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天平,一种衡器。由支点(轴)在梁的中心支着天平梁而形成两个臂,每个臂上挂着一个盘,其中一个盘里放着已知质量的物体,另一个盘里放待测物体,固定在梁上的指针在不摆动且指向正中刻度时的偏转就指示出待测物体的质量。天平是一种等臂杠杆。天平是一种衡器,是衡量物体质量的仪器。它依据杠杆原理制成,在杠杆的两端各有一小盘,一端放砝码,另一端放要称的物体,杠杆中央装有指针,两端平衡时,两端的质量(重量)相等。现代的天平,越来越精密,越来越灵敏,种类也越来越多。我们都知道,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。



中文名
天平
外文名
balance或auncel或scale
用    途
测量物体质量
出现时间
大约在公元前5000年以前
原    理
杠杆原理
性    质

衡器


天平发展历史



在化学实验中较早使用天平的有英国化学家布莱克,他生活和工作于18世纪,那个时候,正是化学中不断发现气体、并开始建立理论的时期。布莱克在化学研究中非常重视实验,而且是第一个应用定量的方法研究气体的人,定量研究需要称量,而称量离不开天平。历史资料表明,布莱克确实使用了天平,他用过的天平仍保存在爱丁堡皇家博物馆中,下图即是布莱克用过的天平。

用绳子挂着称盘,横梁又挂在另一个称钩上。布莱克正是用这个天平进行化学实验研究,而且做出了发现的,这个天平的使用,不仅在化学实验中建立了定量方法,而且对天平的进一步发展、改良,也是重要的。

狮子天平

狮子天平

布莱克之后,英国化学家亨利·卡文迪许也进行过精密的定量实验,据说还曾设计制造过天平,由于卡文迪许本人的生平资料不详,很难确切知道他是何时和如何设计、制造天平的。后来,卡文迪许用过的天平曾在皇家科学院展览。这架天平放在柜内,天平的式样从外面看不太清楚,见下图:18世纪的法国,天平比较普及,有许多小店铺就出售天平。我们在下图看到的是18世纪的法国天平的式样,或许是当时天平中的一种式样。

18世纪末英国也已经制造出了一种天平,横梁中央嵌上一个钢质的刀口。把它放在玛瑙盘中,大大提高了精密度和灵敏度。当时出现了一些天平设计家和制造家,不过,据说天平的价格比较贵,而且要先预定,不像法国,天平虽不那么精密,但比较容易买到。下图展示的是一个费德勒的人为皇家学会制造的一架天平,曾在伦敦科学博物馆展出。

在英国,使用天平的不限于化学家和科学家,普通医药商店也常用天平,化学原子论的提出者道尔顿,在科学研究中经常使用天平,由于道尔顿在化学史上的重要地位和他在英国科学界的影响,使他成了著名人物,成了著名化学家,他使用过的天平据说也成了不凡之物,后来为英国曼彻斯特文学和哲学会所有,并为该会收藏。道尔顿曾经是这个学会的会员。

19世纪20年代,伦敦有一位仪器设计家叫罗宾逊,他开始设计和制造分析天平,不仅英国,就连美国在一个时期里都使用这种天平。罗宾逊用空心材料做横梁,把梁做成三角形,竖梁中部有指针。

有刻度横梁和游码的天平,大约也是在19世纪诞生的(前面介绍托盘你天平时,在图中横梁上标有刻度和游码),究竟谁是这种天平的发明人有不同说法,也存在争议。可是1851年在伦敦召开了一次国际博览会,英国和欧洲大陆国家的一些主要天平制造商都参加了,经博览会审查团审议,最后把最高奖奖给了奥耶领,以表彰他在有刻度横梁和滑动装置(即游码)天平的制造上所做的贡献,由此看来,奥耶领的发明权得到了国际上的确认。

罗马时代晚期的专用钱币天平

罗马时代晚期的专用钱币天平

在很长时期里,天平制造业中流行一种理论,认为天平的横梁越长天平越灵敏。但是有一个叫波尔·邦格的人却不受这种理论的限制,1866年,他设计、制造了一架短横梁分析天平。后来,在天平设计理论方面,他也有建树。下图所示的就是1866年邦格制造的最早的一台短梁天平。天平的改进,除了横梁、接触点、游码、刻度等方面以外,还表现在其它方面,例如,19世纪前半期,已经出现了旋钮天平。旋钮天平有什么优点呢?原来,早期的天平,横梁架在竖直的柱上,用时和不用时都是一样的。后来分析天平出现了,分析天平的刀口用玛瑙制成,为了减少刀口的损伤,不用天平时,将天平横梁架在一个架子上,让刀口不再受力,用时再将刀口架在支撑碗上。这些都是通过旋纽装置控制的。现代分析天平都有旋纽装置。下图是1833年制造的一台旋纽天平。

随着科学的发展、技术的进步,天平的设计和制造不断取得长足的进展。正是经过一代一代人的不懈努力,经过技术的积累和提高,才有了各式各样的现代天平。如今,在化学实验室中,常用的天平有:托盘天平,正如前面讲过的,用于精确度要求不高或测定物料的大致质量,可称量100克、200克、500克乃至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);电光天平,设有空气阻尼装置或电磁阻尼装置,使天平既具有高灵敏度又能迅速阻止横梁的摇动,电光天平从外观上看不见砝码,能看到放置要测物的称盘,砝码的加减用旋转刻度盘操作,称量的数值可通过投影刻度标尺直接读出。


使用方法



1.要放置在水平的地方。游码要归零。

2.调节平衡螺母(天平两端的螺母)调节零点直至指针对准中央刻度线。

3.左托盘放称量物,右托盘放砝码(左物右码)。根据称量物的性状应放在玻璃器皿或洁净的纸上,事先应在同一天平上称得玻璃器皿或纸片的质量,然后称量待称物质。

4.添加砝码从估计称量物的最大值加起,逐步减小。托盘天平只能称准到0.1克。加减砝码并移动标尺上的游码,直至指针再次对准中央刻度线。

5.过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称(或在特殊器皿中称量)。

6.物体的质量 =砝码重量+游码所显示的度数

7.取用砝码必须用镊子轻拿轻放,取下的砝码应放在砝码盒中,称量完毕,应把游码移回零点。

8.称量干燥的固体药品时,应在两个托盘上各放一张相同质量的纸,然后把药品放在纸上称量。

9.易潮解的药品,必须放在玻璃器皿上(如:小烧杯、表面皿)里称量。

10.砝码若生锈,测量结果偏小;砝码若磨损,测量结果偏大。


使用注意

1.事先把游码移至零刻度线,并调节平衡螺母,调节平衡螺母时最好用镊子,使天平左右平衡。

2.右放砝码,左放物体。

3.砝码不能用手拿,要用镊子夹取。在使用天平时游码也不能用手移动。

4.过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称。

5.加砝码应该从大到小,可以节省时间。

6.在称量过程中,不可再碰平衡螺母。