Определение плотности с помощью весов

Измерение плотности жидкостей и твердых тел при помощи лабораторных весов

Позвонить специалисту
Измерение плотности в лаборатории

Перейдите в один из следующих разделов, чтобы узнать больше:

  1. Процедура измерения и возможные проблемы
  2. Решения МЕТТЛЕР ТОЛЕДО
  3. Часто задаваемые вопросы

 

Процедура измерения плотности

Твердое вещество взвешивают в воздухе (A), а затем во вспомогательной жидкости (B) с известной плотностью. Плотность твердого тела ρ можно рассчитать следующим образом:

Calculation formula for density in solid sample

ρ        = плотность образца;

A        = масса образца в воздухе;

B        = масса образца во вспомогательной жидкости;

ρ0       = плотность вспомогательной жидкости;

ρL       = плотность воздуха.

Необходимо учитывать температуру жидкости, поскольку ее колебания могут изменять плотность на величину от 0,001 до 0,1 на один градус Цельсия. Изменения
проявляются в третьем знаке после запятой.
 

 Гравиметрический метод, выталкивающая силаГравиметрический метод, вытеснениеПикнометрЦифровой плотномер
МетодыСтакан для вспомогательной жидкости стоит на грузоприемной платформе или располагается под весамиСтакан для вспомогательной жидкости стоит на весахСтеклянный сосуд определенного объемаОсциллирующая трубка
Образцы
  • Твердые вещества
  • Жидкости (со стеклянным грузилом)
  • Пастообразные вещества (сферическое грузило из металла)
  • Жидкости (со стеклянным грузилом)
    Твердые вещества
  • Жидкости, взвеси
  • Порошок
  • Гранулы
  • Жидкости
  • Газы
Преимущества
  • Быстрый процесс
  • Гибкость в отношении размера образца
  • Можно использовать уже имеющиеся весы
  • Быстрый процесс
  • Можно использовать уже имеющиеся весы
  • Точный метод
  • Можно использовать уже имеющиеся весы
  • Быстрый процесс
  • Точный контроль температуры элементами Пельтье
  • Автоматическое измерение плотности
  • Образцы малого объема
Недостатки
  • Чувствительность к температуре
  • Необходимо тщательное увлажнение образца
  • Не должно быть воздушных пузырьков
  • Чувствительность к температуре
  • Требуется большой объем образца
  • Чувствительность к температуре
  • Трудоемкость
  • Требует времени
  • Не должно быть воздушных пузырьков
  • Вязкие образцы требуют внесения поправки на вязкость (функция доступна в современных приборах)

Нажмите здесь, чтобы узнать больше об измерении плотности

Если известны масса и объем образца (твердого вещества или жидкости), его плотность можно рассчитать по формуле:

Calculation of density by mass and volume


Проблемы при определении объема

Точно взвесить образец достаточно просто, но при определении объема могут возникнуть затруднения.

Выталкивающая сила

Метод гидростатического взвешивания (использующий закон Архимеда) решает проблему определения объема, поскольку он предполагает взвешивание образца в двух разных средах (в воздухе и в жидкости). Таким образом, в обоих случаях объем можно считать постоянным.

Вытеснение

В простой версии метода на основе измерения вытеснения объем твердого тела определяют по увеличению уровня жидкости, в которую опускают образец.
И наоборот, путем погружения объекта с известным объемом в жидкость с неизвестной плотностью можно определить разницу в массе (в воздухе и в жидкости) для дальнейшего расчета плотности жидкости.

Пикнометр

Пикнометр — специальная стеклянная колба, как правило, известного объема. Чаще всего его применяют для определения плотности жидкостей. Пикнометр сначала взвешивают пустым, а затем заполняют исследуемой жидкостью. Плотность образца вычисляется как разность результатов взвешивания (то есть масса образца), деленная на объем пикнометра.
Пикнометр также применяют для определения плотности порошков или гранул.

Цифровой плотномер

Полая стеклянная трубка совершает свободные колебания с определенной частотой. При наполнении трубки частота ее колебаний изменяется: чем больше масса образца, тем ниже частота. Цифровые плотномеры измеряют частоту и преобразуют ее в плотность.

В следующей таблице приведено сравнение этих четырех методов.

 Гравиметрический метод, выталкивающая силаГравиметрический метод, вытеснениеПикнометрЦифровой плотномер
МетодыСтакан для вспомогательной жидкости стоит на грузоприемной платформе или располагается под весамиСтакан для вспомогательной жидкости стоит на весахСтеклянный сосуд определенного объемаОсциллирующая трубка
Образцы
  • Твердые вещества
  • Жидкости (со стеклянным грузилом)
  • Пастообразные вещества (сферическое грузило из металла)
  • Жидкости (со стеклянным грузилом)
    Твердые вещества
  • Жидкости, взвеси
  • Порошок
  • Гранулы
  • Жидкости
Принцип измерения для
твердых образцов
Образец взвешивают один раз в воздухе и один раз при погружении во вспомогательную жидкость с известной плотностью.

Плотность твердого образца можно определить по известной плотности жидкости и двум значениям массы.



ρ = плотность образца;
A = масса образца в воздухе;
B = масса образца во вспомогательной жидкости;
ρ0 = плотность вспомогательной жидкости;
ρL = плотность воздуха.
Вспомогательную жидкость с известной плотностью взвешивают до и после погружения образца (для непосредственного измерения разности масс можно использовать тару).

По разности масс и плотности жидкости можно определить объем образца. На основании объема и массы образца рассчитывают его плотность
Пикнометр сначала взвешивают пустым, а затем заполненным жидкостью с известной плотностью. В очищенный и высушенный пикнометр добавляют порошок. Затем сосуд взвешивают для определения массы порошка. После этого пикнометр заполняют той же жидкостью, причем порошок не должен в ней растворяться. Сосуд снова взвешивают. Затем определяют массу вытесненной жидкости и рассчитывают плотность порошка.н/д
Принцип измерения для
жидких образцов
Контрольное тело с известным объемом (стеклянное грузило) взвешивают один раз в воздухе и один раз в жидкости с неизвестной плотностью.

Плотность жидкого образца можно определить по известному объему контрольного тела и двум значениям массы.



ρ = плотность жидкого образца;
α = поправочный коэффициент для учета выталкивающей силы воздуха (0,99985);
A = масса контрольного тела в воздухе;
B = масса контрольного тела в жидкости;
V = известный объем контрольного тела;
ρL = плотность воздуха.
Массу жидкости с неизвестной плотностью измеряют до (тарирование) и после погружения контрольного тела (металлической сферы или стеклянного грузила).

По разности масс и известному объему контрольного тела можно определить плотность жидкого образца
Пикнометр сначала взвешивают пустым, а затем заполненным жидким образцом. Плотность жидкости вычисляется как разность результатов взвешивания, деленная на объем пикнометра.Образец заливают в полую U-образную стеклянную трубку в приборе. Плотность образца определяется измерением частоты вибрации трубки. Чем ниже частота вибрации, тем выше плотность образца.

 

Цифровые плотномеры

Стандарты плотности

Существует много стандартов и нормативов для определения плотности твердых образцов. Вот некоторые из них:

  • ISO 1183-1. Пластмассы. Методы определения плотности непористых пластмасс.
  • OIML G 14. Руководство по измерению плотности.
  • ASTM-D-792. Стандартный метод определения плотности и удельного веса.

Стандарт ISO 1183-1 предписывает использовать аналитические весы с четырьмя десятичными разрядами.

Путаница с объемной плотностью

Объемная плотность — это мера того, сколько частиц, частей или кусочков содержится в измеренном объеме. Объемная плотность не является свойством самого материала. Эта величина включает пустоты между частицами или объектами, а также пустоты внутри самих объектов. Объемная плотность может изменяться при работе с материалом. Например, при встряхивании контейнера детали внутри него оседают, и общая объемная плотность увеличивается.

Измерение плотности — помощь экспертов

Проблемы при измерении плотности твердых образцов

Решения для определения плотности

Moisture Content Determination

Измерение плотности для контроля качества пластмасс


Расширенное управление данными и безопасность процессов

LabX Software connects all instruments

Используя весы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО серии Excellence и программное обеспечение LabX, можно добиться точного управления данными и высокой безопасности процессов. Аналитические и технические весы Excellence можно дополнить специальным комплектом для измерения плотности. Программное обеспечение LabX проконтролирует выполнение стандартной рабочей процедуры. ПО LabX регистрирует все значения массы, выполняет все вычисления и безопасно сохраняет все результаты в централизованной базе данных. Все данные, связанные с измерением плотности, можно напрямую передавать во внутреннюю систему управления данными предприятия.

 

 

 

Часто задаваемые вопросы по определению плотности

Другие продукты