Čo je to digitálny hustomer a ako funguje?

Vyberte si otázku

1. Čo je to digitálny hustomer?
2. Ako funguje digitálny hustomer?
3. Ktoré nástroje sa používajú na meranie hustoty kvapalín?
4. Aká je hustota vzduchu?
5. Aká je hustota vody?
6. Aký objem vzorky potrebujete pre digitálny hustomer?
7. Koľko času potrebujete na meranie vzorky pomocou digitálneho hustomera?
8. Ako nastavíte digitálny hustomer?
9. Ktoré vzorky je možné merať pomocou digitálnych hustomerov?
10. Aký je vplyv viskozity na digitálne meranie hustoty?

Čo je to digitálny denzitometer?

Digitálny denzitometer (tiež nazývaný denzimeter) používa technológiu kmitania na meranie hustoty alebo súvisiacich hodnôt kvapalnej vzorky. Toto meranie sa vykonáva digitálne, čím sa výrazne znižuje vplyv obsluhy. Môže sa dosiahnuť presnosť až do 0,000005 g/cm3 s malým objemom vzorky (približne 3 ml) a krátkym časom merania (menej ako jedna minúta).

Ako funguje digitálny hustomer?

Digitálne hustomery používajú dutú sklenenú rúrku v tvare U, ktorá osciluje. Meria sa frekvencia oscilácie rúrky naplnenej vzorkou. Pri napĺňaní rúrky vzorkou sa frekvencia kmitania mení – čím väčšia hmotnosť, tým je frekvencia nižšia. Hodnoty frekvencie sa potom zmerajú a prepočítajú na hustotu. Okrem toho stolové digitálne hustomery používajú zabudovaný termostat na báze Peltierovho článku na reguláciu teploty vzorky.

Zistite viac s našou interaktívnou animáciou

Ktoré nástroje sa používajú na meranie hustoty kvapalín?

Hustota roztoku sa dá merať ručne alebo digitálne. Podrobnejšie informácie o meraní hustoty pomocou pyknometrov, hydrometrov a laboratórnych hustomerov nájdete v našej príručke 3 spôsoby merania hustoty.

Manuálne metódy, ako sú pyknometre a hydrometre, sa často používajú na stanovenie hustoty a súvisiacich hodnôt, napr. mernej hmotnosti, % alkoholu, stupňov BRIX, stupňov API, Baumé, Plato atď. Aj keď sa tieto metódy ľahko používajú a sú pomerne lacné, vyžadujú odborné znalosti v každom kroku protokolov manuálneho použitia, ktoré často ovplyvňujú presnosť a spoľahlivosť výsledkov.

Pyknometer je sklenená kadička s definovaným objemom. Odváži sa bez vzorky (M1), naplní sa vzorkou a opäť sa odváži (M2). Rozdiel medzi M1 a M2 vydelený objemom kadičky predstavuje hustotu vzorky.

Hydrometer je sklenené teleso, ktoré sa ponorí do vzorky. Po krátkom čase vyrovnania bude plávať v určitej hĺbke. Čím vyššia je hustota vzorky, tým menej bude hydrometer plávať. Hĺbka vyrovnania predstavuje hustotu.

Súprava na meranie hustoty sa používa spolu s váhou. Sklenené teleso s definovaným objemom sa odváži vo vzduchu (M1), ponorí sa do vzorky a znova sa odváži vo vzorke (M2). Rozdiel medzi M1 a M2 (vztlak) vydelený objemom skleneného telesa predstavuje hustotu vzorky. Na meranie hustoty pevných látok sa môže použiť aj špeciálny držiak s pomocou referenčnej kvapaliny (voda, etanol alebo používateľom definovaná látka).

Digitálne hustomery sú k dispozícii ako stolové a ručné prístroje. Používajú technológiu kmitania sklenej rúrky na veľmi presné a rýchle odmeranie hustoty vzorky. Dutá sklená rúrka vibruje s určitou frekvenciou. Pri napĺňaní rúrky vzorkou sa frekvencia kmitania mení – čím väčšia hmotnosť, tým je frekvencia nižšia. Hodnoty frekvencie sa potom zmerajú a prepočítajú na hustotu. Okrem toho stolové digitálne hustomery používajú zabudovaný termostat na báze Peltierovho článku na reguláciu teploty vzorky.

Viac informácií o digitálnych hustomeroch a ich porovnanie s manuálnymi metódami nájdete v našom porovnaní rôznych meracích techník

Aká je hustota vzduchu?

Hustota vzduchu je 0,00120 g/cm3 pri 20 °C a pri atmosférickom tlaku 101,325 kPa (t. j. na hladine mora). Tento atmosférický tlak sa mení s poveternostnými podmienkami (nižší tlak pri daždi alebo snehu) a s nadmorskou výškou (nižší tlak vo vysokej nadmorskej výške než pri hladine mora). Napríklad pri výške 440 m nad morom je atmosférický tlak (ročný priemer) iba 96,12 kPa a priemerná hustota vzduchu pri 20 °C bude 0,00114 g/cm3.

Aká je hustota vody?

Hustota vody je pri 20 °C 0,99820 g/cm3. Hustota vody sa mení s teplotou – zvyšuje sa od 0 °C do 4 °C (kde je takmer na hodnote 1) a potom klesá od 4 °C so zvyšujúcou sa teplotou.

Aký objem vzorky potrebujete pre digitálny hustomer?

Typický objem dutej sklenenej rúrky v tvare U, ktorá sa používa ako meracia jednotka v digitálnom hustomeri, je približne 1 ml. Na bezproblémové plnenie sa odporúča väčší objem, zvyčajne sa použije 3 ml až 5 ml so striekačkou, aby sa aj časť vypúšťacej rúrky naplnila vzorkou.

Koľko času potrebujete na meranie vzorky pomocou digitálneho hustomera?

To veľmi závisí od teplotného rozdielu medzi vzorkou a meracou jednotkou a od typu vzorky. Závisí to aj od požadovanej presnosti merania. Tento čas merania sa môže zvyčajne pohybovať medzi niekoľkými sekundami pri použití prenosného digitálneho hustomera bez regulácie teploty až po približne 2 až 5 minút v prípade stolového prístroja s aktívnou reguláciou teploty.

Ako nastavíte digitálny hustomer?

Zvyčajne sú hustomery nastavené so vzduchom a vodou pri určitej meracej teplote. Táto teplota je riadená Peltierovým článkom, ktorý môže ochladiť alebo ohriať meraciu jednotku na špecifickú teplotu (napr. 20 °C). Najprv sa odmeria frekvencia meracej jednotky naplnenej vzduchom. Táto prvá frekvencia sa priradí hodnote hustoty vzduchu. Potom sa meracia jednotka naplní vodou a odmeria sa frekvencia meracej jednotky naplnenej vodou. Táto druhá frekvencia sa priradí hodnote hustoty vody. Táto dvojbodová justáž sa môže vykonať aj so vzduchom a normovanou látkou alebo s dvomi normovanými látkami s rôznymi rozsahmi hustoty.

Ktoré vzorky je možné merať pomocou digitálnych hustomerov?

Tieto hustomery boli pôvodne navrhnuté a určené na meranie homogénnych kvapalín. V skutočnosti sa nimi pomerne úspešne meria aj mnoho ďalších vzoriek. Ak sa viskozita vzorky môže znížiť pod 36 000 mPa.s zahriatím pri teplote čerpania (napr. parafín), môže sa merať aj plne automaticky vyhrievanou automatizačnou jednotkou, ako je zariadenie SC1H alebo SC30H. Vzorky s vyššou viskozitou sa môžu merať ručne, ak je možné naplniť ich do striekačky bez nasatia vzduchových bublín a ak obsluha môže potom tieto vzorky vytlačiť riadenou rýchlosťou cez úzku trubičku s dĺžkou približne 15 cm. Vzorky, ktoré ničia sklenú rúrku v tvare U meracej jednotky (napr. kyselina fluorovodíková, kvapaliny alebo pasty používané na leptanie skla), by sa nemali merať pomocou takýchto hustomerov.

Aký je vplyv viskozity na digitálne meranie hustoty?

Viskozita vzoriek má vplyv na hustotu nameranú digitálnym hustomerom. Vyššia šmyková sila, ku ktorej dochádza medzi tekutinou a stenou rúrky, vedie k spomaleniu frekvencie oscilácie, čo sa prejaví ako vyššia hodnotu hustoty. Moderné digitálne hustomery preto majú zabudovanú korekciu viskozity, ktorá kompenzuje tento efekt a vykazuje správne výsledky.