Cos'è un densimetro digitale e come funziona?

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1. Che cos'è un densimetro digitale?
2. Come funziona un densimetro digitale?
3. Quali strumenti vengono usati per misurare la densità dei liquidi?
4. Qual è la densità dell'aria?
5. Qual è la densità dell'acqua?
6. Qual è il volume di campione necessario per un densimetro digitale?
7. Quanto tempo è necessario per misurare un campione con un densimetro digitale?
8. Come si regola un densimetro digitale?
9. Quali campioni possono essere misurati con un densimetro digitale?
10. Quanto influisce la viscosità sulla misura digitale della densità?

Che cos'è un densimetro digitale?

Un densimetro digitale (detto anche densimetro) utilizza la tecnologia del tubo oscillante per determinare la densità di un campione liquido o valori a essa correlati. Questa misura 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 ridotti (meno di un minuto).

Come funziona un densimetro digitale?

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 utilizzano inoltre un termostato Peltier integrato per controllare la temperatura del campione.

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Quali strumenti vengono usati per misurare 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 determinazione della densità e dei valori a essa correlati, ad esempio peso specifico, alcol in %, grado BRIX, gradi API, grado Baumé, grado Plato, ecc. Sebbene questi metodi siano facili da utilizzare e piuttosto convenienti, richiedono competenza in ogni fase dei protocolli operativi manuali e questo influisce spesso 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 determinazione 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 utilizzano inoltre un termostato Peltier integrato per controllare la temperatura del campione.

Per maggiori informazioni sui densimetri digitali e sul loro 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 la densità dell'aria è pari a 0,00120 g/cm3 e in presenza di una pressione atmosferica di 101,325 kPa (sul livello del mare). Questa 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 del livello del mare). A un'altezza di 440 m sul livello del mare, ad esempio, la pressione atmosferica (media annuale) è appena di 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.

Qual è il volume di campione necessario per un densimetro digitale?

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. La misura può solitamente richiedere pochi secondi con un densimetro portatile digitale senza controllo della temperatura oppure un periodo di tempo compreso tra 2 e 5 minuti con uno strumento da banco dotato di controllo attivo della temperatura.

Come si regola un densimetro digitale?

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?

Originariamente, questi densimetri sono stati progettati e pensati per misurare liquidi omogenei. In realtà vengono pesati anche molti altri campioni con un discreto successo. Se la viscosità del campione può essere portata al di sotto di 36.000 mPa*s con il riscaldamento alla temperatura di pompaggio (ad esempio la paraffina), è possibile eseguire le misure in modo completamente automatico con un'unità riscaldata come SC1H o SC30H. 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. I campioni che attaccano il tubo in vetro a U della cella di misura (ad esempio acido fluoridrico, liquidi o impasti usati per l'incisione del vetro) non devono essere misurati con questi densimetri.

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.