niet alleen een functie is van massa maar ook van volume .

In niet-relativistische fysica is massa, zoals bepaald door een weegschaal in een consistent zwaartekrachtveld altijd behouden. Dus voeg twee massa's reactanten toe, je zou verwachten dat je de som van de massa's in het product krijgt, ervan uitgaande dat de reactie niet resulteerde in gassen die verloren gingen uit de oplossing.

Maar in relativistische zin is energie gelijk aan massa. Dus als je chemische reactie exotherm is en de warmte verdwijnt weg van de oplossing, zou je merken dat je daadwerkelijk massa hebt verloren. Maar de equivalente massa zou zo klein zijn (met een factor $ 1 / c ^ 2 $ ) dat je hem waarschijnlijk niet zou kunnen meten. Ik denk niet dat dit uw resultaat beïnvloedt.

Hoewel behoud van massa absoluut is, is behoud van volume dat niet. Het is mogelijk om volumes van twee reactanten te mengen, dezelfde massa te krijgen, maar het productvolume kan kleiner of groter zijn dan het volume van de reactanten. Waarom? Twee mogelijke redenen. Als een chemische reactie vorm je een nieuw molecuul dat ruimtelijk beter kan samenpakken dan de twee reactanten. Dus aangezien massa hetzelfde is, zou de dichtheid in dat geval toenemen.

Is dit mogelijk wat u zou kunnen ervaren?