밀도 측정은 샘플의 순도 및 농도를 확인하며 샘플의 구성에 대한 통찰력을 제공합니다. 밀도 측정은 원료 및 완제품 모두의 품질을 보장하기 위해 다양한 산업에서 중요합니다.
예를 들어 20.00 °C에서 초순수의 밀도는 0.998203 g/cm3로 알려져 있으며 이 수치 ± 허용 오차의 편차는 해당 용수 샘플이 불순물을 포함하고 있다는 것을 의미합니다.
본 페이지에서 귀하는 밀도 측정에 대한 필수 지식을 얻게 될 것입니다.
밀도 측정
정의, 방정식, 영향, 기기, 밀도 vs 상대 밀도 등
액체 밀도에 대해 자세히 알아보려면 다음 섹션 중 하나로 이동하십시오.
오일 유출이 발생했을 때 일부 오일이 해양 표면에 남아있는 원인에 대해 궁금해 하신 적이 있으십니까?
밀도 차이 때문에 일부 물질이 다른 물질 위로 올라가게 되며, 이 이미지에서 일반적인 밀도 값 설명의 예시를 확인하실 수 있습니다.
A - 램프 오일(0.80 g/cm3)
B - 외과용 알코올(0.87 g/cm3)
C - 식물성 오일(0.91 g/cm3)
D - 물(0.99 g/cm3)
E - Dawn 주방용 세제(1.33 g/cm3)
F - 꿀(1.36 g/ccm3)
2. 고체 밀도 측정 방법
저울을 사용한 고체의 밀도 측정은 부품의 부피가 중량과 관계 없이 측정되는 다른 분석법에 비해 매우 신뢰할 수 있는 결과를 제공하는 용이하고 편리한 프로세스입니다. 밀도 키트를 추가하여 표준 실험실 저울을 변환하면 이 간단한 절차를 수행하기 위해 전용 장비를 구입할 필요가 없습니다. 이로 인해 밀도 측정 키트 액세서리 구매가 매우 경제적인 투자가 됩니다. 알려진 부피의 유리 싱커가 추가되어 밀도 키트는 액체 샘플의 밀도를 결정하는 데에도 사용할 수 있습니다.
내장된 밀도 Application은 단계별 지침을 제공해 교육을 받지 않은 사용자도 쉽게 사용 가능합니다.
비중계
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비중계는 액체의 밀도를 측정하는 데 사용되는 경제적인 기기입니다. 유리로 제작된 이 제품은 납 또는 스틸 샷으로 무게를 더한 구근 모양의 바닥과 저울이 달린 길고 좁은 줄기로 구성되어 있습니다. 비중계가 떠오를 때까지 샘플 액체에 담급니다. 밀도 판독은 눈금을 보고 샘플 액체의 수위가 비중계 눈금의 표시와 일치하는지 확인하여 측정합니다. 대부분의 비중계는 샘플의 비중을 측정합니다. 간단히 말해 비중계는 액체가 물보다 밀도가 높은지 낮은지를 사용자에게 알려줍니다. 설탕이 녹아 있는 물처럼 비중이 큰 액체에서는 순수한 물이나 알코올과 같이 비중이 낮은 액체보다 비중계가 더 높이 뜹니다.
비중계를 사용할 때 사용자는 두 가지 옵션을 선택할 수 있습니다.
- 교정 온도(보통 16°C 또는 20°C)에서 비중계를 사용합니다. 샘플 양에 따라 샘플이 이 온도에 도달하는 데 다소 시간이 걸릴 수 있습니다.
- 주변 온도에서 측정값을 간단히 기록합니다. 측정 값과 온도 값을 모두 기록해야 합니다. 필요한 경우 나중에 보정 계수를 적용하여 온도 보정 측정값을 얻을 수 있습니다.
비중병
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일반적으로 유리로 만들어진 비중병은 액체의 밀도를 측정하는 데 사용되는 사전 정의된 부피 플라스크입니다. 또한 분산, 고체 및 심지어 기체의 밀도를 측정하는 데에도 사용합니다. 비중병은 올바르게 사용할 경우 최대 10-5 g/cm3의 정확도로 매우 정밀한 결과를 제공하며, 이는 사용되는 디지털 저울의 정확도(소수점 이하 자릿수)와 상관관계가 있습니다. 온도를 측정하려면 온도계도 필요합니다. 비중병으로 정확한 측정을 보장하려면 사용자 교육이 필요합니다.
휴대용 디지털 밀도계
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휴대용 디지털 밀도계는 액체의 밀도를 빠르고 정확하게 측정하는 데 사용됩니다. 디지털 밀도계를 사용한 밀도 측정은 두 가지 요소를 기반으로 합니다.
- U자형 유리관(U자 튜브)의 진동 또는 떨림입니다.
- 액체 샘플 질량과 U자 튜브의 진동 주파수 사이의 관계입니다. U자 튜브에 샘플 액체를 채우면 진동 주파수에 영향을 미칩니다. 알려진 밀도의 샘플로 공장에서 조정하기 때문에 이 진동 주파수는 0.001 g/cm3의 정확도로 모든 액체 샘플의 밀도와 직접 상관관계가 있습니다. 휴대용 디지털 밀도계는 주변 온도에서 샘플을 측정합니다. 특정 온도에서 결과가 필요한 경우 디지털 밀도계는 측정된 결과에 보정 계수를 적용하여 결과를 정의된 온도에 맞게 보정할 수 있습니다. 각 측정에는 몇 초밖에 걸리지 않으므로 사용자는 다음 샘플로 빠르게 넘어갈 수 있습니다. 측정된 밀도는 비중, API, 알코올 %, °Brix 등과 같은 특정 Application을 위해 다른 단위 및 농도로 자동 변환할 수 있습니다.
탁상형 디지털 밀도계
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탁상형 디지털 밀도계는 U자형 유리 튜브(U자 튜브)가 진동하는 휴대용 디지털 밀도계와 동일한 기술을 사용합니다. 또한 내장된 Peltier 온도 제어 기능이 있어 샘플을 선택한 온도 (예: 20°C)로 가져올 수 있습니다. 온도 제어 범위는 0°C에서 95°C까지입니다. 이러한 밀도 측정기는 밀도 정확도가 0.000005 g/m3에 달할 수 있습니다.
일부 탁상형 디지털 밀도계는 단일 또는 다중 샘플을 위한 샘플 자동화 솔루션에 연결하여 자동 샘플링, 헹굼 및 건조 기능을 제공할 수 있습니다. 이러한 밀도 측정기는 밀도, 굴절률, pH, 색상, 전도도 등을 결합한 전용 자동 다중 파라미터 시스템으로 업그레이드하여 시간을 절약하고 데이터 품질을 높이며 개별 분석 간에 시료가 변경되는 것을 방지할 수 있습니다.
U자형 유리 튜브를 사용하는 디지털 밀도계의 장점 중 하나는 필요한 샘플의 양이 적어 (일반적으로 1.5 mL) 샘플의 온도 평형을 더 빨리 맞출 수 있다는 점입니다.
밀도를 측정하기 위해 비중병을 사용하십니까?
이 동영상을 보고 귀하가 비중병을 통한 성공적인 밀도 측정을 위해 올바른 단계를 준수하고 있는지 확인하십시오. 또한 당사는 비중병 vs 디지털 밀도계를 사용한 밀도 측정을 서로 비교합니다.
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예시:
20°C에서 d 에탄올 = 0.7895 g/cm³
40°C에서 d 에탄올 = 0.7724 g/cm³
20°C에서 d 물 = 0.9982 g/cm³
40°C에서 d 물 = 0.9922 g/cm³
20°C에서 SG 에탄올 = 0.7909 g/cm³
40°C에서 SG 에탄올 = 0.7785 g/cm³
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주어진 온도
에서의 분자 (약간의 움직임)
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온도가 증가할 때 동일한 분자
(더 멀리 이동)
따라서 온도가 높아질수록 부피는 커지고 밀도는 낮아집니다. 온도가 낮아질 경우 부피는 더 작아지고 밀도는 더 높아집니다. 그러나 물질의 질량은 변하지 않습니다.
이 규칙에서 유일한 예외는 물의 부피가 커지고 밀도가 낮아지는 지점 이상에 있는 액화 수분이며 이 액화 수분은 3.98 ºC에서 밀도 피크에 도달합니다. 물이 냉각될 때는 반대의 상황이 적용됩니다.
참고: 온도, 부피 그리고 밀도 간 관계는 선형 기능이 아니며 특정 열 용량, 증발열 그리고 각 물질의 기타 요소에 따라 다릅니다.
밀도 측정을 위한 U자 튜브 측정 원리에 의존하는 디지털 밀도계의 경우도 동일합니다.
- 그러나 현대의 디지털 밀도계에는 측정 절차 중 사용자를 지원하기 위해 자동 BubbleCheck™ 기능이 탑재되어 있습니다.
- 또한 잘못된 세척 때문에 발생하는 교차 오염을 방지하기 위해 사용자는 공기의 밀도를 측정할 수 있습니다. 측정 결과가 한계값 이내일 경우 측정 셀이 제대로 세척되었다는 것을 의미합니다.
c) 유체의 기압
귀하가 해발 고도 3,930m의 멕시코 시티에 있는 경우, 해당 지역의 기압은 해수면 또는 0m인 리우데자네이루보다 낮을 것입니다. 이것은 기압이 고도와 직접적으로 연관되어 있다는 것을 의미합니다.
가스 및 액체는 유체(유동체)이기 때문에 다음의 정보를 고려해야 합니다.
- 가스 (예: 공기)는 다양한 압력에서 부피를 변화시키는 압축 가능한 유체입니다.
- 액체 (예: 물)는 압축이 불가능한 유체이기 때문에 다양한 압력에서도 부피가 일정합니다. 매우 높은 기압이 적용될 경우 액체가 압축 가능해질 수 있지만 분석적 밀도 측정이 목적일 경우에는 그렇지 않습니다.
수동 기기(예: 비중병)를 사용한 밀도 측정에서는 기압 값을 고려하지 않습니다.
현대의 디지털 밀도계는 현지 기압을 측정하기 위해 기준 공기 밀도 값을 자동으로 설정하는 내장형 기압계(압력 센서)를 장착하고 있습니다. 이 값은 다음의 2가지 이유 때문에 중요합니다.
- 기기 조정 중 용수 및 공기 값을 측정해야 합니다. 압력이 공기 값에 영향을 미치며 이후 모든 측정에 영향을 미칩니다.
지금 기기 조정에 대해 자세히 알아보십시오! 당사의 무료 밀도 측정 가이드 다운로드 - 일상 작동 중 교차 오염을 방지함으로써 우수한 결과를 보장하기 위해 측정 셀의 세척이 수행되어야 합니다. 측정된 공기 밀도 값을 기준 공기 값 설정과 비교합니다. 그 결과가 특정 허용 오차 이내일 경우 기기 셀은 청결하다는 의미입니다.
d) 점도
물질이 점성이 있을 경우 점성이 덜한 액체보다 밀도가 더 높습니까?
비공식적으로 유체의 “두께”로 설명되는 점도는 흐르는 액체의 저항을 가리키며, 원칙적으로는 밀도와 직접적인 관계는 없습니다.
그러나 점도는 사용된 방법에 따라 밀도 측정에 영향을 줄 수 있습니다.
사용 중인 측정 방법:
- 비중병: 영향을 받지는 않지만 샘플링 및 세척이 지루해지고 수조 사용 시 온도 안정화 속도가 느려짐.
- 비중계: 영향을 받지는 않지만 샘플링, 값 판독 그리고 세척이 지루해짐.
- 디지털 밀도계: 샘플이 진동하는 U자 튜브의 진동 빈도를 완화시키기 때문에 영향을 받음
점도 및 밀도 관계
- 해당 차트에 나타난 대로 점도가 증가하면 밀도 오류도 증가합니다.
- 그러나 현대의 디지털 밀도계는 점도 때문에 발생하는 오류를 자동으로 수정하며 최대 정확도 및 신속한 측정을 보장합니다.
- 수용성 용액, 실험실 (유기) 용매
- 황산 용액
- 모터 오일
- 주방 세제
- 시럽
상대 밀도 정의
상대 밀도는 두 가지의 물질의 절대 밀도 간 비율이며 이 때 제수(나눗수)는 기준 물질입니다. 해당 물질을 특정하지 않을 경우 3.98ºC에서의 물로 간주되므로 밀도는 0.999972 g/cm3 또는 999.972 kg/m3입니다. 이 방정식에 따르면 상대 밀도에는 단위가 없습니다.
비중 정의
비중 (SG)은 물질의 밀도와 물의 밀도 간 비율입니다. 온도를 특정하지 않을 경우 3.98ºC에서의 물로 간주되므로 밀도는 0.999972 g/cm3 또는 999.972 kg/m3입니다.
진밀도 또는 절대 밀도 정의
진밀도는 주어진 압력과 온도에서 물질의 질량 및 부피 간 비율이며 진공 상태의 중량에 해당합니다. 진밀도는 디지털 밀도계의 밀도 측정에서도 사용되는 개념입니다.
겉보기 밀도 정의
겉보기 밀도는 분말 및 과립 등 분할된 고체의 속성이며 광산, 식품 그리고 화학 산업에서 종종 사용됩니다. 정의에 따르면 겉보기 밀도는 질량과 부피 간 비율이지만 공기 중의 중량에 해당합니다.
진밀도와 겉보기 밀도 간 차이에 대해 설명하기 위해 당사는 저울 위에 놓인 비중병을 사용합니다. 비중병이 액체로 채워졌을 때 공기의 부력 효과 때문에 진공 상태보다 공기 중에서 더 가볍습니다.
많은 공식적인 밀도 표는 여전히 겉보기 밀도를 기반으로 합니다. 디지털 밀도계는 다양한 단위와 농도로 결과를 제공하므로, 사양을 확인하십시오.
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진공 상태의 질량 = 진밀도 |
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공기 중의 질량 = 겉보기 밀도 |
| 비중 (20°C에서) | 밀도 (20°C에서) |
| 0.746 | 0.745 g/cm3 |
| 0.772 | 0.771 g/cm3 |
| 0.791 | 0.790 g/cm3 |
| 1.000 | 0.998 g/cm3 |
| 1.251 | 1.249 g/cm3 |
| 1.261 | 1.259 g/cm3 |
| 1.484 | 1.481 g/cm3 |
| 13.618 | 13.593 g/cm3 |
다양한 온도에서
| 밀도 (15°C에서) | SG (25°C에서) | 밀도 (25°C에서) |
| 0.752 g/cm3 | 0.747 | 0.745 g/cm3 |
| 0.999 g/cm3 | 1.000 | 0.997 g/cm3 |
| 1.254 g/cm3 | 1.248 | 1.244 g/cm3 |
| 1.486 g/cm3 | 1.480 | 1.476 g/cm3 |
밀도와 질량의 차이점은 무엇입니까?
질량은 물체 또는 액체 내에 얼마나 많은 물질이 존재하는지에 대한 척도이며, 밀도는 특정 부피량에 대해 얼마나 많은 질량이 있는지를 나타냅니다.
예를 들어 10 kg의 강철과 10 kg의 깃털의 질량은 동일하지만 부피가 다르므로 서로 다른 밀도를 가집니다.
샘플을 식별하는 데 밀도를 사용할 수 있는 이유는 무엇입니까?
각 요소는 고유한 밀도를 갖기 때문에 순수한 샘플을 식별하는 데 밀도를 쉽게 사용할 수 있습니다. 측정 후 해당 샘플의 밀도를 조회하여 해당하는 물질을 확인할 수 있습니다.
용액의 밀도는 어떻게 측정됩니까?
예를 들어 용수 내 에탄올 용액을 살펴봅시다.
이미 확인한 대로 20 °C에서 순수의 밀도는 d = 0.9982 g/cm3이며 순수 에탄올의 밀도는 20 °C에서 d = 0.7892 g/cm3입니다. 에탄올/용수의 용액은 용액의 농도에 따라 다른 밀도 값을 가지게 됩니다.
밀도가 압력에 정확하게 정비례합니까?
밀도는 현지 기압에 직접적으로 정비례하지만 온도에 간접적으로 정비례합니다. 일정한 온도에서 압력이 증가하면 밀도가 증가합니다. 여기에서 액체의 밀도와 압력 간의 관계에 대해 자세히 알아보십시오.
밀도 측정의 몇 가지 일반적인 Application은 무엇입니까?
밀도 측정의 몇 가지 Application에는 증류주 내 알코올 농도의 측정, 와인 및 맥주 생산에서 발효 공정 제어, 식품 및 음료 제품 중 중간 및 최종 제품의 Brix(당분 함량) 측정이 포함됩니다. 밀도 및 화학 분야에서의 중유, 파라핀 및 윤활유의 API 비중 등의 기타 농도. 자동차 산업에서의 배터리 산(battery acid) 및 화학 산업에서의 기타 용매, 산 그리고 베이스의 밀도(비중). 마지막으로 화장품, 퍼스널 케어 제품 등에서의 비중 밀도 측정과 같이 제약 산업에 많은 Application이 있습니다. 위의 링크를 클릭하여 당사의 자세한 Application을 읽거나 당사의 전문 지식 라이브러리를 방문하여 귀하의 샘플에 따라 올바른 Application Note를 찾아보십시오.
공기의 밀도는 얼마입니까?
공기의 밀도는 20°C 및 대기압 101.325 kPa (즉, 해수면)에서 0.00120 g/cm3입니다. 대기압은 날씨 조건(비가 오거나 눈이 올 때는 기압이 낮아짐)과 고도(해수면보다 고도가 높을수록 기압이 낮아짐)에 따라 달라집니다. 예를 들어 해발 440 m 높이에서는 대기압(연평균)이 96.12 kPa에 불과하며 평균 공기 밀도는 20°C에서 0.00114 g/cm3입니다.
물의 밀도는 얼마입니까?
물의 밀도는 20°에서 0.99820 g/cm3입니다. 물의 밀도는 온도에 따라 달라집니다. 0°C부터 4°C까지 증가하다가 (이 경우에는 거의 1에 가까움) 4°C 이상의 온도에서 낮아집니다.
디지털 밀도 측정에서의 점도에 영향을 주는 것은 무엇입니까?
샘플의 점도는 디지털 밀도계로 측정되는 밀도에 영향을 미칩니다. 유체와 튜브 벽 사이에 발생하는 전단력이 높을수록 진동 빈도는 느려지고 밀도 값은 더 높게 표시됩니다. 따라서 현대의 디지털 밀도계에는 이러한 영향을 보상하고 정확한 결과를 제시하는 내장형 점도 보정 기능이 탑재되어 있습니다.
제품
Excellence 밀도계
광범위한 응용 분야를 위해 개발된 Excellence 밀도계는 작업 흐름 자동화 및 멀티 파라미터 시스템을 허용합니다. 높은 신뢰성과 정밀도가 보장된 거의 모든 샘플을 측정합니다.
표준 EasyPlus 밀도계
놀랍도록 단순한 사용자 인터페이스를 갖춘 EasyPlus™ 밀도 측정기는 누구나 실험실이나 생산 라인 근처에서 정확한 결과를 얻을 수 있도록 합니다.
휴대용 밀도계
Densito 휴대용 밀도계는 가볍고 사용하기 쉽습니다. 다양한 유형의 샘플을 몇 초 안에 측정합니다.