Što je to digitalni mjerač za gustoću i kako funkcionira?

Odaberite svoje pitanje

1. Što je digitalni mjerač za gustoću?
2. Kako funkcionira digitalni mjerač za gustoću?
3. Koji se instrumenti koriste za mjerenje gustoće tekućina?
4. Koja je gustoća zraka?
5. Koja je gustoća vode?
6. Koliko vam je uzorka potrebno za digitalni mjerač za gustoću?
7. Koliko vam je vremena potrebno za mjerenje uzorka digitalnim mjeračem za gustoću?
8. Kako prilagoditi digitalni mjerač za gustoću?
9. Koji se uzorci mogu mjeriti digitalnim mjeračima za gustoću?
10. Koji je utjecaj viskoznosti na digitalno mjerenje gustoće?

Što je digitalni mjerač za gustoću?

Digitalni mjerač za gustoću (koji se također naziva i denzimetar) upotrebljava tehnologiju titranja cijevi za mjerenje gustoće ili povezanih vrijednosti tekućeg uzorka. Mjerenje se provodi digitalno čime se značajno smanjuje utjecaj korisnika. Može se postignuti preciznost do 0,000005 g/cm3 s malim volumenom uzorka (oko 3 mL) i kratkim vremenom mjerenja (manje od jedne minute).

Kako funkcionira digitalni mjerač za gustoću?

Digitalni mjerači za gustoću upotrebljavaju šuplju staklenu cijev u obliku slova U koja se stavlja u stanje titranja. Mjeri se frekvencija titranja cijevi ispunjene uzorkom. Kad se cijev napuni uzorkom, dolazi do promjene frekvencije: što je veća masa uzorka, to je niža frekvencija. Ta se frekvencija mjeri i pretvara u gustoću. Osim toga, stolni digitalni mjerači za gustoću upotrebljavaju ugrađeni termostat s Peltier elementom za regulaciju temperature uzorka.

Saznajte više s pomoću naših interaktivnih animacija

Koji se instrumenti koriste za mjerenje gustoće tekućina?

Gustoća otopine može se izmjeriti ručno ili digitalno. Detaljnije pojedinosti o tome kako izmjeriti gustoću piknometrima, hidrometrima i digitalnim mjeračima za gustoću potražite u našem vodiču 3 načina za mjerenje gustoće.

Ručne metode poput piknometara i hidrometara naširoko se koriste za određivanje gustoće i povezanih vrijednosti, npr. relativne gustoće, postotka alkohola, BRIX-a, stupnjeva API, vrijednosti Baumé, Plato itd. Iako se te metode jednostavno koriste i nisu skupe, zahtijevaju stručnost na svakom koraku protokola ručnog rada, što često utječe na preciznost i pouzdanost rezultata.

Piknometar je staklena čaša definiranog volumena. Mjeri mu se težina bez uzorka (M1), a zatim se puni uzorkom i ponovno mu se mjeri težina (M2). Razlika između M1 i M2 podijeljena s volumenom čaše jest gustoća uzorka.

Hidrometar je stakleno tijelo koje se uroni u uzorak. Nakon kratkog razdoblja izjednačavanja temperature plutat će na određenoj razini. Što je veća gustoća uzorka, to će manje plutati hidrometar. Razina izjednačavanja temperature daje iznos gustoće.

Komplet za gustoću koristi se zajedno s vagom. Mjeri se težina staklenom tijelu definiranog volumena u zraku (M1), uranja se u uzorak i ponovno mu se mjeri težina u uzorku (M2). Razlika između M1 i M2 (uzgon) podijeljena s volumenom staklenog tijela jest gustoća uzorka. Poseban držač također se može upotrijebiti za mjerenje gustoće krutina s pomoću referentne tekućine (voda, etanol ili korisnički definirana tekućina).

Digitalni mjerači za gustoću dostupni su kao stolni i ručni instrumenti. Koriste tehnologiju titranja cijevi za vrlo precizno mjerenje gustoće uzorka u kratkom vremenu. Šuplja staklena cijev vibrira određenom frekvencijom. Kad se cijev napuni uzorkom, dolazi do promjene frekvencije: što je veća masa uzorka, to je niža frekvencija. Ta se frekvencija mjeri i pretvara u gustoću. Osim toga, stolni digitalni mjerači za gustoću upotrebljavaju ugrađeni termostat s Peltier elementom za regulaciju temperature uzorka.

Više informacija o digitalnim mjeračima za gustoću i njihovoj usporedi s ručnim metodama potražite u našoj Usporedbi različitih mjernih tehnika

Koja je gustoća zraka?

Gustoća je zraka 0,00120 g/cm3 pri 20 °C i pod atmosferskim tlakom od 101,325 kPa (odnosno na razini mora). Taj se atmosferski tlak mijenja s promjenom vremenskih uvjeta (niži tlak kad je kišno vrijeme ili snijeg) i visinom (niži tlak na većoj visini nego na razini mora). Primjerice, na nadmorskoj visini od 440 m atmosferski tlak (godišnja prosječna vrijednost) iznosi samo 96,12 kPa, a srednja gustoća zraka iznosi 0,00114 g/cm3 pri 20 °C.

Koja je gustoća vode?

Gustoća vode jest 0,99820 g/cm3 pri 20 °C. Gustoća vode mijenja se s temperaturom. Povećava se s 0 °C na 4 °C (gdje je skoro 1) i onda se smanjuje od 4 °C k višim temperaturama.

Koliko vam je uzorka potrebno za digitalni mjerač za gustoću?

Tipični volumen šuplje staklene cijevi u obliku slova U korištene kao mjerna ćelija u digitalnom mjeraču za gustoću iznosi oko 1 mL. Radi izbjegavanja poteškoća, preporučuje se punjenje većeg volumena, obično se koristi 3 mL do 5 mL sa štrcaljkom da bi dio drenažne cijevi također bio ispunjen uzorkom.

Koliko vam je vremena potrebno za mjerenje uzorka digitalnim mjeračem za gustoću?

To uvelike ovisi o temperaturnoj razlici između uzorka i mjerne ćelije i o vrsti uzorka. Također ovisi o potrebnoj preciznosti mjerenja. To vrijeme mjerenja obično iznosi nekoliko sekundi s prijenosnim digitalnim mjeračem za gustoću bez regulacije temperature ili 2 do 5 minuta sa stolnim instrumentom s aktivnom regulacijom temperature.

Kako prilagoditi digitalni mjerač za gustoću?

Mjerači za gustoću obično se prilagođavaju sa zrakom i vodom pri specifičnoj temperaturi mjerenja. Ta se temperatura regulira Peltier elementom koji može ohladiti ili zagrijati mjernu ćeliju na određenu temperaturu (npr. 20 °C). Prvo se mjeri frekvencija mjerne ćelije napunjene zrakom. Prva se frekvencija dodjeljuje vrijednosti gustoće zraka. Zatim se mjerna ćelija puni vodom i mjeri se frekvencija mjerne ćelije ispunjene vodom. Druga se frekvencija dodjeljuje vrijednosti gustoće vode. Ovo prilagođavanje s dvije točke također se može napraviti sa zrakom i standardom ili s dva standarda koji imaju različite raspone gustoće.

Koji se uzorci mogu mjeriti digitalnim mjeračima za gustoću?

Ti su mjerači za gustoću izvorno projektirani i namijenjeni mjerenju homogenih tekućina. Zapravo se mnogi drugi uzorci također uspješno mjere. Ako se viskoznost uzorka može smanjiti ispod 36.000 mPa*s zagrijavanjem na temperaturi pumpanja (npr. parafin), mogu se mjeriti i potpuno automatski sa zagrijanom automatizacijskom jedinicom kao što je SC1H ili SC30H. Uzroci veće viskoznosti mogu se mjeriti ručno ako se njima može napuniti štrcaljka bez mjehurića zraka i ako korisnik može istisnuti te uzorke pri reguliranoj brzini kroz usku cijev od 15 cm. Uzorci koji agresivno djeluju na staklenu cijev u obliku slova U mjerne ćelije (npr. hidrofluorna kiselina, tekućine ili paste koje se koriste za jetkanje stakla) ne bi se trebali mjeriti takvim mjeračima za gustoću.

Koji je utjecaj viskoznosti na digitalno mjerenje gustoće?

Viskoznost uzoraka ima utjecaj na gustoću izmjerenu digitalnim mjeračem za gustoću. Veća smična sila koja se razvija između tekućine i stijenke cijevi za posljedicu ima usporavanje frekvencije titranja zbog čega se prikazuje veća vrijednost gustoće. Moderni digitalni mjerači za gustoću stoga imaju ugrađeni ispravak viskoznosti kojim se kompenzira ovaj učinak i prikazuju se točni rezultati.