Определение плотности твердых веществ

Плотность является одним из важнейших свойств материала. Ее значение может использоваться для контроля технологического процесса при входном контроле исходного сырья и материалов и выходном контроле для определения качества продукта. Плотность твердого образца можно определить, зная его массу и объем:

Таким образом, для экспериментального определения плотности вещества следует определить его массу и объем. В настоящей работе плотность вещества определяется тремя методами: геометрическим, пикнометрическим и методом гидростатического взвешивания. Прежде, чем приступить к описанию методов, рассмотрим принцип действия аналитических весов и правила взвешивания на них.

1.1. Аналитические весы

Взвешивание - сравнение массы данного предмета с известной массой разновесов, выраженной в определенных единицах (мг, г, кг). Весы являются важнейшим прибором в химической лаборатории. В зависимости от точности, с которой проводят взвешивание, различают технические и аналитические весы, их точность ±1•10^-2 г и ±(2•10^-4 - 2•10^-5) г соответственно. Чтобы исключить влияние вибраций и температуры весы следует устанавливать в специальной комнате или в комнате с постоянной температурой на прочном, устойчивом столе. Устанавливают весы строго горизонтально. Для этого все аналитические весы снабжены регулировочными болтами и уровнем горизонтального положения.

Иногда, когда требуются прецизионные измерения, весы помещают в застекленный шкаф, предохраняющий их от пыли и движения воздуха. Таковы, например, весы высшей точности, предназначенные для сличения эталонов-копий и рабочих эталонов с первичным эталоном массы, имеющиеся в палате мер и весов. Эти весы позволяют взвешивать тела с массой до 1 кг с ценой деления 0,02 мг. Весы помещены в стеклянную витрину, установленную на массивном фундаменте в термостатированной комнате. Во время взвешивания температура постоянна с точностью до сотых долей градуса. Управление весами во время взвешивания осуществляется из соседней комнаты. Сличаемые эталоны устанавливают на весы за сутки до проведения измерения, после чего наблюдатель не входит более в весовую комнату. Этот пример показывает, насколько высоки требования к процедуре высокоточного взвешивания.

По конструктивным признакам аналитические весы бывают двухчашечные с равноплечным коромыслом, одночашечные с несимметричным коромыслом и одночашечные бескоромысловые электронные весы. Обычно, аналитические весы имеют предел взвешивания 200 г. Выпускаются весы и для взвешивания тел до 100, 20 и 1 г.

Простейшие аналитические весы с равноплечным коромыслом изображены на рис. 1.

Рис. 1. Простейшие аналититические весы

Равноплечное коромысло весов 6 своей опорной призмой опирается на подушку, укрепленную на колонне 8. К грузоприемным призмам, прикрепленным к коромыслу, подвешены серьги 7 с чашками 12. Стрелка 10 служит для отсчета колебаний. Ее заостренный конец скользит вдоль шкалы 11. Колонка укреплена на опорной плите из дерева, стекла или металла. Опорная плита имеет винтовые ножки 13 для установки весов горизонтально. Для остановки колебаний весов, а также для изолирования призм от подушек в нерабочем состоянии весов служит изолир (арретир) 14, ручка которого расположена перед витриной весов 5. На верхней части коромысла нанесена рейтерная шкала 2. На нее навешивается рейтер, который можно перемещать по коромыслу с помощью подвижной штанги 4 с крючком 1 для рейтера на ее конце. Груз 9, перемещающийся по стрелке 10, служит для регулировки чувствительности весов, а грузики 3, передвигающиеся по резьбовым стержням, для тарирования ненагруженных весов.

Более совершенные весы (рис. 2 а) позволяют успокаивать колебания коромысла, нагружать его мелкими разновесами (десятки и сотни мг) и снимать отсчет со шкалы.

Рис. 2. Весы с демпферным устройством

Демпфер (воздушный успокоитель) 3 служит для успокоения колебаний коромысла, а оптическое устройство 4 – для облегчения снятия показаний со шкалы. Осветительное устройство запитывается от сети через трансформатор 1. Милиграммовые гирьки навешиваются и снимаются с коромысла с помощью специального манипулятора (рис. 2 б).

Наиболее современные чашечные весы – электронные весы с электромагнитной системой регистрации. Пример весов такого типа – весы ВЛ-210 (рис. 3).

Рис. 3. Аналитические весы ВЛ-210

Их технические характеристики приведены ниже.

Наибольший предел взвешивания, г
Класс точности по ГОСТ 24104-01	I (Специальный)
Гиря для калибровки	200 г
Наименьший предел взвешивания, мг
Дискретность, мг	0,1
Предел допускаемой погрешности, мг	до 50 г: ±0,5 50... 210 г: ±0,7
Среднее квадратичное отклонение показаний весов, мг	не более 0,1
Время установления показаний, с	не более 7
Время установления рабочего режима, мин	не более 30

Эксплуатационные преимущества электронных весов:

· Высокая скорость взвешивания, удобство в работе и надежность эксплуатации

· Встроенная система контроля перегрузки при превышении наибольшего предела взвешивания

· Выборка массы тары во всем диапазоне взвешивания

· Возможность подключения к компьютеру через интерфейс RS-232C для протоколирования результатов взвешивания

· Возможность взвешивания под весами для определения плотности веществ и работы с магнитными материалами (гидростатическое взвешивание)

---

Дата добавления: 2015-08-09