Каким прибором измеряют плотность

Плотность

Плотность — это интенсивность распределения одной величины по другой.

Термин объединяет несколько различных понятий, таких как: плотность вещества; оптическая плотность; плотность населения; плотность застройки; плотность огня и многие другие. Рассмотрим два понятия, касающихся неразрушающего контроля.

1. Плотность вещества.

В физике плотностью вещества называют массу этого вещества, содержащуюся в единице объёма при нормальных условиях. Тела одинакового объёма, изготовленные из различных веществ, обладают различной массой, что и характеризует их плотность. К примеру, два куба одинаковых размеров, изготовленные из чугуна и алюминия, будут отличаться весом и плотностью.

Чтобы вычислить плотность какого-либо тела, нужно точно определить его массу и разделить её на точный объём этого тела.

кг/м 3
— Единицы измерения
плотности в международной
системе единиц (СИ)

г/см 3
— Единицы измерения
плотности в системе СГС

Выведем формулу вычисления плотности.

Для примера определим плотность бетона. Возьмём бетонный кубик весом 2,3 кг со стороной 10 см. Подсчитаем объём кубика.

Подставляем данные в формулу.

Получаем плотность 2 300 кг/м 3 .

Бетонный куб со стороной 10 см

График зависимости плотности воды от температуры

От чего зависит плотность вещества

Плотность вещества зависит от температуры. Так в подавляющем большинстве случаев при снижении температуры плотность увеличивается. Исключение составляют вода, чугун, бронза и некоторые другие вещества, которые в определённом температурном диапазоне проявляют себя иначе. Вода, например, имеет максимальную плотность при 4 °C . При повышении или понижении температуры плотность будет уменьшатся.

Плотность вещества меняется и при изменении его агрегатного состояния. Она скачкообразно растёт при переходе вещества из газообразного в жидкое состояние, и далее — в твёрдое. Здесь также есть исключения: плотность воды, висмута, кремния и некоторых других веществ снижается при затвердевании.

Чем измеряется плотность вещества

Для измерения плотности различных веществ применяются специальные приборы и приспособления. Так, плотность жидкостей и концентрация растворов измеряется различными ареометрами. Несколько разновидностей пикнометров предназначены для измерения плотности твёрдых тел, жидкостей и газов.

Металлический пикнометр

2. Оптическая плотность.

В физике оптической плотностью называют способность прозрачных материалов поглощать свет, а непрозрачных — отражать его. Это понятие в большинстве случаев характеризует степень ослабления светового излучения при прохождении его через слои и плёнки различных веществ.

Оптическую плотность принято выражать десятичным логарифмом отношения падающего на объект потока излучения к потоку, прошедшему через объект или отражённому от него:

Оптическая плотность=логарифм (поток излучения, падающий на объект где D – оптическая плотность; F – поток излучения, падающий на объект; F – поток излучения, прошедший через объект или отражённый от него).

В радиографическом методе контроля оптическая плотность является одним из основных параметров, определяющих пригодность снимков для их расшифровки. Допустимые значения этого параметра обусловлены требованиями ГОСТ 7512-82 (раздел 6 – расшифровка снимков).

Оптическая плотность измеряется в Беллах, сокращённое обозначение — «Б». Для измерения оптической плотности используется денситометр. Прибор сравнивает яркость негатоскопа и яркость точки на плёнке. По этим двум значениям прибор определяет оптическую плотность. Чем выше плотность, тем темнее изображение.

Денситометр ДП 5004

Источник: ncontrol.ru

Измерение плотности

Плотность вещества — одна из основных характеристик, численно равная отношению массы М к его объему:

Единицей плотности является кг/м 3 . Иногда пользуются понятием относительной плотности вещества, которая определяется отношением его массы к массе чистой воды при температуре +4°С, взятой в том же объеме. Относительная плотность — величина безразмерная. Так как вода и нефтепродукты имеют, неодинаковые коэффициенты расширения, то при определении плотности необходимо указывать температуры воды и нефтепродукта, при которых проводилось определение.

В СССР плотность нефти и нефтепродуктов определяют при температуре +20°С и относят к плотности воды при температуре +4°С, принятой за единицу. Эта плотность обозначается через .

Удельный вес — это физическая величина, равная отношению веса вещества к его объему

Плотность и удельный вес связаны между собой таким же отношением, как масса и вес, т. е. г=сg, где g — ускорение свободного падения.

Плотность жидкостей или газов измеряют с помощью плотномеров, которые по принципу действия подразделяются на следующие группы: поплавковые, весовые, пьезометрические, вибрационные и радиоактивные.

К поплавковым плотномерам относят ареометры, глубина погружения поплавка которых в исследуемую жидкость обратно пропорциональна ее плотности. По числу делений выступающей части ареометра из исследуемой жидкости определяют значение плотности. Такие ареометры применяют при определении плотности бурового раствора.

Принцип действия весовых плотномеров основан на том, что при Неизменном объеме масса жидкости прямо пропорциональна ее плотности. Следовательно, для измерения плотности достаточно непрерывно взвешивать определенный: объём жидкости, протекающей по трубопроводу.

Схема весового плотномера типа ДУВ-ТК-101 изображена на рис. 9.1. Чувствительным элементом прибора является U-образная трубка 4, соединенная с подводящими неподвижными патрубками при помощи сильфонов 8. С изменением плотности жидкости, протекающей по трубке, вес ее меняется и заслонка 3 приближается или отходит от сопла 2. Соответственно изменению плотности жидкости изменяется и давление воздуха на выходе пневмоусилителя 1. Это давление фиксируется вторичным прибором 10, шкала которого градуирована в единицах плотности.

Для автоматического введения поправки на изменение плотности при изменении температуры в конструкции прибора предусмотрен манометрический термометр, состоящий из термобаллона 9, капиллярных соединительных трубок и сильфона, заполненных сжатым азотом. При отклонении температуры от 20 °С, при которой тарируется прибор, термосистема воздействует через рычаг обратной связи 7 и сильфон 6 на трубку 4, внося тем самым поправку. Для устранения влияния окружающей температуры Предусмотрен компенсационный сильфон 11, а для устранения произвольных колебаний — демпфирующее устройство 5.

Изменение показаний вторичного прибора от 0 до 100% соответствует приращению плотности Дс=100 кг/м 3 . Максимальное рабочее давление 1,6 МПа, рабочая температура — 5, +110°С. Погрешность датчика ло выходному пневматическому сигналу ±1% от диапазона шкалы.

Принцип действия пьезометрических плотномеров основан на том, что давление жидкости на глубине Н от поверхности равно весу столба жидкости. При неизменных глубине Н и площади F чувствительного элемента с изменением плотности р будет пропорционально изменяться давление р

На рис. 9.2,а приведена схема одного из пьезометрических плотномеров — сильфонного с унифицированным пневмопреобразователем (типа ПЖ.С-П). В измерительной камере на определенном расстоянии друг от друга расположены сильфоны 11 и 14, соединенные подвижным коромыслом 13. При изменении плотности жидкости, протекающей через измерительную камеру, изменяется деформация сильфонов, вследствие чего коромысло поворачивается относительно своей точки опоры. Коромысло 13 при помощи углового рычага 9 соединено с Т-образным рычагом 1 унифицированного пневмопреобразователя. Герметичность вывода рычага из измерительной камеры обеспечивается мембраной 10. Внутренние полости сильфонов 11, 14 и 12, из которых 11 и 14 — измерительные, соединены последовательно с помощью трубки. Сильфон 12 предназначен для компенсации погрешности, вызываемой изменением температуры. Все сильфоны заполнены контролируемой жидкостью, плотность которой минимальна. Датчик типа ПЖС-П позволяет измерять плотность в диапазоне 500 — 2500 кг/м 3 . Схема подключения сильфонного плотномера с унифицированным электросиловым преобразователем (ПЖС-Э) к объекту контроля показана на рис. 9.2,б.

Читайте также:  Клапан егр признаки неисправности

Принцип действия пьезометрического плотномера для измерения плотности бурового раствора типа ГПА-1 (рис. 9.3) основан на дифференциальном измерении давления столба жидкости в желобе циркуляционной системы.

Плотномер состоит из дифференциального узла сравнения усилий, пневмопреобразователя с силовой компенсацией и механической системы передачи перемещений и усилий. Измерительные мембраны 1 и 2 связаны через суммирующий рычаг 19. На него действуют силы гидравлического давления, определяемые разностью погружения мембран под уровень жидкости:

где ДН — разность глубин погружения мембран под уровень жидкости; S — эффективная площадь мембран.

Поскольку g, ДH и S — величины постоянные, то ДР пропорционально измеряемой плотности жидкости. Усилие ДР уравновешивается силой, возникающей в сильфоне 8 обратной связи, которая передается рычагу 19 через систему рычагов 4, 5, 7. Уравновешивание осуществляется следующим образом. При изменении плотности бурового раствора (например, при ее увеличении) усилие ДР возрастает и вызывает перемещение толкателей 3, 4 вверх. Одновременно рычаг 5 поворачивается вокруг шарнирной опоры и заслонка 10 приближается к соплу 11. При этом повышается давление на выходе пневмоусилителя 12 и в сильфоне 8 обратной связи. Давление на выходе пневмоусилителя изменяется пропорционально изменению плотности в пределах 20 — 100 кПа. Для устранения возможной разности площадей мембран предусмотрено изменение соотношения плеч 16 и 19 суммирующего рычага при помощи скользящей опоры 18.

Плотномер имеет две шкалы, отградуированные в пределах 0,8 — 1,8 г/см 3 и 1,8 — 2,8 г/см 3 . Переключение шкал осуществляется с помощью пневмотумблера 14, сильфона 22 и рычага 15. Для работы в первом диапазоне с помощью пневмотумблера 14 на сильфон 22 подается от пневмосети сжатый воздух. При этом дно сильфона упирается в ограничитель хода 20, в результате чего рычаг 15. перемешается вниз, растягивая пружины 13, 23 и 9. Регулировкой натяжения этих пружин устанавливается нижний предел измерения (20 кПа). Настройка верхнего предела измерения осуществляется перемещением сильфона 8 и тяги 6. Для переключения прибора на второй предел измерения тумблер 14 размыкают. При этом сжатый воздух выходит из сильфона 22 и рычаг 15 поднимается вверх до упора винта 21 в ограничитель, вследствие чего натяжение пружин 13, 23 и 9 уменьшается, давление на выходе пневмоусилителя падает и стрелка показывающего прибора занимает положение начала отсчета по второму диапазону измерения. Регулировка начальной точки второго диапазона измерения осуществляется путем перемещения упора 21, расположенного на рычаге 15. Основная погрешность измерения составляет ±1,5% от предела.

Принцип действия радиоактивных плотномеров основан на изменении поглощения г-излучения радиоактивного источника при прохождении лучей через жидкость в зависимости от изменения плотности этой жидкости. Интенсивность I узкого пучка г-лучей, прошедшего через слой жидкости толщиной х и плотностью с, определяется выражением

где Iо — начальная интенсивность при хр=0; мо — коэффициент ослабления г-лучей.

Преимуществом радиоактивного плотномера является отсутствие непосредственного контакта измерительного прибора с измеряемой средой. Следовательно, этот прибор можно применять для измерения плотности агрессивных жидкостей, а также жидкостей, находящихся в сосудах под высоким давлением, и полимеризующихся сред.

На рис. 9.4 приведена принципиальная схема плотномера типа ПЖР. На участке трубопровода 2, в котором протекает исследуемая жидкость, монтируются источник 1 и приемник 3 излучения. В качестве излучателя применяют радиоактивный изотоп Со 60 или Cs 137 . Гамма-лучи от источника пронизывают стенки трубопровода и слой исследуемой жидкости и попадают в приемник излучения. Электрический сигнал приемника, являющийся функцией измеряемой плотности, формируется блоком 4 и передается на вход электронного преобразователя 5. На этот же преобразователь поступает электрический сигнал, полученный от блока 9, формирующийся при попадании на приемник 8 гамма-лучей источника 6, прошедших через компенсационный клин 7. Принцип действия и устройство источника 6, блока 9, приемника 8 и источника 1, приемника 3 и блока 4 идентичны.

Разность сигналов усиливается в электронном преобразователе и подается, на реверсивный двигатель 10, который связан с компенсационным клином 7 и плунжером 11 дифференциально-трансформаторного датчика вторичного прибора 12. В зависимости от размера и знака сигнала в электронном преобразователе реверсивный двигатель перемещает клин до тех пор, пока разность сигналов не станет равной нулю. Перемещение клина, с которым связана стрелка показывающего прибора, пропорциональна изменению плотности жидкости. Интервал измерения плотности плотномером ПЖР от 600 до 2000 кг/м 3 , погрешность прибора 2%.

Источник: studwood.ru

Приборы для измерения влажности, вязкости, плотности

В химической промышленности технологические процессы связаны с получением и переработкой многих газообразных и жидких веществ. Эти вещества характеризуются различными показателями, по которым оценивают их качество. К ним относятся: объемное или массовое соотношение компонентов в смеси, концентрация вещества, его вязкость, влажность, прозрачность, кислотность или щелочность и др.

При измерении состава сред объект измерения рассматривают как смесь, состоящую из нескольких (не менее двух) понимают определение доли (концентрации) того или иного компонента в смеси. При определении концентрации одного компонента смесь называют бинарной (двойной); когда определяют концентрации нескольких веществ, смесь называют многокомпонентной.

Измерение плотности жидкостей

Плотность является одной из основных физических показателей, характеризующих свойства вещества.

Приборы для измерения плотности жидкостей по принципу действия делятся на:

– весовые (пикнометрические), измеряющие плотность путем взвешивания определенного постоянного объема жидкости;

– гидростатические, измеряющие плотность по изменению давления столба жидкости;

–ареометрические (поплавковые), измеряющие плотность с помощью поплавка постоянной массы, вытесняющей определенный объем жидкости;

–радиоактивные, в которых используется поглощение веществом радиоактивного излучения.

Рассмотрим принцип действия и порядок работы с ареометром типа АОН-1.

В ареометрах постоянного веса глубина погружения остается постоянной, а изменяется действующая на поплавок выталкивающая сила, пропорциональная плотности жидкости.

Сущность метода измерения плотности заключается в погружении ареометра в испытуемый продукт, снятии показания по шкале ареометра при температуре определения и пересчете результатов на плотность при температуре 20 о С.

Цилиндр для ареометров устанавливают на ровную поверхность. Пробу испытуемого продукта наливают в цилиндр, имеющий ту же температуру, что и проба, избегая образования пузырьков и потерь от испарения. Пузырьки воздуха, которые образуются на поверхности, снимают фильтрованной бумагой.

Температуру испытуемой пробы замеряют до и после измерения плотности по термометру ареометра или дополнительным термометром. Температуру поддерживают постоянной с погрешностью не более 0,2 о С.

Чистый и сухой ареометр медленно и осторожно опускают в цилиндр с испытуемым продуктом, поддерживая ареометр за верхний конец, не допуская смачивания части стержня, расположенной выше уровня погружения ареометра.

Когда ареометр остановится, и прекратятся его колебания, отсчитывают показания. Отсчет по шкале ареометра соответствует плотности продукта при температуре испытания. По округленному значению температуры и плотности, определенной по шкале ареометра, находят плотность испытуемого продукта при 20 о С по таблице обязательного приложения. За результат испытания принимают среднее арифметическое двух определений.

Читайте также:  Куда лепить знак шипы по госту

1 – шкала, градуированная в единицах плотности или в %;

2 – слой смолы, сургуча;

3 – чистая, сухая металлическая дробь.

Рис.1. Схема ареометра АОН-1.

После испытания ареометр нужно промыть несколько раз растворителем (КАТ-К, К-6, нефрас, гексан), затем промывают мыльной водой. Особо трудные загрязнения отмывают хромовой смесью. Отложения неорганических веществ удаляют соляной кислотой (HCl) перед промывкой хромовой смесью, особенно если предполагается присутствие солей бария. В самом конце мойки осторожно протирают холщовой салфеткой или ватой.

Измерение вязкости жидкостей

Вязкость является важной характеристикой материалов во многих химических производствах (искусственное волокно, синтетические смолы, краски, смазочные масла, растворы каучука и др.).

В международной системе единиц (СИ) единица вязкости равна силе в 1 Н, которая способна между двумя параллельными плоскостями, имеющими площадь 1 м 2 и находящимися друг от друга на расстоянии 1 м, поддерживать градиент скорости течения жидкости, равный 1 с -1 . Это единица динамической вязкости, она выражается в Па·с.

На практике пользуются кинематической вязкостью, которая представляет собой отношение динамической вязкости к плотности жидкости и в СИ выражается в м 2 /с.

Для измерения вязкости применяются приборы – вискозиметры, в которых используются следующие методы:

Рассмотрим принцип действия и метод работы с вискозиметром стеклянным капиллярным типа ВПЖ-2.

Измерение вязкости при помощи капиллярного вискозиметра основано на определении времени истечения через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара.

Рис.2. Вискозиметр стеклянный капиллярный типа ВПЖ-2.

Вискозиметр стеклянный капиллярный типа ВПЖ-2 предназначен для определения вязкости прозрачных жидкостей. Вискозиметр представляет собой U-образную трубку, в колено 1 которой впаян капилляр 4.

Для измерения времени истечения жидкости на отводную трубу 6 надевают резиновый шланг. Далее, зажав пальцем колено 5 и перевернув вискозиметр, опускают колено 1 в сосуд с жидкостью и засасывают ее (с помощью груши, водоструйного насоса или иным способом) до отметки М2 резервуара, следя за тем, чтобы в жидкости не образовывалось пузырьков воздуха.

В тот момент, когда уровень жидкости достигнет отметки М2 резервуара 3, вискозиметр вынимают из сосуда и быстро переворачивают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца колена 1 избыток жидкости и надевают на него резиновую трубку.

Вискозиметр устанавливают в термостат так, чтобы резервуар 2 был ниже уровня жидкости в термостате. После выдержки в термостате не менее 15 минут при заданной температуре засасывают жидкость в колено 1 примерно до одной трети высоты резервуара 2. Сообщают колено 1 с атмосферой и определяют время отпускания мениска жидкости от отметки М1 до отметки М2.

Вязкость вычисляют по формуле:

V=(g/9,807) ·T· К,

где К- постоянная вискозиметра (0,03604 мм 2 );

Т – время истечения жидкости (с);

V – кинематическая вязкость жидкости ( мм 2 /с);

G – ускорение свободного падения в месте измерения (м/с 2 ).

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 654 ;

Источник: studopedia.net

Определение плотности жидкости пикнометром: суть метода, преимущества

Плотность является одним из основных показателей, с помощью которого определяют качество жидких веществ на предприятиях самых разных отраслей промышленности. С ее помощью можно установить, соответствуют ли характеристики сырья и готового продукта утвержденным нормам.

Ранее для определения плотности чаще всего использовался стеклянный пикнометр. Но в наше время появились более совершенные устройства, которые позволяют измерять данный показатель с минимальным участием человека. Ярким примером является гелиевый пикнометр. Ознакомиться с характеристиками измерительного прибора можно по ссылке https://chimbiolab.ru/laboratornoe-oborudovanie/analiticheskoe-oborudovanie/accupic-1340.html, здесь же можно оформить покупку.

Пикнометрический метод для измерения плотности жидкостей

Стандартный пикнометр представляет собой небольшой стеклянный сосуд с горлышком и крышкой-колпачком. В верхней части прибора находится метка. Пикнометр можно использовать для определения показателя плотности различных веществ, в том числе и жидкостей.

Диапазон температур, при которых можно проводить исследования, очень широкий. Это объясняется тем, что прибор изготовлен из термостойкого стекла. Этим он отличается от обычных мензурок.

Определение плотности жидкостей пикнометром основано на измерении отношения массы определенного объема исследуемого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в таком же объеме. При этом температура вещества должна совпадать температурой воды. Для получения точных результатов надо провести два параллельных испытания, а затем высчитать среднее арифметическое.

Когда и где используется пикнометрический метод

  • Нефтегазовая промышленность. Плотность нефти и нефтепродуктов измеряется с целью определения их массы для коммерческих расчетов.
  • Пищевая промышленность. Измерение данного показателя позволяет измерить содержание и концентрацию определенных веществ (сахаров, соли и др.). Также он необходим для контроля качества пищевых продуктов: растительных и животных масел, молока и молочных продуктов, безалкогольных и газированных напитков, фруктовых соков и др.
  • Электрохимия. Показатель плотности измеряется для определения концентрации травильных растворов в гальванических жидкостях, используемых в поточной линии.
  • Химическая промышленность. Измерение плотности необходимо для контроля качества и определения свойств конечного продукта.
  • Фармацевтика. Исследования помогают установить соответствие характеристик готового продукта установленным стандартам.

Точность метода

Определение плотности жидкостей с помощью пикнометра дает очень точные результаты. Если исследование было произведено в строгом соответствии с установленными требованиями – точность результатов составит ±0,001 г/cм 3 . Но данный метод достаточно трудоемкий и занимает много времени, поэтому в лабораторных условиях можно вместо стеклянного пикнометра использовать гелиевый. Тогда на проведение анализа будет затрачено всего 2-3 минуты, а результаты также будут максимально точными.

Суть метода: как происходит измерение плотности жидких веществ

  • Сначала надо взвесить чистый и сухой пикнометр. Для этого используют высокоточные весы.
  • Затем надо подогреть стеклянный сосуд и дистиллированную воду до такой температуры, при которой будет проводиться измерение плотности исследуемой жидкости (к примеру, молока).
  • Дистиллированную воду наливают в пустой пикнометр до метки, расположенной на его горлышке. При этом надо внимательно следить за постоянством температуры.
  • Затем определяют массу пикнометра вместе с водой. После этого воду надо вылить, а измерительный прибор высушить в специальной печи.
  • В подготовленный стеклянный сосуд наливают исследуемое вещество до метки на горлышке. Температура должна быть такой же, как и при заполнении водой.
  • После этого надо снова взвесить пикнометр.
  • Завершающий этап – проведение расчетов по формуле.

Что обязательно нужно учитывать во время измерений

  • Пикнометр перед началом исследования следует тщательно промыть хромовой смесью, а затем дистиллированной водой.
  • Исследуемую жидкость необходимо хорошо перемешать до однородного состояния. Наличие осадка и пленки на поверхности недопустимо.
  • Жидкость надо наливать медленно, чтобы в ней не образовались пузырьки воздуха. Затем пикнометр следует плотно закрыть крышкой.
  • Если испытуемое вещество осталось на крышке или поверхности прибора – его аккуратно убирают ваткой. Это необходимо сделать обязательно, так как даже незначительное количество вещества может исказить результаты.
  • При определении плотности легкоиспаряющихся жидкостей время взвешивания не должно превышать 5 минут, иначе не удастся избежать потери массы из-за испарения.
  • Постоянство температуры – это еще одно важное требование, без соблюдения которого не удастся получить достоверные результаты.
Читайте также:  Смотреть детское видео про камаз

Формула, по которой вычисляется плотность жидкости

Плотность жидкости определяется как отношение ее массы к объему. В нашем случае расчеты будут проводиться по формуле:

Ржидк = (М2 – М) : (М1 – М) × Рводы,

где Ржидк – плотность жидкости, г/см 3 ;

М – масса пикнометра, г;

М1 – масса прибора с чистой водой, г;

М2 – масса прибора с исследуемым веществом, г;

Рводы – плотность чистой воды, г/см 3 (этот показатель составляет 0,99703 г/см 3 при +20 °С).

Важно, чтобы результаты двух параллельный исследований отличались не более чем на 0,05 г/см 3 .

Сравнение работы пикнометра с ареометром

Ареометрический метод исследования плотности жидкости основан на законе Архимеда. Исследование происходит следующим образом: жидкость надо налить в чистый цилиндр емкостью не менее 0,5 л, а затем осторожно помещать в нее ареометр до тех пор, пока он не начнет плавать. Прибор должен располагаться в центре цилиндра и не касаться его дна и стенок. Через 3-4 минуты после погружения необходимо провести отчет по делениям шкалы прибора по нижнему мениску.

Несмотря на то, что ареометрический метод менее трудоемкий, он не позволяет получить такие же точные результаты, какие дает пикнометрический метод. К тому же пикнометр позволяет исследовать сравнительно малое количество анализируемой пробы (1-20 мл). Для применения ареометра потребуется не менее 0,5 л исследуемой жидкости.

Еще одно преимущество пикнометрического метода – возможность работы с сильнолетучими веществами. Ареометр в этих целях применять нельзя.

Выводы

В производственных условиях для получения максимально точных результатов наиболее оправданным будет использование гелиевого пикнометра. Это надежный и качественный прибор, которому можно доверять. Вычисления производятся автоматически всего за несколько минут, что значительно снижает нагрузку на сотрудников лаборатории. Заказать прибор можно в ООО «ХимБиоЛаб», возможна доставка во все регионы России.

Источник: chimbiolab.ru

Измерение плотности вещества

Для измерения плотности можно использовать следующие приборы:

Пикнометр — физико-химический прибор, стеклянный сосуд специальной формы и определённой вместимости, применяемый для измерения плотности веществ, в газообразном, жидком и твёрдом состояниях. Пикнометр был изобретён Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1859 году.

Измерение плотности пикнометром основано на взвешивании находящегося в нём вещества (обычно в жидком состоянии), заполняющего пикнометр до метки на горловине или до верхнего края капилляра, что соответствует номинальной вместимости пикнометра. Измерения объёма значительно упрощаются, если вместо одной метки у пикнометра имеется шкала. Очень удобен в работе пикнометр с боковой капиллярной трубкой, у которой пробкой служит тело термометра. Плотность твёрдых тел определяют, погружая их в пикнометр с жидкостью. Для измерения плотности газов применяют пикнометр специальной формы (шаровидные и др.).

Основными достоинствами пикнометрического метода определения плотности являются высокая точность измерений; возможность использования малых количеств вещества; малая площадь свободной поверхности жидкости в пикнометре, что практически исключает испарение жидкости и поглощение влаги из воздуха; раздельное проведение операций термостатирования и последующего взвешивания.

Рис. 1. Пикнометр

Ареометр — прибор для измерения плотности жидкостей, принцип работы которого основан на Законе Архимеда. Считается, что ареометр изобрела Гипатия.

Обычно представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой при калибровке заполняется дробью или ртутью для достижения необходимой массы. В верхней, узкой части находится шкала, которая проградуирована в значениях плотности раствора или концентрации растворенного вещества. Плотность раствора равняется отношению массы ареометра к объему, на который он погружается в жидкость. Соответственно, различают ареометры постоянного объёма и ареометры постоянной массы.

Для измерения плотности жидкости ареометром постоянной массы сухой и чистый ареометр помещают в сосуд с этой жидкостью так, чтобы он свободно плавал в нем. Значения плотности считывают по шкале ареометра, по нижнему краю мениска.

Для измерения ареометром постоянного объёма изменяют его массу, достигая его погружения до определённой метки. Плотность определяется по массе груза (например, гирек) и объёму вытесненной жидкости.

Рис 2. Ареометр. 1 — корпус; 2 — балласт; 3 — связующее вещество; 4 — тарелка для гирь; 5 — кольцевая метка

Для измерения плотности почвы используют Бур Качинского.

Набор Качинского состоит из киянки, болванки особой формы (Предназначена для правки бюксов), оправки для забивания бурика, мастерка и ножа для вырезания образца и специальных бюксов.

Бюксы специально разработаны таким образом, чтобы в них с минимальным зазором входил Бурик Качинского. При отборе образцов песчаных и других рыхлосвязанных почв бурик Качинского закрывается крышкой от бюкса Качинского, таким образом, исключается высыпание почвы.

Бурик забивается в почву при помощи киянки через специальную оправку. Оправка устроена так, чтобы не допустить уплотнения почвы внутри бурика. При забивании бурика глубже нормы оправка упирается в почву вокруг бурика. Затем бурик вместе с почвенным образцом вырезается из почвы и обрезается, будучи накрыт крышкой от бюкса Качинского. После этого содержимое бурика переносится в бюкс Качинского.

Объём образца чётко задан конструкцией бурика и методикой, масса рассчитывается по разнице веса. Таким образом можно рассчитать плотность (объёмный вес) почвы

В автоматизированных системах для измерения вязкости используется вибрационный плотномер — прибор, предназначенный для преобразования значения плотности контролируемой среды в аналоговый или цифровой электрический сигнал для передачи его в системы телеметрии или автоматики и/или отображения значения плотности на цифровом табло.

Вибрационный плотномер содержит колебательную систему, обычно в виде камертона, возбуждаемую на резонансной частоте с помощью пьезоэлектрических преобразователей. Резонансная частота колебательной системы зависит от плотности окружающей камертон среды. Используются для измерения плотности жидкости и газов под давлением.

Известны вибрационные плотномеры проточные, предназначенные для контроля плотности движущейся в трубопроводе среды, и погружные, для контроля плотности среды в резервуарах.

Проточные вибрационные плотномеры используют для измерений на потоке нефти в промысловых условиях. Датчик такого плотномера представляет собой тонкостенный цилинр, внутри которого расположена электронная автоколебательная система, сообщающая цилиндру незатухающие колебания. Колебания цилиндра передаются окружающей жидкости, причем частота колебаний тем меньше, чем больше плотность среды. Зависимость плотности от частоты колебаний цилиндра в жидкости имеет то же математическое выражение, что и для газа

Преимущества вибрационных плотномеров: отсутствие движущихся частей, нейтральность к электрическим свойствам среды, высокая точность и стабильность измерений (+0,3-1,0 кг/м3), работоспособность при высоких и низких температурах (от минус 70 до 200 °C), больших статических давлениях (до 20 МПа), малые масса и габариты, компактность (диаметр 25 мм), низкое энергопотребление (0,5-2,5 Вт).

Источник: studbooks.net