밀도 측정: 알아야 할 모든 것 | METTLER TOLEDO

밀도란 무엇입니까?

밀도 측정에 대하여 알아야 할 모든 것

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


 

밀도 키트가 있는 저울

비중계

비중계
비중계

비중계는 액체의 밀도를 측정하는 데 사용되는 경제적인 기기입니다. 유리로 제작된 이 제품은 납 또는 스틸 샷으로 무게를 더한 구근 모양의 바닥과 저울이 달린 길고 좁은 줄기로 구성되어 있습니다. 비중계가 떠오를 때까지 샘플 액체에 담급니다. 밀도 판독은 눈금을 보고 샘플 액체의 수위가 비중계 눈금의 표시와 일치하는지 확인하여 측정합니다. 대부분의 비중계는 샘플의 비중을 측정합니다. 간단히 말해 비중계는 액체가 물보다 밀도가 높은지 낮은지를 사용자에게 알려줍니다. 설탕이 녹아 있는 물처럼 비중이 큰 액체에서는 순수한 물이나 알코올과 같이 비중이 낮은 액체보다 비중계가 더 높이 뜹니다.

비중계를 사용할 때 사용자는 두 가지 옵션을 선택할 수 있습니다.

  1. 교정 온도(보통 16°C 또는 20°C)에서 비중계를 사용합니다. 샘플 양에 따라 샘플이 이 온도에 도달하는 데 다소 시간이 걸릴 수 있습니다.
  2. 주변 온도에서 측정값을 간단히 기록합니다. 측정 값과 온도 값을 모두 기록해야 합니다. 필요한 경우 나중에 보정 계수를 적용하여 온도 보정 측정값을 얻을 수 있습니다.

비중병

비중병
비중병

일반적으로 유리로 만들어진 비중병은 액체의 밀도를 측정하는 데 사용되는 사전 정의된 부피 플라스크입니다. 또한 분산, 고체 및 심지어 기체의 밀도를 측정하는 데에도 사용합니다. 비중병은 올바르게 사용할 경우 최대 10-5 g/cm3의 정확도로 매우 정밀한 결과를 제공하며, 이는 사용되는 디지털 저울의 정확도(소수점 이하 자릿수)와 상관관계가 있습니다. 온도를 측정하려면 온도계도 필요합니다. 비중병으로 정확한 측정을 보장하려면 사용자 교육이 필요합니다.

휴대용 디지털 밀도계

휴대용 디지털 밀도계
휴대용 디지털 밀도계

휴대용 디지털 밀도계는 액체의 밀도를 빠르고 정확하게 측정하는 데 사용됩니다. 디지털 밀도계를 사용한 밀도 측정은 두 가지 요소를 기반으로 합니다.

  1. U자형 유리관(U자 튜브)의 진동 또는 떨림입니다.
  2. 액체 샘플 질량과 U자 튜브의 진동 주파수 사이의 관계입니다. U자 튜브에 샘플 액체를 채우면 진동 주파수에 영향을 미칩니다. 알려진 밀도의 샘플로 공장에서 조정하기 때문에 이 진동 주파수는 0.001 g/cm3의 정확도로 모든 액체 샘플의 밀도와 직접 상관관계가 있습니다. 휴대용 디지털 밀도계는 주변 온도에서 샘플을 측정합니다. 특정 온도에서 결과가 필요한 경우 디지털 밀도계는 측정된 결과에 보정 계수를 적용하여 결과를 정의된 온도에 맞게 보정할 수 있습니다. 각 측정에는 몇 초밖에 걸리지 않으므로 사용자는 다음 샘플로 빠르게 넘어갈 수 있습니다. 측정된 밀도는 비중, API, 알코올 %, °Brix 등과 같은 특정 Application을 위해 다른 단위 및 농도로 자동 변환할 수 있습니다.

탁상형 디지털 밀도계

탁상형 디지털 밀도계
탁상형 디지털 밀도계

탁상형 디지털 밀도계는 U자형 유리 튜브(U자 튜브)가 진동하는 휴대용 디지털 밀도계와 동일한 기술을 사용합니다. 또한 내장된 Peltier 온도 제어 기능이 있어 샘플을 선택한 온도 (예: 20°C)로 가져올 수 있습니다. 온도 제어 범위는 0°C에서 95°C까지입니다. 이러한 밀도 측정기는 밀도 정확도가 0.000005 g/m3에 달할 수 있습니다.

일부 탁상형 디지털 밀도계는 단일 또는 다중 샘플을 위한 샘플 자동화 솔루션에 연결하여 자동 샘플링, 헹굼 및 건조 기능을 제공할 수 있습니다. 이러한 밀도 측정기는 밀도, 굴절률, pH, 색상, 전도도 등을 결합한 전용 자동 다중 파라미터 시스템으로 업그레이드하여 시간을 절약하고 데이터 품질을 높이며 개별 분석 간에 시료가 변경되는 것을 방지할 수 있습니다.

U자형 유리 튜브를 사용하는 디지털 밀도계의 장점 중 하나는 필요한 샘플의 양이 적어 (일반적으로 1.5 mL) 샘플의 온도 평형을 더 빨리 맞출 수 있다는 점입니다.

Manual to Digital Density Measurement

Manual to Digital Density Measurement
밀도 vs. 온도
밀도 vs. 온도

예시:

20°C에서 d 에탄올 = 0.7895 g/cm³

40°C에서 d 에탄올 = 0.7724 g/cm³

 

20°C에서 d = 0.9982 g/cm³

40°C에서 d = 0.9922 g/cm³

 

20°C에서 SG 에탄올 = 0.7909 g/cm³

40°C에서 SG 에탄올 = 0.7785 g/cm³

낮은 온도에서의 분자
낮은 온도에서의 분자

주어진 온도
에서의 분자 (약간의 움직임)

높은 온도에서의 분자
높은 온도에서의 분자

온도가 증가할 때 동일한 분자
(더 멀리 이동)

비중병 교정 방법
유리 비중병
열기구
밀도 측정
밀도 vs 점도 커브
상대 밀도 정의
비중 정의
진밀도 또는 절대 밀도 정의
겉보기 밀도 정의

진밀도와 겉보기 밀도 간 차이에 대해 설명하기 위해 당사는 저울 위에 놓인 비중병을 사용합니다. 비중병이 액체로 채워졌을 때 공기의 부력 효과 때문에 진공 상태보다 공기 중에서 더 가볍습니다.

많은 공식적인 밀도 표는 여전히 겉보기 밀도를 기반으로 합니다. 디지털 밀도계는 다양한 단위와 농도로 결과를 제공하므로, 사양을 확인하십시오.

진공 상태의 질량 = 진밀도
진공 상태의 질량 = 진밀도
공기 중의 질량 = 겉보기 밀도
공기 중의 질량 = 겉보기 밀도
비중
(20°C에서)
밀도
(20°C에서)
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

다양한 온도에서

밀도 (15°C에서)SG (25°C에서)밀도 (25°C에서)
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


 

밀도와 질량의 차이점은 무엇입니까?

질량은 물체 또는 액체 내에 얼마나 많은 물질이 존재하는지에 대한 척도이며, 밀도는 특정 부피량에 대해 얼마나 많은 질량이 있는지를 나타냅니다.

예를 들어 10 kg의 강철과 10 kg의 깃털의 질량은 동일하지만 부피가 다르므로 서로 다른 밀도를 가집니다.


 

샘플을 식별하는 데 밀도를 사용할 수 있는 이유는 무엇입니까?

각 요소는 고유한 밀도를 갖기 때문에 순수한 샘플을 식별하는 데 밀도를 쉽게 사용할 수 있습니다. 측정 후 해당 샘플의 밀도를 조회하여 해당하는 물질을 확인할 수 있습니다.


 

용액의 밀도는 어떻게 측정됩니까?

예를 들어 용수 내 에탄올 용액을 살펴봅시다.

이미 확인한 대로 20 °C에서 순수의 밀도는 d = 0.9982 g/cm3이며 순수 에탄올의 밀도는 20 °C에서 d = 0.7892 g/cm3입니다. 에탄올/용수의 용액은 용액의 농도에 따라 다른 밀도 값을 가지게 됩니다.

 


 

밀도가 압력에 정확하게 정비례합니까?

밀도는 현지 기압에 직접적으로 정비례하지만 온도에 간접적으로 정비례합니다. 일정한 온도에서 압력이 증가하면 밀도가 증가합니다. 여기에서 액체의 밀도와 압력 간의 관계에 대해 자세히 알아보십시오.

 


 

밀도 측정의 몇 가지 일반적인 Application은 무엇입니까?

맥주 Application의 맥아즙 측정

 

밀도 측정의 몇 가지 Application에는 증류주 내 알코올 농도의 측정, 와인맥주 생산에서 발효 공정 제어, 식품 및 음료 제품 중 중간 및 최종 제품의 Brix(당분 함량) 측정이 포함됩니다. 밀도 및 화학 분야에서의 중유, 파라핀 및 윤활유의 API 비중 등의 기타 농도. 자동차 산업에서의 배터리 산(battery acid) 및 화학 산업에서의 기타 용매, 산 그리고 베이스의 밀도(비중). 마지막으로 화장품, 퍼스널 케어 제품 등에서의 비중 밀도 측정과 같이 제약 산업에 많은 Application이 있습니다. 위의 링크를 클릭하여 당사의 자세한 Application을 읽거나 당사의 전문 지식 라이브러리를 방문하여 귀하의 샘플에 따라 올바른 Application Note를 찾아보십시오.

 


 

공기의 밀도는 얼마입니까?

공기의 밀도는 20°C 및 대기압 101.325 kPa (즉, 해수면)에서 0.00120 g/cm3입니다. 대기압은 날씨 조건(비가 오거나 눈이 올 때는 기압이 낮아짐)과 고도(해수면보다 고도가 높을수록 기압이 낮아짐)에 따라 달라집니다. 예를 들어 해발 440 m 높이에서는 대기압(연평균)이 96.12 kPa에 불과하며 평균 공기 밀도는 20°C에서 0.00114 g/cm3입니다.

더 알아보기

 

 

물의 밀도는 얼마입니까?

물의 밀도는 20°에서 0.99820 g/cm3입니다. 물의 밀도는 온도에 따라 달라집니다. 0°C부터 4°C까지 증가하다가 (이 경우에는 거의 1에 가까움) 4°C 이상의 온도에서 낮아집니다.

 

 

디지털 밀도 측정에서의 점도에 영향을 주는 것은 무엇입니까?

샘플의 점도는 디지털 밀도계로 측정되는 밀도에 영향을 미칩니다. 유체와 튜브 벽 사이에 발생하는 전단력이 높을수록 진동 빈도는 느려지고 밀도 값은 더 높게 표시됩니다. 따라서 현대의 디지털 밀도계에는 이러한 영향을 보상하고 정확한 결과를 제시하는 내장형 점도 보정 기능이 탑재되어 있습니다.

 

 

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