Hustoměr

Digitální hustoměry (měřiče relativní hustoty) používají dutou skleněnou trubici ve tvaru U, jež je vystavena oscilaci. Měří se oscilační frekvence trubice naplněné vzorkem. Při naplnění trubice vzorkem se frekvence kmitání změní: čím vyšší hmotnost vzorku, tím nižší frekvence kmitání. Tato frekvence se změří a převede na hodnotu hustoty. Stolní digitální hustoměry jsou navíc vybaveny Peltierovým termostatem, který zajišťuje řízení teploty.

V tomto dokumentu naleznete další informace o měření hustoty, definici, rovnici, vlivech a jiná témata.

Měřič relativní hustoty, hustoměr nebo denzimetr jsou pojmy, které se vztahují ke stejnému přístroji. V závislosti na zemi nebo oblasti používání se používají různé pojmy. Tento přístroj využívá technologii oscilační trubice ve tvaru U k měření relativní hustoty, hustoty nebo souvisejících hodnot v kapalném vzorku. Toto měření se provádí automaticky, což snižuje vliv obsluhy a zvyšuje opakovatelnost.

Hustotu roztoku lze měřit manuálně nebo digitálně. Podrobné informace o tom, jak měřit hustotu pyknometry, hydrometry a digitálními hustoměry, jsou uvedeny v našem průvodci 3 způsoby měření hustoty.

Manuální metody, jako jsou pyknometry a hydrometry, se v širokém měřítku používají ke stanovení hustoty a souvisejících hodnot, např. měrné hmotnosti, % alkoholu, BRIX°, stupňů API, Baumé, Plato atd. Přestože jsou tyto metody snadné a finančně nenáročné, vyžadují v každém kroku protokolu manuálního postupu značnou odbornost, což často ovlivňuje přesnost a spolehlivost výsledků.

Pyknometr je skleněná nádobka definovaného objemu. Váží se bez vzorku (M1), poté je naplněn vzorkem a zváží se znovu (M2). Rozdíl mezi M1 a M2 dělený objemem skleněné nádoby představuje hustotu vzorku.

Hydrometr má skleněné tělo, které se ponoří do vzorku. Po krátké době ustavení rovnováhy se vznáší v určité úrovni. Čím vyšší je hustota vzorku, tím méně se hydrometr ponoří. Úroveň ustavení rovnováhy slouží k odečtu hustoty.

S váhou se používá i sada pro stanovení hustoty. Skleněná nádoba definovaného objemu se zváží ve vzduchu (M1), ponoří se do vzorku a zváží se znovu ve vzorku (M2). Rozdíl mezi M1 a M2 (vztlak) dělený objemem skleněné nádoby je hustota vzorku. K měření hustoty pevných látek je rovněž možno použít speciální držák s využitím referenční kapaliny (voda, etanol nebo kapalina stanovená uživatelem).

Digitální hustoměry, známé také jako měřiče relativní hustoty nebo denzimetry, jsou k dispozici jako stolní i ruční přístroje. Využívají technologii oscilující trubice k velmi přesnému měření hustoty vzorku v krátkém čase. Dutá skleněná trubička vibruje při určité frekvenci. Při naplnění trubice vzorkem se frekvence kmitání změní: čím vyšší hmotnost vzorku, tím nižší frekvence kmitání. Tato frekvence se změří a převede na hodnotu hustoty. Stolní digitální hustoměry jsou navíc vybaveny Peltierovým termostatem, který zajišťuje řízení teploty.

Více informací o digitálních hustoměrech a jejich srovnání s manuálními metodami je k dispozici v našem dokumentu porovnání různých technik měření.

Typický objem duté skleněné trubice ve tvaru U používané jako měřicí cela v digitálním hustoměru je přibližně 1 ml. Pro zajištění bezproblémového plnění se doporučuje použití většího objemu. Zpravidla se používá stříkačka 3 ml až 5 ml, aby se zajistilo i částečné zaplnění odpadní hadičky vzorkem.

Doba měření závisí na teplotním rozdílu mezi vzorkem a měřicí celou a současně i na typu vzorku. Závisí také na požadované přesnosti měření. Doba měření se může pohybovat zpravidla v rozsahu několika sekund s přenosným digitálním hustoměrem bez řízení teploty až po 2–5 minut v případě stolního přístroje s aktivním řízením teploty.

Obvykle se hustoměry, známé také jako denzimetry nebo měřiče relativní hustoty, justují na vzduch a vodu, a to při specifické teplotě měření. Tato teplota je řízená Peltierovým článkem, který dokáže měřicí celu chladit a ohřívat na specifickou teplotu (např. 20 °C). Nejprve se měří frekvence měřicí cely naplněné vzduchem. Tato frekvence je přiřazena hodnotě hustoty vzduchu. Následně se měřicí cela naplní vodou a měří se frekvence měřicí cely naplněné vodou. Tato druhá frekvence je přiřazena hodnotě hustoty vody. Toto dvoubodové justování lze také provést se vzduchem a etalonem, případně s použitím dvou etalonů pokrývajících různé hustotní rozsahy.

Přečtěte si další informace o způsobu justování digitálního hustoměru.

Tyto hustoměry jsou původně konstruované a určené k měření homogenních kapalin. V praxi se stejně úspěšně používají i k měření mnoha dalších vzorků. Pokud lze viskozitu vzorku snížit na hodnotu pod 36 000 mPa*s ohříváním při teplotě čerpání (např. parafín), hustotu lze navíc měřit automaticky pomocí automatické jednotky s ohřevem, jako je SC1H nebo SC30H. Vzorky s vyšší viskozitou lze měřit manuálně, pokud je lze naplnit do stříkačky bez výskytu vzduchových bublinek a pokud obsluha dokáže tyto vzorky následně vytlačit řízenou rychlostí úzkou, asi 15 cm dlouhou trubicí. S využitím těchto hustoměrů by neměly být měřeny vzorky agresivní vůči skleněné trubici ve tvaru U měřicí cely (např. kyselina fluorovodíková, kapaliny nebo pasty používané k leptání skla).