ما الفرق بين الكتلة والوزن؟

كثيرًا ما يتم استخدام الكلمتين "الكتلة" و"الوزن" بالتبادل، ويتم تحديد كليهما من خلال قياس الوزن، وعلى الرغم من ذلك، إلا إنه من حيث أجهزة قياس وموازين المختبر، فإن الفرق بين الكلمتين عامل أساسي. حيث تقيس الكتلة كمية المواد في أي عنصر معين، وهي مستقلة عن الموقع، وتبقى كما هي، بغض النظر عن بيئتها.

يتم قياس الكتلة عن طريق المقارنة باستخدام جهاز قياس وميزان مختبر. الكيلوجرام هو وحدة النظام الدولي للوحدات (SI) للكتلة؛ ويساوي النموذج الدولي للكيلوجرام (IPK)، وهو الجسم الأصلي الذي اشتُق منه القياس.

وزن الجسم هو مدى قوة الجاذبية في سحب الكتلة، بصفتها قوة فاعلة. وحدة الوزن في النظام الدولي للوحدات (SI) هي نيوتن (= 1 كجم × متر/ث²). جسم كتلته 1.0 كجم يزن تقريبًا 9.81 نيوتن على سطح الأرض (الكتلة مضروبة في الجاذبية الأرضية). سيكون وزن الجسم على الجبل أقل من وزنه عند مستوى سطح البحر، بسبب اختلافات الجاذبية - سيكتشف ميزان المختبر أو جهاز القياس عالي الدقة هذه الاختلافات.

من المقرر إعادة تعريف الكيلوجرام في عام 2018. يؤدي دعم إعادة تعريف الكيلوجرام إلى تقديم مزيد من القراءة حول التغيير.

على الرغم من أن الكتلة والوزن كيانان مختلفان، إلا أن عملية تحديد الوزن والكتلة تسمى قياس الوزن.

كيف تعمل الموازين الإلكترونية؟ ما المقصود بمبدأ تعويض القوة الكهرومغناطيسية؟

عند استخدام الموازين الميكانيكية، توضع عينة على أحد طرفي عارضة الميزان، وتوضع المكاييل المرجعية على الطرف الآخر، حتى تصبح متوازنة تمامًا، والقيمة الإجمالية للأوزان تمثل كتلة العينة.

تعمل الموازين محكمة الدقة الإلكترونية والموازين التحليلية والموازين فائقة الصغر في الفئات عالية الدقة باستخدام حساس يعتمد على تعويض القوة الكهرومغناطيسية. يتم إدخال ملف على عارضة متحركة حرة في مجال مغناطيسي دائم. يحافظ تيار الحساس الإلكتروني البصري على موضعه، ويتم التحكم فيه بدقة تزيد عن جزء من ألف من المليمتر. ويسجل الحساس تغيرات الوضع الرأسي عند ملء كفة الميزان والتي تستخدم لتغيير التيار في الملف للعودة إلى موضعه الأولي. وكلما زاد الوزن المضاف إلى كفة الميزان، زادت الحاجة إلى مزيد من التيار لتعويضه، ويظهر هذا في صورة رقمية على شاشة العرض.

موازين المختبر وإمكانيات القراءة

أنواع أجهزة قياس وموازين المختبر الشائعة هي الموازين فائقة الصغر والصغيرة وشبه الصغيرة والتحليلية ومحكمة الدقة.

تُعد إمكانية قراءة ميزان ما أصغر اختلاف بين قيمتين مقيستين يمكن قراءته على شاشة العرض. ومع وجود شاشة عرض رقمية، يكون هذا أصغر زيادة رقمية، ويطلق عليه أيضًا فاصل الميزان. وإمكانية قراءة الميزان لا تعادل دقة الوزن.

هناك عدة خواص قد تقيد الأداء. وأكثرها أهمية هي قابلية التكرار (RP)، واختلاف المركز (EC)، واللاخطية (NL)، والحساسية (SE).

توضح الدورة التدريبية الخاصة بأجهزة قياس وموازين المختبر لدينا الأساسيات وتأثيرات قياس الوزن بالفيديو المفاهيم الأساسية للممارسات الجيدة لقياس الوزن.

كيف تختار جهاز القياس المختبري أو ميزان المختبر المناسب؟

للحصول على قياس دقيق، ضع في اعتبارك:

• دقة قياس الوزن المطلوبة -> تحدد الحد العلوي للايقين في القياس المسموح به للميزان لضمان نسب التفاوت المسموح به في العملية على سبيل المثال 1%
• عامل الأمان -> يضمن أنه حتى مع حدوث تغييرات بمرور الوقت، لا تزال دقة الوزن المطلوبة محافظًا عليها
• أصغر وزنة صافية مطلوبة يتم قياسها -> تحدد أقل وزنة للقياس يجب أن يحققها ميزان المختبر (وفقًا للايقين في القياس و/ أو نسب التفاوت المسموح به في العملية للعميل)
• أكبر وزنة يتم قياسها (بما في ذلك الوزن الفارغ) > تحدد سعة ميزان المختبر
  
• الظروف البيئية وتطبيق قياس الوزن -> يحدد الخواص الأخرى لأجهزة قياس وموازين المختبر

تأكد من اختيار ميزان المختبر أو جهاز القياس المختبري الذي يلبي متطلبات العملية الخاصة بك ونسب التفاوت المسموح به لكل منها.

الممارسات الجيدة لقياس الوزن Good Weighing Practice™ (GWP®) هي نهج عالمي لاختيار أجهزة قياس الوزن واختبارها. معيار عالمي، يمكن استخدامه في أي مجال صناعي ومساحة عمل لأنظمة قياس الوزن الجديدة أو الحالية. يوفر معيار ®GWP الأدلة الموثقة لنتائج قياس الوزن القابلة للتكرار وفقًا لجميع معايير الجودة الحالية.

تُعد ®GWP، التي تقدم جودة منتج موثوقة وتوافقًا تنظيميًا، معيارًا مرجعيًا لأجهزة قياس وموازين المختبر، وتستخدم إصدارين رئيسيين لتحديد الجودة:

• يجب أن تكون سعة الوزن أكبر من أكبر حمل إجمالي يتوقع أن يزنه المستخدم
• يجب أن تكون أقل وزنة للقياس لجهاز قياس الوزن من أجل الحصول على الدقة المطلوبة - بما في ذلك عامل الأمان - أصغر من أصغر عينة يُتوقع أن يزنها المستخدم.

ما المقصود بدقة جهاز قياس الوزن بالمختبر؟

الدقة هي الدرجة التي يمكن بها اكتشاف التغيير، وعادة ما يتم التعبير عنها بعدد من النقاط. الدقة هي السعة (بالجرام) مقسومة على قابلية القراءة (بالجرام).

جهاز قياس أو ميزان تحليلي بسعة 200 جم وقابلية قراءة 0.00001 جم تكون دقته 20 مليون نقطة. جهاز المقارنة الأعلى دقة من METTLER TOLEDO هو جهاز مقارنة الكتلة فئة M1، مع 1 مليار نقطة.

ما نسب التفاوت المسموح به المطبقة في عمليات قياس الوزن؟

تحدد نسب التفاوت المسموح به ما إذا كان جهاز قياس المختبر أو ميزان المختبر يعمل "بشكل جيد بما فيه الكفاية" لتلبية متطلبات العملية ومدى الانحراف المسموح به. تقوم نسب التفاوت المسموح به بضبط المعايير لإصدار عبارة "اجتاز الاختبار/فشل في الاختبار". تنشأ نسب التفاوت المسموح به من مجموعة متنوعة من المصادر، تشمل الوكالات القانونية والمجالات التصنيعية والعملية نفسها.

• نسب التفاوت المسموح به القانوني:
  تعمل نسب التفاوت المسموح به القانوني المنصوص عليها في المنظمة الدولية للمقاييس القانونية OIML R76 أو دليل المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتقنية (NIST) رقم 44 (الولايات المتحدة فقط) على تقييم متطلبات التجارة القانونية. ونسب التفاوت المسموح به هذه كبيرة إلى حد ما ويسهل الوفاء بها مع موازين المختبر أو عند قياس الوزن عند النهاية الأدنى لنطاق القياس.
• نسب التفاوت المسموح به للشركة المصنعة:
  تضمن نسب التفاوت المسموح به للشركة المصنعة أن الأجهزة تفي بمواصفات الشركة المصنعة. لا تراعي نسب التفاوت المسموح به للشركة المصنعة متطلبات العملية الخاصة بالمستخدم، وهي غير مناسبة لتحسين عملية قياس الوزن.
• نسب التفاوت المسموح به في العملية:
  نسب تفاوت مسموح به في العملية يحددها المستخدم، تدعم تحسينات العملية والتوفير في المواد، والنفايات وإعادة العمل. بالنسبة إلى موازين المختبر المستخدمة في التطبيق القانوني لأغراض التجارة، يجب تطبيق نسب التفاوت المسموح به في العملية بالإضافة إلى نسب التفاوت المسموح به القانونية. لمزيد من التفاصيل حول خدمة GWP® Verification من METTLER TOLEDOن تفضل بزيارة: الممارسات الجيدة لقياس الوزن.
  
  على الرغم من أن نسب التفاوت المسموح به القانونية تحمي المستهلكين، لكنها لا تراعي المتطلبات الخاصة بالمنتج. يمكن أن يؤثر تحسين نسب التفاوت المسموح به في العملية بشكل كبير على ربحية العملية.