Worin liegt der Unterschied zwischen Masse und Gewicht?

Die Wörter „Masse“ und „Gewicht“ werden häufig synonym verwendet. Beide Werte werden durch Wägen ermittelt, jedoch ist der Unterschied zwischen Masse und Gewicht für Laborwaagen entscheidend. Wird die Masse ermittelt, ermittelt man die Materialmenge in einem entsprechenden Objekt. Sie ist unabhängig vom Standort und bleibt, unabhängig von seiner Umgebung, gleich.

Die Masse wird durch einen Vergleich unter Verwendung einer Waage bestimmt. Das Kilogramm ist die SI-Einheit der Masse; sie entspricht der Masse des internationalen Kilogrammprototyps (IPK), dem Körper, von dem das Maß ursprünglich abgeleitet wurde.

Das Gewicht eines Objekts gibt an, wie stark sich die Schwerkraft auf das Objekt auswirkt. Die SI-Einheit für Gewichte ist Newton (= 1 kg x m/s²). Ein Objekt mit einer Masse von 1,0 kg wiegt auf der Erdoberfläche ca. 9,81 Newton (mit der Erdanziehungskraft multiplizierte Masse). Das Gewicht eines Objekts auf einem Berg wird aufgrund von Unterschieden bei der Anziehungskraft geringer ausfallen als auf Meereshöhe – eine Waage mit einer hohen Genauigkeit- bzw. eine Laborwaage ist in der Lage, solche Unterschiede zu erkennen.

Die Neudefinition des Kilogramms ist für 2018 vorgesehen. Im Dokument zur Neudefinition des Kilogramms finden Sie weiterführende Informationen zum Thema.

Obwohl Masse und Gewicht unterschiedliche Einheiten sind, wird sowohl der Vorgang zur Ermittlung des Gewichts als auch der Masse als Wägen bezeichnet.

Wie arbeiten elektronische Waagen? Was versteht man unter elektromagnetischer Kraftkompensation?

Bei mechanischen Waagen wird eine Probe auf ein Ende des Balkens gelegt und das Referenzgewicht auf das andere, bis beide sich in völligem Gleichgewicht befinden. Der Summenwert der Gewichte ist die Probenmasse.

Elektronische Präzisionswaagen, Analysenwaagen und Mikrowaagen hoher Genauigkeitsklassen arbeiten mit sensorgestützter elektromagnetischer Kraftkompensation. Auf einem frei beweglichen Balken wird eine Spule in ein permanentes Magnetfeld eingebracht. Der Strom eines optoelektronischen Sensors hält die Position mit einer Genauigkeit von über einem Tausendstel Millimeter aufrecht. Der Sensor erfasst beim Auflegen des Objekts auf die Waagschale Veränderungen der vertikalen Position. Der Spulenstrom wird hierdurch so geändert, dass die ursprüngliche Position wieder eingenommen wird. Je mehr Gewicht in die Waagschale gelegt wird, desto mehr Strom ist zum Ausgleich erforderlich. Dieser Vorgang wird dann digital angezeigt.

Laborwaagen und Ablesbarkeit

Zu den gebräuchlichen Laborwaagenarten gehören die Ultramikro-, Mikro-, Semimikro-, Analysen- und Präzisionswaagen.

Als Ablesbarkeit einer Waage wird die kleinste an der Anzeige ablesbare Differenz zweier Messwerte bezeichnet. Bei einer Digitalanzeige ist dies der kleinste Ziffernschrittwert, der auch als Teilungswert bezeichnet wird. Die Ablesbarkeit einer Waage entspricht nicht ihrer Wägegenauigkeit.

Eine Leistungseinschränkung durch verschiedene Gerätemerkmale ist möglich. Die wichtigsten Größen sind die Wiederholbarkeit (RP), die Exzentrizität (EC), die Nichtlinearität (NL) und die Empfindlichkeit (SE).

In unserem Videokurs zu Laborwaagen Grundlagen und Wägeeinflüsse werden die grundlegenden Konzepte einer guten Wägepraxis erläutert.

So wählen Sie die richtige Laborwaage

Für genaue Messergebnisse ist Folgendes zu beachten:

• Erforderliche Wägegenauigkeit -> bestimmt die Obergrenze der zulässigen Messunsicherheit der Waage zur Gewährleistung von Prozesstoleranzen, beispielsweise 1 %.
• Sicherheitsfaktor -> gewährleistet, dass die Wägegenauigkeit selbst bei im Laufe der Zeit eintretenden Veränderungen aufrechterhalten wird.
• Das erforderliche kleinste zu wägende Nettogewicht -> die von der Laborwaage zu gewährleistende Mindesteinwaage (entsprechend der Messunsicherheit und/oder Prozesstoleranzen des Kunden)
• Das größte zu wägende Gewicht (einschließlich Tara) -> bestimmt die Höchstlast (max) der Laborwaage
  
• Umgebungsbedingungen und Wägeanwendung -> bestimmen weitere Eigenschaften der Laborwaagen

Stellen Sie sicher, dass Sie eine Laborwaage wählen, die IHREN Prozessanforderungen und entsprechenden Toleranzen gerecht wird.

Die Good Weighing Practice™ (GWP®) ist eine universell einsetzbare Methode zur Auswahl und Prüfung von Waagen. Als globaler Standard kann sie in jedem Industrie- und Arbeitsbereich für neue oder vorhandene Wägesysteme eingesetzt werden. GWP® liefert einen dokumentierten Nachweis für reproduzierbare Wägeergebnisse in Übereinstimmung mit allen aktuellen Qualitätsstandards.

GWP® gilt im Bereich Laborwaagen als Maßstab. Sie bietet zuverlässige Produktqualität und sorgt für die Einhaltung behördlicher Vorschriften. Dabei bestimmen zwei wesentliche Punkte über die Qualität:

• Die Wägekapazität muss höher ausfallen als die voraussichtlich größte vom Benutzer zu wägende Bruttolast.
• Die Mindesteinwaage des Wägeinstruments für die erforderliche Genauigkeit, einschließlich des Sicherheitsfaktors, muss kleiner ausfallen als die voraussichtlich kleinste vom Benutzer zu wägende Last.

Was ist die Auflösung eines Laborwägeinstruments?

Die Auflösung ist der Grad, bis zu dem Belastungsänderungen von der Waage erfasst werden können. Dieser wird üblicherweise als eine Anzahl an Punkten ausgedrückt. Es ist die Höchstlast (in g) geteilt durch die Ablesbarkeit (in g).

Eine Analysenwaage mit einer Höchstlast von 200 g und einer Ablesbarkeit von 0,00001 g hat eine Auflösung von 20 Millionen Punkten. Die mit einer Milliarde Punkten höchste Auflösung unter den METTLER TOLEDO Komparatorwaagen bietet die Komparatorwaage M1.

Welche Toleranzen gelten bei Wägeprozessen?

Toleranzen bestimmen darüber, ob eine Laborwaage den Prozessanforderungen genügt und welche Abweichungen zulässig sind. Toleranzen setzen die Kriterien für eine Gut/Schlecht-Bewertung. Toleranzen ergeben sich aus einer Vielzahl von Quellen, darunter gesetzliche Behörden, herstellende Industriezweige und der Prozess selbst.

• Gesetzliche Toleranzen:
  Die durch OIML R76 bzw. NIST Handbook 44 (nur USA) festgelegten gesetzlichen Toleranzen gelten für die eichamtlichen Voraussetzungen. Diese Toleranzen sind sehr breit gefasst und werden von Laborwaagen leicht erfüllt. Dasselbe gilt für das Wägen am unteren Ende des Messbereichs.
• Herstellertoleranzen:
  Herstellertoleranzen stellen sicher, dass die Geräte den Spezifikationen des Herstellers entsprechen. Herstellertoleranzen berücksichtigen keine nutzerspezifischen Prozessanforderungen und eignen sich nicht für die Verbesserung des Wägeprozesses.
• Prozesstoleranzen:
  Besondere vom Nutzer festgelegte Prozesstoleranzen unterstützen Verbesserungen des Prozesses und Einsparungen bei Material, Abfall und Nacharbeiten. Für Laborwaagen in eichpflichtigen Anwendungen sollten neben den gesetzlichen Toleranzen Prozesstoleranzen angewendet werden. Weitere Informationen zu GWP Verification® von METTLER TOLEDO finden Sie unter: Good Weighing Practice.
  
  Gesetzliche Toleranzen schützen Verbraucher, berücksichtigen aber nicht spezielle Herstelleranforderungen. Die Optimierung der Prozesstoleranzen kann sich erheblich auf die Prozessrentabilität auswirken.