Che cosa sono i densimetri digitali e come funzionano?

Selezionare la domanda

1. Che cosa sono i densimetri digitali?
2. Come funzionano i densimetri digitali?
3. Quali strumenti vengono usati per determinare la densità dei liquidi?
4. Qual è la densità dell'aria?
5. Qual è la densità dell'acqua?
6. Quale volume di campione richiedono i densimetri digitali?
7. Quanto tempo è necessario per misurare un campione con un densimetro digitale?
8. Come si regolano i densimetri digitali?
9. Quali campioni possono essere misurati con un densimetro digitale?
10. Quanto influisce la viscosità sulla misura digitale della densità?

Che cosa sono i densimetri digitali?

I densimetri digitali utilizzano la tecnologia del tubo oscillante per determinare la densità di un campione liquido o valori a essa correlati. La determinazione viene eseguita digitalmente, per ridurre in modo considerevole l'intervento dell'operatore. È possibile ottenere un'accuratezza massima di 0,000005 g/cm3, con volumi di campione ridotti (circa 3 ml) e tempi di misura minimi (meno di un minuto).

Come funzionano i densimetri digitali?

I densimetri digitali usano un tubo in vetro cavo a U, che viene fatto oscillare. Viene quindi misurata la frequenza di oscillazione del tubo riempito con il campione. La frequenza varia quando il tubo viene riempito con il campione: a una massa maggiore del campione corrisponde una frequenza inferiore. Si misura questa frequenza e la si converte in densità. Nella versione da banco, questi strumenti utilizzano inoltre un termostato Peltier integrato per controllare la temperatura del campione.

Scoprite di più dando un'occhiata alla nostra animazione interattiva

Quali strumenti vengono usati per determinare la densità dei liquidi?

La densità di una soluzione può essere misurata in modo manuale o digitale. Per informazioni più dettagliate su come misurare la densità con picnometri, idrometri e densimetri digitali, è possibile consultare la guida 3 modi per misurare la densità.

I metodi manuali come quelli che sfruttano picnometri e idrometri sono largamente utilizzati per la misura della densità e dei valori a essa correlati, ad esempio peso specifico, alcol in %, grado Brix, API, Baumé, Plato e così via. Sebbene questi metodi siano facili da utilizzare e piuttosto convenienti, i protocolli operativi manuali richiedono competenza in ogni fase e spesso ciò influisce sull'accuratezza e sull'affidabilità dei risultati.

Un picnometro è un becher di vetro con un volume definito. Viene pesato senza il campione (M1), poi riempito con esso e ripesato (M2). La differenza tra M1 ed M2 divisa per il volume del becher è la densità del campione.

L'idrometro è un corpo di vetro che viene immerso nel campione. Dopo un breve periodo di equilibratura, galleggerà a un determinato livello. Maggiore è la densità del campione, minore è la quota di galleggiamento dell'idrometro. Il livello di equilibratura corrisponde alla densità.

Viene usato un kit per la misura della densità insieme a una bilancia. Un corpo in vetro di volume definito viene pesato in aria (M1), immerso nel campione e pesato nuovamente nel campione (M2). La differenza tra M1 ed M2 (= galleggiamento) divisa per il volume del corpo in vetro è la densità del campione. Si può anche usare un supporto speciale per misurare la densità di solidi, impiegando un liquido di riferimento (acqua, etanolo o altro a scelta dell'operatore).

I densimetri digitali sono disponibili in versione da banco o portatile. Questi strumenti sfruttano la tecnologia del tubo oscillante per misurare in modo molto accurato la densità di un campione in un breve lasso di tempo. Un tubo cavo in vetro vibra a una certa frequenza. La frequenza varia quando il tubo viene riempito con il campione: a una massa maggiore del campione corrisponde una frequenza inferiore. Si misura questa frequenza e la si converte in densità. Nella versione da banco, questi strumenti utilizzano inoltre un termostato Peltier integrato per controllare la temperatura del campione.

Per ulteriori informazioni sui densimetri digitali e un confronto con i metodi manuali, è possibile consultare il nostro Confronto tra diverse tecniche di misura

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 maggiore che 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.

Qual è la densità dell'acqua?

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

Quale volume di campione richiedono i densimetri digitali?

Il volume tipico di un tubo in vetro cavo a U usato come cella di misura in un densimetro digitale è di circa 1 ml. Per un riempimento senza intoppi è consigliabile usare un volume maggiore: solitamente, con una siringa verrebbe usata una quantità compresa tra 3 ml e 5 ml, in modo tale che anche parte del tubo di scarico venga riempita con il campione.

Quanto tempo è necessario per misurare un campione con un densimetro digitale?

Questo dipende in modo particolare dalla differenza di temperatura tra il campione e la cella di misura e dalla tipologia di campione. E dipende anche dall'accuratezza richiesta dalla misura. Con un densimetro portatile digitale senza controllo della temperatura, la misura può richiedere pochi secondi, mentre con uno strumento da banco dotato di controllo attivo della temperatura possono essere necessari da 2 a 5 minuti.

Come si regolano i densimetri digitali?

Di solito, i densimetri vengono regolati con aria e acqua a una temperatura di misura specifica. Questa temperatura viene controllata con un elemento Peltier, che può raffreddare o riscaldare la cella di misura portandola ad una temperatura specifica (ad esempio 20 °C). Innanzitutto, viene misurata la frequenza della cella di misura riempita con aria. La prima frequenza viene assegnata al valore di densità dell'aria. Viene quindi misurata la frequenza della cella di misura riempita con acqua. La seconda frequenza viene assegnata al valore di densità dell'acqua. Questa regolazione a due punti può anche essere eseguita con l'aria e uno standard oppure con due standard in grado di coprire range di densità differenti.

Quali campioni possono essere misurati con un densimetro digitale?

Questi densimetri sono progettati allo scopo di misurare liquidi omogenei. In realtà consentono di misurare con un discreto successo anche molti altri campioni. Se è possibile portare la viscosità del campione al di sotto di 36.000 mPa*s con il riscaldamento alla temperatura di pompaggio (ad esempio la paraffina), un'unità riscaldata come SC1H o SC30H consente di eseguire le misure in modo completamente automatico. I campioni caratterizzati da viscosità maggiore possono essere misurati manualmente se è possibile riempirne una siringa senza intrappolare sacche d'aria e se l'operatore è poi in grado di spingerli a una velocità controllata in un tubo stretto e lungo circa 15 cm. Questi densimetri non possono essere usati con campioni che aggrediscono il vetro del tubo a U della cella di misura (ad esempio acido fluoridrico, liquidi o impasti usati per l'incisione del vetro).

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.