Quelle est la différence entre les notions de masse et de poids ?

Les termes « masse » et « poids » sont fréquemment employés de manière interchangeable et sont déterminés par les opérations de pesage. Toutefois, en ce qui concerne les balances de laboratoire, la différence entre ces deux notions est cruciale. La masse mesure la quantité de matière d'un objet, ne dépend aucunement de l'emplacement et demeure identique indépendamment de l'environnement.

La masse est mesurée par comparaison, à l'aide d'une balance de laboratoire. Le kilogramme constitue l'unité de masse SI ; il est défini comme étant égal à la masse du prototype international du kilogramme (PIK), l'objet d'origine duquel provient la mesure.

Le poids, en revanche, représente la force de gravité qui s'applique sur un objet. L'unité SI pour le poids est le Newton (= 1 kg x m/s^²). Un objet dont la masse équivaut à 1 kg pèse environ 9,81 newtons à la surface de la Terre (masse multipliée par la gravité de la Terre). Le poids d'un objet sur une montagne sera inférieur à ce qu'il serait au niveau de la mer, en raison des différences gravitationnelles. Une balance de laboratoire ou de haute précision sera capable de détecter de telles variations.

La nouvelle définition du kilogramme est programmée pour 2018. Soutenir la redéfinition du kilogramme permet d'en savoir plus sur les évolutions en la matière.

Bien que la masse et le poids soient des notions différentes, le procédé destiné à les déterminer est appelé « pesage ».

Comment les balances électroniques fonctionnent-elles ? Quel est le principe de compensation électromagnétique des forces ?

Avec les balances mécaniques, un échantillon est placé sur une extrémité du faisceau, tandis que les poids de référence sont installés sur l'autre extrémité, jusqu'à obtenir un équilibre parfait. La valeur somme des poids représente alors la masse de l'échantillon.

Les balances électroniques de précision, les balances d’analyse et les microbalances de haute précision fonctionnent avec un capteur qui repose sur la compensation électromagnétique des forces. Une bobine sur un faisceau mobile est insérée dans un champ magnétique permanent. Un courant de sonde optique électronique maintient sa position, laquelle est contrôlée avec une précision supérieure à un millième de millimètre. La sonde enregistre les changements de position à la verticale lorsque le plateau est chargé, ce qui permet de modifier le courant dans la bobine pour qu'elle retourne dans sa position initiale. Plus on ajoute de poids sur le plateau, plus il faut de courant pour compenser cette augmentation, ce qui se traduit à l'écran.

Balances de laboratoire et précision d'affichage

Les types de balances de laboratoire classiques se présentent comme suit : ultra-microbalances, microbalances, semi-microbalances, balances d'analyse et balances de précision fine.

La précision d'affichage d'une balance correspond au plus petit écart entre deux valeurs mesurées pouvant être lues sur l'affichage. Sur un affichage numérique, il s'agit du plus petit incrément, aussi appelé « échelon ». La précision d'affichage d'une balance ne correspond pas à la précision de pesage.

Plusieurs propriétés risquent de réduire les performances. Les plus importantes sont la répétabilité (RP), l'excentricité (EC), la non-linéarité (NL) et la sensibilité (SE).

Notre cours au format vidéo sur les balances de laboratoire Principes de base et influences sur le pesage explique les concepts de base relatifs aux bonnes pratiques de pesage.

Comment sélectionner la bonne balance de laboratoire ?

Pour des mesures précises, il convient de prendre en compte les facteurs suivants :

• La précision de pesage requise -> Elle définit la limite supérieure à la valeur de l'incertitude de mesure admissible de la balance, de sorte à garantir des tolérances liées au procédé, p. ex., 1 %
• Facteur de sécurité -> Il garantit que les potentielles évolutions au fil du temps n'auront aucune incidence sur la précision de pesage requise
• Plus petit poids net à peser requis -> Il détermine la pesée minimale de la balance de laboratoire (en fonction de l'incertitude de mesure ou des tolérances de procédé du client)
• La charge maximale à peser (poids de tarage inclus) -> Elle détermine la capacité de la balance de laboratoire
  
• Les conditions environnementales et l'application de pesage -> Elles déterminent d'autres propriétés des balances de laboratoire

Assurez-vous de choisir une balance de laboratoire qui correspond parfaitement aux exigences de VOS procédés et à VOS tolérances.

Good Weighing Practice™ (GWP®) est une approche universelle permettant de sélectionner et de tester les instruments de pesage. En tant que norme internationale, elle peut être utilisée pour les systèmes de pesée, anciens ou nouveaux, installés dans tout environnement industriel et tout site de travail. Le programme GWP® permet la consignation de la documentation requise pour des résultats de pesée reproductibles, conformément aux normes de qualité actuellement en vigueur.

Assurant une qualité de produit fiable et une conformité aux pré-requis, GWP® est la référence des balances de laboratoire et repose sur deux critères clés pour déterminer la qualité :

• la portée doit être plus importante que la charge brute la plus importante pesée par l'utilisateur ;
• au niveau de précision souhaité – facteur de sécurité inclus –, le poids minimum de l'instrument de pesage doit être inférieur au poids du plus petit échantillon pesé par l'utilisateur.

Quelle est la résolution d'un instrument de pesage de laboratoire ?

La résolution représente le degré à partir duquel un changement est détectable, et s'exprime généralement sous la forme d'un nombre de points. Il s'agit de la capacité (en g) divisée par la précision d'affichage (aussi en g).

Une balance d’analyse d'une capacité de 200 g et d'une précision d'affichage de 0,00001 g affiche une résolution de 20 millions de points. Le comparateur de résolution la plus élevée de METTLER TOLEDO est le comparateur de masse M1, avec un milliard de points.

Quelles sont les tolérances applicables dans le cadre des procédés de pesage ?

Les tolérances déterminent si une balance de laboratoire se comporte « suffisamment bien » pour satisfaire aux exigences du procédé et indiquent les écarts autorisés. Les tolérances fixent les critères sur lesquels repose l'attribution de l'indication Succès/Échec. Les tolérances proviennent de différentes sources, y compris des agences fédérales, des secteurs de la fabrication, et du procédé lui-même.

• Tolérances légales :
  Les tolérances légales définies par la recommandation OIML R76 ou le Handbook 44 du NIST (États-Unis uniquement) évaluent les exigences en matière de commerce. Ce sont des tolérances assez larges auxquelles il est facile de se conformer avec des balances de laboratoire, ou lorsque la pesée est effectuée à l'extrémité inférieure de la plage de mesure.
• Tolérances du fabricant :
  Les tolérances du fabricant garantissent que l'équipement est conforme aux caractéristiques techniques du fabricant. Les tolérances du fabricant ne tiennent pas compte des exigences de procédé spécifiques de l'utilisateur. Elles ne permettent donc pas d'améliorer le procédé de pesage.
• Tolérances du procédé :
  Les tolérances spécifiques de procédé définies par l'utilisateur contribuent à l'amélioration du procédé, aux économies de matières et à l'élimination du gaspillage et des remises en production. Il convient donc d'appliquer à la fois les tolérances de procédé et les tolérances légales pour les balances de laboratoire utilisées dans le cadre d'une application homologuée. Pour de plus amples informations sur le service GWP Verification® de METTLER TOLEDO, consultez : Good Weighing Practice.
  
  Les tolérances légales protègent les clients, mais ne tiennent pas compte des exigences spécifiques du fabricant. L'optimisation des tolérances de procédé peut avoir une forte incidence sur la rentabilité d'un procédé.