Wyznaczanie gęstości za pomocą wagi

Badaj gęstość cieczy, ciał stałych i substancji lepkich za pomocą przystawki do wag

Zadzwoń
Wyznaczanie gęstości w laboratorium

Aby dowiedzieć się więcej, przejdź do wybranej sekcji:

  1. Przebieg pracy i wyzwania
  2. Rozwiązania METTLER TOLEDO
  3. Często zadawane pytania

 

Przebieg pracy przy pomiarze gęstości

Ciała stałe waży się w powietrzu (A), a następnie w cieczy pomocniczej (B) o znanej gęstości. Gęstość ciała stałego ρ można zatem obliczyć w następujący sposób:

Calculation formula for density in solid sample

ρ        = gęstość próbki

A        = masa próbki w powietrzu

B        = masa próbki w cieczy pomocniczej

ρ0       = gęstość cieczy pomocniczej

ρL       = gęstość powietrza

Podczas pomiarów należy uwzględnić także temperaturę płynu, ponieważ 1°C może powodować zmiany gęstości rzędu 0,001–0,1,
co w wyniku odpowiada trzeciemu miejscu po przecinku.
  

 Grawimetryczna, siła wyporuGrawimetryczna, wypieraniePiknometrGęstościomierz cyfrowy
MetodyZlewka na ciecz pomocniczą znajduje się na platformie lub poniżej wagi.Zlewka na ciecz pomocniczą stoi na wadze.Szklana zlewka o określonej objętości.Rozwiązanie z wibrującą rurką
Zastosowania
  • Ciała stałe
  • Ciecze (ze szklanym pływakiem)
  • Substancje o konsystencji pasty (ze sferą gamma)
  • Ciecze (ze szklanym pływakiem)
    Ciała stałe
  • Ciecze, dyspersje
  • Proszki
  • Granulaty
  • Ciecze
  • Gazy
Zalety
  • Szybki przebieg
  • Elastyczność w zakresie wielkości próbki
  • Waga jest już dostępna
  • Szybki przebieg
  • Waga jest już dostępna
  • Duża dokładność
  • Waga jest już dostępna
  • Szybki przebieg
  • Precyzyjne sterowanie temperaturą z użyciem modułów Peltiera
  • Automatyczny pomiar gęstości
  • Mała objętość próbki
Wady
  • Wrażliwość na temperaturę
  • Zwilżanie próbki wymaga dużej ostrożności
  • Nie może dojść do uwięzienia pęcherzyków powietrza
  • Wrażliwość na temperaturę
  • Wymagana duża objętość próbki
  • Wrażliwość na temperaturę
  • Duża pracochłonność
  • Duża czasochłonność
  • Nie może dojść do uwięzienia pęcherzyków powietrza
  • Próbki substancji lepkich wymagają stosowania korekty (funkcja dostępna w nowoczesnych urządzeniach).

Pomiary gęstości - więcej informacji

Jeżeli masa i objętość próbki (ciała stałego lub cieczy) są znane, jej gęstość można obliczyć ze wzoru:

Calculation of density by mass and volume


Kłopoty z objętością

Dokładne zważenie próbki nie jest trudne, ale precyzyjne określenie jej objętości może okazać się wyzwaniem.

Siła wyporu

Metoda wykorzystująca siłę wyporu pozwala obejść problem wyznaczania objętości próbki, ponieważ waży się ją dwukrotnie w różnych ośrodkach – w powietrzu i w cieczy. Można więc założyć, że przy obu pomiarach objętość próbki będzie taka sama.

Wypieranie

W najprostszej metodzie wykorzystującej wypieranie objętość próbki ciała stałego wyznacza się na podstawie obserwacji wzrostu poziomu cieczy, w której próbka ta jest zanurzana.
Z kolei gdy obiekt o znanej objętości zostanie zanurzony w cieczy o nieznanej gęstości, różnica mas (mierzonych w powietrzu i w cieczy) pozwoli wyznaczyć gęstość tej cieczy.

Piknometr

Piknometr to szklana kolba o specjalnej konstrukcji, zazwyczaj o określonej objętości. Najczęściej służy do wyznaczania gęstości cieczy. Najpierw waży się pusty piknometr, a następnie wypełniony badaną cieczą. Gęstość próbki jest równa różnicy mas (czyli masie próbki) podzielonej przez objętość piknometru.
Piknometria może służyć także do wyznaczania gęstości próbek proszków i granulatów.

Gęstościomierz cyfrowy

Pusta w środku szklana rurka wibruje z określoną częstotliwością. Częstotliwość ta zmienia się po napełnieniu rurki próbkami różnych substancji: im większa masa próbki, tym niższa częstotliwość. Gęstościomierze cyfrowe mierzą częstotliwość i przekształcają wynik na gęstość.

Porównanie czterech metod mierzenia gęstości znajduje się w tabeli poniżej.

 Grawimetryczna, siła wyporuGrawimetryczna, wypieraniePiknometrGęstościomierz cyfrowy
MetodyZlewka na ciecz pomocniczą znajduje się na platformie lub poniżej wagi.Zlewka na ciecz pomocniczą stoi na wadze.Szklana zlewka o określonej objętości.Rozwiązanie z wibrującą rurką
Zastosowania
  • Ciała stałe
  • Ciecze (ze szklanym pływakiem)
  • Substancje o konsystencji pasty (ze sferą gamma)
  • Ciecze (ze szklanym pływakiem)
    Ciała stałe
  • Ciecze, dyspersje
  • Proszki
  • Granulaty
  • Ciecze
Zasada pomiaru
próbek ciał stałych
Próbkę waży się w powietrzu, a następnie w cieczy pomocniczej o znanej gęstości.

Gęstość próbki można wyliczyć ze znanej gęstości cieczy oraz z dwóch uzyskanych wyników ważenia.



ρ = gęstość próbki
A = masa próbki w powietrzu
B = masa próbki w cieczy pomocniczej
ρ0 = gęstość cieczy pomocniczej
ρL = gęstość powietrza
Ciecz pomocniczą o znanej gęstości waży się przed zanurzeniem w niej próbki i po zanurzeniu (tara pozwala bezpośrednio zmierzyć różnicę mas).

Znajomość różnicy mas oraz gęstości cieczy pozwala wyznaczyć objętość próbki. Znając objętość i masę próbki, można już wyliczyć jej gęstość.
Piknometr waży się pusty, a następnie napełniony cieczą referencyjną o znanej gęstości. Proszek umieszcza się w uprzednio wyczyszczonym i osuszonym piknometrze. Ważenie pozwala poznać masę próbki proszku. Piknometr następnie napełnia się tą samą cieczą, w której proszek nie może się w żadnym stopniu rozpuszczać. Później piknometr waży się ponownie. Na tej podstawie można określić masę wypartej cieczy i obliczyć gęstość proszku.nd.
Zasada pomiaru
próbek ciekłych
Obiekt referencyjny o znanej objętości (szklany pływak) waży się najpierw w powietrzu, a następnie w cieczy o nieznanej gęstości.

Gęstość cieczy można wyliczyć ze znanej objętości pływaka oraz z dwóch uzyskanych wyników ważenia.



ρ = gęstość próbki cieczy
α = współczynnik korygujący masy (0,99985), który pozwala uwzględnić siłę wyporu działającą w powietrzu na wzorzec masy
A = masa obiektu referencyjnego w powietrzu
B = masa obiektu referencyjnego w cieczy
V = znana objętość obiektu referencyjnego
ρL = gęstość powietrza
Ciecz o nieznanej gęstości waży się przed (tara) i po zanurzeniu w niej obiektu referencyjnego (sfery gamma lub szklanego pływaka).

Znajomość różnicy mas oraz objętości obiektu referencyjnego pozwala wyznaczyć gęstość próbki cieczy.
Piknometr waży się pusty, a następnie napełniony próbką cieczy. Gęstość próbki cieczy jest równa różnicy mas podzielonej przez objętość piknometru.Próbkę umieszcza się w pustej szklanej rurce w kształcie litery „U”, która stanowi część urządzenia. Gęstość próbki wyznacza się, mierząc częstotliwość wibracji rurki. Im niższa częstotliwość, tym wyższa gęstość próbki.

 

Gęstościomierze cyfrowe

Standardy dotyczące wyznaczania gęstości

Istnieje wiele standardów i norm dotyczących wyznaczania gęstości próbek ciał stałych. Oto niektóre z najczęściej stosowanych:

  • ISO 1183-1: Tworzywa sztuczne – sposoby wyznaczania gęstości niekomórkowych tworzyw sztucznych
  • OIML G 14: Pomiar gęstości według OIML
  • ASTM-D-792: Standardowe metody badania gęstości i ciężaru właściwego

Norma ISO 1183-1 określa wykorzystanie wagi analitycznej wskazującej wynik z dokładnością do 4 miejsca dziesiętnego.

Problemy z gęstością nasypową

Gęstość nasypowa to określenie liczby cząstek, części lub elementów zawartych w mierzonej objętości. Gęstość nasypowa nie jest właściwością samego materiału. Do gęstości nasypowej wlicza się puste przestrzenie między cząstkami lub elementami, a także pustki wewnątrz samych elementów. Gęstość nasypowa może się zmieniać zależnie od sposobu postępowania z materiałem. Przykładowo, potrząsanie pojemnikiem umożliwia ułożenie się cząstek materiału i zwiększa jego ogólną gęstość nasypową.

Ekspert w dziedzinie pomiarów gęstości

Wyzwania związane z pomiarem gęstości ciał stałych

Rozwiązania do wyznaczania gęstości

Moisture Content Determination

Wyznaczanie gęstości w celu zapewnienia jakości tworzyw sztucznych


Rozbudowane funkcje zarządzania danymi i bezpieczeństwa procesów

LabX Software connects all instruments

Połączenie wagi Excellence METTLER TOLEDO z oprogramowaniem LabX pozwala usprawnić zarządzanie danymi i uzyskać większe bezpieczeństwo procesów. Wagi analityczne i precyzyjne Excellence można wyposażyć w przystawkę do wyznaczania gęstości. Oprogramowanie LabX gwarantuje ścisłe przestrzeganie procedur SOP. Rejestruje ono wszystkie wyniki ważenia, wykonuje wszelkie obliczenia i bezpiecznie zapisuje uzyskane wyniki w scentralizowanej bazie danych. Wszelkie dane dotyczące wyznaczania gęstości można bezpośrednio przesyłać do wewnętrznego systemu zarządzania danymi.

  

 

 

Pomiar gęstości - często zadawane pytania

Powiązane produkty