misura della densità: tutto ciò che occorre sapere | METTLER TOLEDO

Che cos'è la densità?

Informazioni complete sulla misura della densità

Density Measurement - Mobile

What is Density? - How to measure Density? – What are the main applications of Density?

What is Density? - How to measure Density? – What are the main applications of Density?
In this video, you will become an expert on how to measure density of liquids and the best methods to measure it.
Difference in Density - Mobile


 

Bilancia con kit per la misura della densità

Idrometro

Idrometro
Idrometro

Un idrometro è uno strumento conveniente utilizzato per determinare la densità dei liquidi. Prodotto in vetro soffiato, è composto da un fondo tondeggiante appesantito da graniglia di piombo o acciaio e uno stelo lungo e stretto con una scala. L'idrometro viene immerso nel liquido campione fino a quando non galleggia. La misura della densità si ottiene osservando il livello della scala al quale finisce per allinearsi il liquido stesso. La maggior parte degli idrometri misura la gravità specifica dei campioni: in parole povere, un idrometro indica all'utente se un liquido è più o meno denso dell'acqua. Si troverà a galleggiare più in alto in un liquido caratterizzato da una gravità specifica maggiore, come l'acqua che contiene zucchero disciolto, rispetto a un altro con una gravità specifica inferiore, come l'acqua pura o l'alcol.

Nell'utilizzare un idrometro, l'utente ha due opzioni:

  1. Utilizzare un idrometro alla sua temperatura di taratura (generalmente 16 o 20 °C). A seconda del suo volume, il campione potrebbe impiegare del tempo a raggiungere questa temperatura.
  2. Registrare semplicemente il valore della misura alla temperatura dell'ambiente circostante. In questo caso, vanno registrati sia il valore della misura sia quello della temperatura. Se necessario, è possibile applicare successivamente un fattore di correzione per ottenere il valore della misura corretto in base alla temperatura.

Picnometro

Picnometro
Picnometro

Il picnometro è un matraccio dal volume predefinito, in genere prodotto in vetro, che viene utilizzato per misurare la densità di un liquido. Può essere impiegato anche per determinare la densità di dispersioni, solidi e persino gas. Se utilizzati correttamente, i picnometri garantiscono risultati con un'accuratezza fino a 10-5 g/cm3, a seconda del livello di ripetibilità (numero di cifre decimali) della bilancia digitale utilizzata. Per misurare la temperatura, è necessario un termometro. Per garantire misure accurate con il picnometro, gli utenti devono aver ricevuto una formazione appropriata.

Densimetro digitale portatile

Densimetro digitale portatile
Densimetro digitale portatile

I densimetri digitali portatili vengono utilizzati per determinare in modo accurato e rapido la densità dei liquidi. La determinazione della densità con gli strumenti digitali si basa su due fattori:

  1. L'oscillazione, o vibrazione, di un tubo di vetro a forma di U (tubo a U).
  2. La relazione tra la massa del campione liquido e la frequenza di oscillazione del tubo a U. Riempire il tubo a U con il campione liquido ne influenza la frequenza di oscillazione: per via delle regolazioni di fabbrica con campioni dalla densità nota, questa frequenza di oscillazione può essere direttamente rapportata alla densità di ogni campione liquido con un'accuratezza di 0,001 g/cm3. I densimetri digitali portatili misurano il campione a temperatura ambiente. Se è richiesto un risultato a una determinata temperatura, il densimetro digitale è in grado di applicare un fattore di correzione alla misura in modo tale da effettuare la compensazione in base alla temperatura definita. Ogni misura richiede pochi secondi e l'utente può quindi passare velocemente al campione successivo. I valori di densità ottenuti possono essere convertiti in altre unità di concentrazione necessarie per applicazioni specifiche, come gravità specifica, API, % di alcol, grado Brix e così via.

Densimetro digitale da banco

Densimetro digitale da banco
Densimetro digitale da banco

I densimetri digitali da banco utilizzano la stessa tecnologia dei densimetri digitali portatili, ovvero l'oscillazione di un tubo di vetro a forma di U (tubo a U). Inoltre, sono dotati di un sistema di controllo della temperatura Peltier integrato, che porta il campione alla temperatura selezionata (ad esempio, 20 °C). Il controllo della temperatura può variare da 0 °C a 95 °C. Questi densimetri possono raggiungere un'accuratezza di 0,000005 g/m3 per la densità.

Alcuni densimetri digitali da banco possono essere collegati a soluzioni di automazione dei campioni per campioni singoli o multipli, che offrono campionamento, risciacquo ed essiccamento automatici. Spesso questi densimetri possono essere aggiornati a un sistema automatico multiparametro, combinando densità, indice di rifrazione, pH, colore, conducibilità e molto altro per risparmiare tempo, migliorare la qualità dei dati e prevenire l'alterazione dei campioni tra un'analisi e l'altra.

Uno dei vantaggi dei densimetri digitali che utilizzano il tubo di vetro a U è il ridotto volume di campione richiesto (solitamente 1,5 ml), che consente un più rapido equilibrio della temperatura del campione.

Manual to Digital Density Measurement

Manual to Digital Density Measurement
Densità e temperatura
Densità e temperatura

Esempio:

d etanolo a 20 °C = 0,7895 g/cm³

d etanolo a 40 °C = 0,7724 g/cm³

 

d acqua a 20 °C = 0,9982 g/cm³

d acqua a 40 °C = 0,9922 g/cm³

 

SG etanolo a 20 °C = 0,7909 g/cm³

SG etanolo a 40 °C = 0,7785 g/cm³

Molecole a temperature inferiori
Molecole a temperature inferiori

Molecola a una data temperatura
(movimenti leggeri)

Molecole a una temperatura più alta
Molecole a una temperatura più alta

Stessa molecola all'aumentare della temperatura
(allontanamento)

Come tarare un picnometro
Picnometro in vetro
Mongolfiera
determinazione della densità
Densità e curva di viscosità a confronto
Definizione di densità relativa
Definizione di gravità specifica
Definizione di densità effettiva o assoluta
Definizione di densità apparente

Per illustrare la differenza tra densità effettiva e apparente, collochiamo un picnometro su una bilancia. Quando viene riempito con un liquido, l'effetto della spinta statica fa in modo che esso pesi meno all'aria che nel vuoto.

Diverse tabelle di densità ufficiali si basano ancora sulla densità apparente. I densimetri digitali forniscono risultati in diverse unità e concentrazioni; consultate le relative specifiche.

Massa nel vuoto=Densità effettiva
Massa nel vuoto = Densità effettiva
Massa in aria=Densità apparente
Massa in aria = Densità apparente
Peso specifico
(a 20 °C)
Densità
(a 20 °C)
0,7460,745 g/cm3
0,7720,771 g/cm3
0,7910,790 g/cm3
1,0000,998 g/cm3
1,2511,249 g/cm3
1,2611,259 g/cm3
1,4841,481 g/cm3
13,61813,593 g/cm3

A temperature differenti

Densità (a 15 °C)SG (a 25 °C)Densità (a 25 °C)
0,752 g/cm30,7470,745 g/cm3
0,999 g/cm31,0000,997 g/cm3
1,254 g/cm31,2481,244 g/cm3
1,486 g/cm31,4801,476 g/cm3


 

Qual è la differenza tra densità e massa?

La massa è una misura della quantità di materia presente in un oggetto o in un liquido, mentre la densità esprime il livello della massa per una certa quantità di volume.

Ad esempio, 10 kg di acciaio e 10 kg di piume hanno la stessa massa, ma volumi e quindi densità differenti.


 

Perché è possibile utilizzare la densità per identificare un campione?

La densità può essere facilmente usata per identificare un campione puro perché ciascuna sostanza è caratterizzata da una densità unica. Dopo la misura, è possibile controllare la densità del campione per verificare a cosa corrisponde.


 

In che modo viene misurata la densità delle soluzioni?

Prendiamo come esempio una soluzione di etanolo in acqua.

Come illustrato prima, a 20 °C l'acqua pura ha una densità di d = 0,9982 g/cm3, mentre alla stessa temperatura l'etanolo puro ha una densità di d = 0,7892 g/cm3. Una soluzione di etanolo e acqua avrà una densità che dipenderà dalla concentrazione.

 


 

La densità è direttamente proporzionale alla pressione?

La densità è direttamente proporzionale alla pressione dell'aria locale, ma inversamente proporzionale alla temperatura. A una temperatura costante, all'aumentare della pressione la densità cresce. Scoprite ulteriori informazioni sulla relazione tra densità dei liquidi e pressione qui.

 


 

Quali sono alcune applicazioni tipiche della misura della densità?

 

Alcune applicazioni della misura della densità includono la misura del grado alcolico nei liquori, il controllo del processo di fermentazione nella produzione di vino e birra e il grado Brix (contenuto di zucchero) dei prodotti intermedi e finali negli alimenti e nelle bevande. Densità e altre concentrazioni, come la gravità API, di oli pesanti, paraffina e lubrificanti nel settore petrolchimico. Densità (gravità specifica) dell'acido per batterie nel settore automobilistico, oltre a quella di altri solventi, acidi e basi nel settore chimico. Infine, esistono diverse applicazioni nel settore farmaceutico, come la misura della densità in cosmetici, prodotti per l'igiene personale e molto altro ancora. Cliccate sui link qui sopra per consultare le nostre guide dettagliate oppure accedete alla nostra libreria online per trovare la nota applicativa giusta in base al vostro campione.

 


 

Qual è la densità dell'aria?

A 20 °C e 101,325 kPa (pressione atmosferica al livello del mare) la densità dell'aria è pari a 0,00120 g/cm3. La pressione atmosferica cambia con le condizioni meteorologiche (pressione inferiore in caso di pioggia o neve) e con l'altitudine (pressione inferiore a un'altezza superiore al livello del mare). A un'altezza di 440 m sul livello del mare, ad esempio, la pressione atmosferica (media annuale) è di appena 96,12 kPa e a 20 °C la densità media dell'aria diventa pari a 0,00114 g/cm3.

Ulteriori informazioni

 

 

Qual è la densità dell'acqua?

A 20 °C la densità dell'acqua è pari a 0,99820 g/cm3. La densità dell'acqua cambia con la temperatura. Aumenta da 0 a 4 °C (avvicinandosi quasi a 1) e poi diminuisce da 4 °C a temperature superiori.

 

 

Quanto influisce la viscosità sulla misura digitale della densità?

La viscosità dei campioni ha un impatto sulla densità misurata con un densimetro digitale. La maggiore forza di taglio presente tra il liquido e la parete del tubo rallenta la frequenza di oscillazione, mostrando così un valore della densità maggiore. I moderni densimetri digitali dispongono quindi della funzione integrata di correzione della viscosità, che compensa questo effetto e mostra il risultato corretto.

 

 

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