Загрузил alxmakrv

6 Классификация приборов для измерения плотности жидкостей

реклама
Классификация приборов для измерения плотности жидкостей
Плотность и методы ее определения. Плотность - физическая величина,
определяемая для однородного вещества его массой в единице объема (величина,
обратная удельному объему вещества); плотность неоднородного вещества - соотношение
массы и объема, когда последний стягивается к точке, в которой измеряется плотность.
Отношение плотностей двух веществ при определенных стандартных физических
условиях называют относительной плотностью; для жидких и твердых веществ ее
измеряют при температуре t, как правило, по отношению к плотности
дистиллированной воды при 40C ( ), для газов - по отношению к плотности
сухого воздуха или водорода при нормальных условиях (T= 273,15 К,p = 1,01 • 105 Па).
Для сыпучих и пористых твердых веществ различают плотности истинную (масса
единицы объема плотного материала, не содержащего пор), кажущуюся (масса единицы
объема пористого материала из зерен или гранул) и насыпную (масса единицы объема
слоя материала). Одной из важных характеристик кристаллических веществ служит
рентгеновская плотность (определяют рентгенографически). Она представляет собой
отношение массы атомов. находящихся в элементарной ячейке кристалла какого-либо
вещества, к ее объему; выражается в обычных единицах плотности.
Плотность веществ обычно уменьшается с ростом температуры (из-за теплового
расширения тел) и увеличивается с повышением давления. При переходе из одного
агрегатного состояния в другое плотность изменяется скачкообразно. Единицей плотности
в Международной системе единиц служит кг/м3• на практике применяют также
следующие единицы: г/см3, г/л, т/м3 и т.д.
Диапазон значений плотности разных веществ и материалов (кг/м3) исключительно
широк: для жидкостей-от 43,2 (водород при -2400C) до 13595 (ртуть), газов-от 0,0899
(водород) до 9,81 (радон), твердых тел-от 240 (пробка) до 22610 (осмий) и т.д.
Совокупность методов измерения относит, плотности жидкостей и твердых тел наз.
денсиметрией (от лат. densus-плотный, густой и греч. metreo- измеряю). Некоторые
методы денсиметрии применимы также к газам. Иные методы определения их плотности
основаны на связи ее с параметрами состояния веществ (напр., плотность
идеальных газов может быть вычислена по уравнению Клапейрона-Менделеева) и с
зависимостью от плотности протекающих в них процессов (см. ниже).
При расчетах используют так называемую среднюю плотность тела, определяемую
отношением его массы т к объему V, т.е.
а также другими соотношениями.
Выбор, классификация и применение плотномеровОсновные метрологические и
эксплуатационные характеристики, определяющие выбор плотномера: точность,
воспроизводимость, пределы, диапазоны и погрешности измерений, рабочие температуры
и давления, характер и степень воздействия анализируемых веществ на конструкционные
материалы и т. п. Стандартная температура, при которой посредством плотномера
измеряют плотность веществ, равна 200C. Для приведения к плотности при этой
температуре плотности, определенной при любой температуре t,используют формулу:
где b-средний коэффициент объемного теплового расширения.
Относительная плотность разных веществ при 20 0C и соответствующие
температурные поправки находят в справочной литературе по таблицам или
номограммам.
Наиболее распространены ручные и автоматические плотномеры для жидкостей. По
принципу действия они делятся на следующие основные группы: поплавковые, массовые,
гидростатические, радиоизотопные, вибрационные, ультразвуковые.
Действие поплавковых, или ареометрических, плотномеров основано на законе
Архимеда; погрешность приборов этой группы 0,2-2% от диапазона значений плотности,
охватываемого
шкалой
прибора.
Массовые
плотномеры
основаны
на
непрерывном взвешивании определенных
объемов
жидкости
(пикнометрические,
приборы для гидростатическом взвешивания, автоматические приборы) и имеют
погрешность 0,5-1%. С помощью гидростатических плотномеров измеряют давление
столба жидкости постоянной высоты; погрешность 2-4%. Действие радиоизотопных
плотномеров основано на определении ослабления пучка g-излучения в результате его
поглощения или рассеяния слоем жидкости; погрешность около 2%. Вибрационные
плотномеры основаны на зависимости резонансной частоты колебаний, возбуждаемых в
жидкости, от ее плотности; погрешность (1-2)• 10-4 г/см3. В ультразвуковых плотномерах
используют зависимость скорости звука в среде от ее плотности; погрешность 2-5%.
Существуют плотномеры, действие которых основано и на др. принципах.
Относительная плотность постоянна для всех химически однородных веществ и
растворов при данной температуре. Поэтому по значениям плотности, измеренной
посредством плотномеры, можно судить о наличии примесей в веществах и о
концентрации растворов. Это позволяет широко применять плотномеры в науч.
исследованиях и в разных отраслях народного хозяйства как средство для проведения
различных анализов, для контроля технологических процессов и автоматизации
управления ими, для правильной организации системы количественного учета материалов
при их приемке, хранении и выдаче и т. д. В данной статье описаны важнейшие типы
лабораторные и технологические плотномеры, используемых в химических и
агрохимических лабораториях, хим. и смежных отраслях промышленности.
Лабораторные
плотномерыЭти
приборы
предназначены
для
ручного
периодического измерения относительные плотности веществ главным образом
ареометрами, пикнометрами и гидростатическими весами.
Ареометры. В соответствии с законом Архимеда масса жидкости, вытесненная
плавающим ареометром, равна его массе. Различают ареометры постоянной массы
(наиболее распространены) и постоянного объема.
К ареометрам постоянной массы относятся денсиметры (рис. 1,а), шкалы которых
градуируются в единицах плотности, и приборы для определения концентраций растворов
(шкалы градуируются в % по объему или по массе), имеющие спец. названия: лактомеры измеряют жирность молока, спиртомеры - содержание спирта в воде, сахаромеры содержание сахара в сиропах и т.д.
Скачать