Qu'est-ce que la densité ?

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Qu’est-ce que la densité ?
Formule de la masse volumique
Formule de la densité
Huile sur l’eau
molécules en déplacement – basse température
molécules en déplacement – basse température

Molécule à une température donnée
(légers mouvements)

molécules en déplacement – température élevée
molécules en déplacement – température élevée

Mêmes molécules quand la température augmente
(se sépare encore plus)

Masse volumique et température
Masse volumique et température

Exemple :

MV éthanol à 20 °C = 0,7895 g/cm³

MV éthanol à 40 °C = 0,7724 g/cm³

 

MV eau à 20 °C = 0,9982 g/cm³

MV eau à 40 °C = 0,9922 g/cm³

 

d éthanol à 20 °C = 0,7909 g/cm³

d éthanol à 40 °C = 0,7785 g/cm³

Hydromètre

Hydromètre
Hydromètre

Un hydromètre est un instrument économique utilisé pour déterminer la densité ou la masse volumique des liquides. Fabriqué en verre soufflé, il est composé d’un fond bombé lesté de grenaille de plomb ou d’acier et d’une longue tige étroite graduée. L’hydromètre est immergé dans l’échantillon jusqu’à ce qu’il flotte. Pour connaître la masse volumique de l’échantillon, il suffit de regarder l’échelle, où le niveau du liquide de l’échantillon s’aligne sur un repère de l’échelle de l’hydromètre. La plupart des hydromètres mesurent la densité d’échantillons : en termes simples, un hydromètre indique à l’utilisateur si un liquide est plus dense ou moins dense que l’eau. Il flotte à un niveau supérieur dans un liquide présentant une densité plus élevée, à l’instar des liquides contenant du sucre dissous, par rapport aux liquides de la densité inférieure, tels que l’eau ou l’alcool.

Deux options s’offrent à l’utilisateur d’un hydromètre :

  1. Utiliser l’hydromètre à sa température d’étalonnage (16 ou 20 °C en général). En fonction du volume de l’échantillon, il faut un certain temps avant que l’échantillon n’atteigne cette température.
  2. Consigner simplement la valeur de mesure à la température ambiante. Dans ce cas, il convient de consigner les valeurs de mesure comme celles de la température. Un facteur de correction peut être appliqué par la suite si nécessaire afin d’obtenir une valeur de mesure corrigée de la température.

Pycnomètre

Pycnomètre
Pycnomètre

Généralement fabriqué en verre, un pycnomètre est une fiole d’un volume prédéfini permettant de mesurer la densité /densité relative d’un liquide. Il permet aussi de déterminer la densité ou la densité relative de dispersions, de solides et même de gaz. Lorsqu’ils sont utilisés correctement, les pycnomètres fournissent des résultats très précis et offrent un niveau de précision atteignant 10-5 g/cm3, étroitement lié à la précision d’affichage (nombre de décimales) de la balance numérique utilisée. Un thermomètre est également requis pour mesurer la température. Une formation des utilisateurs est nécessaire afin de garantir la précision des mesures réalisées à l’aide du pycnomètre.

Densimètre numérique portable

Densimètre numérique portable
Densimètre numérique portable

Les densimètres numériques portables sont utilisés pour déterminer rapidement et précisément la densité / densité relative des liquides. La détermination de la densité à l’aide d’appareils numériques s’appuie sur deux facteurs :

  1. L’oscillation, ou vibration, d’un tube en verre en forme de U (tube en U).
  2. La relation entre la masse de l’échantillon liquide et la fréquence d’oscillation du tube en U. Le remplissage du tube en U d’un échantillon de liquide modifie sa fréquence d’oscillation : grâce aux réglages d’usine réalisés avec des échantillons de masse volumique connue, cette fréquence d’oscillation peut être directement associée à la masse volumique de n’importe quel échantillon liquide avec une précision de 0,001 g/cm3. Les densimètres numériques portables mesurent les échantillons à température ambiante. Pour obtenir un résultat à une certaine température, le densimètre numérique peut appliquer un facteur de correction au résultat mesuré afin de compenser la différence de température. Chaque mesure ne prend que quelques secondes, ce qui permet à l’utilisateur de passer rapidement à un autre échantillon. La masse volumique mesurée peut ensuite être automatiquement convertie en d’autres unités et concentrations pour des applications précises, telles que la densité, la densité API, le degré d’alcool, le degré Brix, etc.

Densimètre numérique de paillasse

Densimètre numérique de paillasse
Densimètre numérique de paillasse

Les densimètres numériques de paillasse utilisent la même technologie que les densimètres numériques portables : l’oscillation d’un tube en verre en forme de U (tube en U). En outre, ils sont dotés d’un contrôle de température par effet Peltier intégré, qui amène l’échantillon à la température sélectionnée (p. ex. 20 °C). La plage de contrôle de la température varie entre 0 et 95 °C. Ces densimètres peuvent atteindre une précision de 0,000005 g/m3 pour la masse volumique.

Certains densimètres numériques de paillasse peuvent être connectés à des solutions d’automatisation pour un ou plusieurs échantillons, qui offrent un échantillonnage, un rinçage et un séchage automatisés. Ces densimètres peuvent souvent être mis à niveau avec un système multiparamètre automatisé dédié combinant la masse volumique, l’indice de réfraction, le pH, la couleur, la conductivité et d’autres facteurs pour vous faire gagner du temps, augmenter la qualité des données et empêcher toute altération des échantillons entre chaque analyse.

L’un des avantages des densimètres numériques dotés d’un tube en U en verre est le faible volume d’échantillon requis (généralement 1,5 mL), ce qui permet un équilibre thermique plus rapide de l’échantillon.

À différentes températures

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FAQ

Qu’est-ce que la densité de l’air ?

La densité de l’air est de 0,00121 à 20 °C et sous la pression atmosphérique normale de 101,325 kPa (au niveau de la mer). Cette pression change en fonction des conditions climatiques (pression plus faible en cas de pluie ou de chute de neige) et avec l’altitude (pression plus faible en altitude qu’au niveau de la mer). Par exemple, à une altitude de 440 m au-dessus du niveau de la mer, la pression atmosphérique (moyenne annuelle) n’est que de 96,12 kPa, et la densité moyenne de l’air à 20 °C est de 0,00114.

 

Qu’est-ce que la densité de l’eau ?

La densité de l’eau est de 1,00000 à 20°. Notez que la masse volumique de l’eau change en fonction de la température. Elle augmente entre 0 et 4 °C (elle est alors proche de 1), puis baisse au-dessus de 4 °C. Cependant, la densité de l’eau ne change pas avec la température ; elle sera toujours égale à 1,00000.

 

Pourquoi utiliser la densité pour identifier un échantillon ?

La densité et la masse volumique sont utilisées pour identifier un échantillon pur car chaque substance présente une densité ou une masse volumique unique. Après la mesure, la densité ou la masse volumique de l’échantillon permet de retrouver de quel échantillon il s’agit.

 

Comment la densité ou la masse volumique peut-elle être utilisée pour déterminer les concentrations ?

La quantité de soluté dans un solvant affecte généralement la masse volumique et la densité de la solution obtenue. En mesurant la densité d’une série de solutions avec des quantités variables connues de soluté dissous, il est possible d’obtenir une table de conversion ou une formule qui met en corrélation la densité avec la concentration pour une solution donnée.

 

Quelles sont des applications types de la mesure de la densité ?

Voici des applications types de la mesure de la densité :

  • Détermination de la teneur en alcool des spiritueux, contrôle du processus de fermentation dans la production de vin et de bière
  • Mesure du degré Brix (teneur en sucre) des produits intermédiaires et finaux dans les produits agroalimentaires
  • La densité, la masse volumique et d’autres concentrations comme la densité API dans les pétroles, la paraffine et les lubrifiants dans le secteur pétrochimique.
  • La densité et la masse volumique de l’acide de batterie dans le secteur automobile et d’autres solvants
  • Acides et bases dans le secteur chimique
  • De nombreuses applications dans le secteur pharmaceutique, telles que la mesure de la masse volumique et de la densité dans les cosmétiques, les produits de soins personnels et plus encore.