Оборудование
При загрузке меню произошла ошибка. Пожалуйста, перезагрузите страницу.
Отрасли
При загрузке меню произошла ошибка. Пожалуйста, перезагрузите страницу.
Сервис
При загрузке меню произошла ошибка. Пожалуйста, перезагрузите страницу.
Полезная информация
При загрузке меню произошла ошибка. Пожалуйста, перезагрузите страницу.
О компании
При загрузке меню произошла ошибка. Пожалуйста, перезагрузите страницу.
Адреса и телефоны

Определение плотности с помощью весов

Измерение плотности жидкостей и твердых тел при помощи лабораторных весов

Для определения плотности твердых веществ лучше всего подходят методы измерения выталкивающей силы и вытеснения, основанные на законе Архимеда. В обоих методах используется жидкость с известной плотностью, которая не вступает в реакцию с образцом, но тщательно смачивает его. В жидкость можно добавить смачивающий реагент.

Встроенное приложение на весах предоставляет пошаговые инструкции. В весах серии Excellence запрограммированы рабочие процессы для пяти различных методов определения плотности. В весах начального и базового уровней заданы рабочие процессы для двух методов.

Помимо комплекта для измерения плотности, требуется дополнительное стеклянное грузило объемом 10 мл. Плотность рассчитывают по разности массы грузила в воздухе и в жидкости. В качестве альтернативы можно использовать пикнометр или цифровой плотномер.

Корзинку из комплекта для измерения плотности можно перевернуть так, чтобы более легкие образцы удерживались в жидкости и не всплывали на поверхность. Если воздействие выталкивающей силы на корзинку слишком велико, поместите дополнительный вес на верхнюю грузоприемную чашку комплекта и повторите процедуру измерения. Также можно использовать другую контрольную жидкость с меньшей плотностью.

Добавьте в контрольную жидкость несколько капель смачивающего реагента. Оставьте ее на ночь, чтобы вышел весь растворенный газ. Используйте мягкую кисть для очистки образца и комплекта от пузырьков.

На точность измерения плотности влияет допуск метода (влияние пузырьков и т. д.), точность измерения температуры и взвешивания. Каждое измерение на ЛЮБЫХ весах характеризуется неопределенностью. Понимание источника этой неопределенности — залог точных результатов взвешивания. Точность прибора для взвешивания определяется не его дискретностью, а воспроизводимостью и минимальной массой нетто образца.

Чтобы выбрать подходящие весы, нужно знать наименьшую массу, которую планируется взвешивать, и необходимую точность результатов (то есть допуски).

Международный стандарт взвешивания МЕТТЛЕР ТОЛЕДО GWP^{^®} помогает подобрать правильные весы с учетом специфики применения. Бесплатную рекомендацию по весам можно получить у местного представителя МЕТТЛЕР ТОЛЕДО. Определите, отвечают ли имеющиеся весы вашим требованиям к качеству.

GWP Recommendation

Согласно стандарту ISO 1183-1, необходимы весы с дискретностью 0,1 мг или ниже, при этом желательно, чтобы масса образца составляла не менее 1 г. С точки зрения минимальной массы нетто взвешивание образцов массой не менее 1 г на весах с дискретностью 0,1 мг выполнять допустимо. Однако помимо необходимой точности весов следует учитывать и технологические допуски процессов. Бесплатная услуга МЕТТЛЕР ТОЛЕДО GWP^{^®} Recommendation поможет подобрать весы для конкретной задачи.

GWP Recommendation

Процедура измерения плотности состоит из нескольких этапов. Иногда приходится некоторое время ждать, пока показания стабилизируются. Поэтому можно легко растеряться, особенно при одновременном выполнении нескольких задач. Встроенное приложение на весах предоставляет пошаговые инструкции. Каждую инструкцию необходимо подтверждать, нажимая кнопку «OK», поэтому оператор всегда знает, на каком этапе находится.

Подключите сканер штрихкода к весам, чтобы быстро и без ошибок считывать такие метаданные, как идентификатор образца, номер партии, номер заказа и т. д. При помощи принтеров МЕТТЛЕР ТОЛЕДО серии P-50 можно распечатывать эти метаданные, результаты, а также дату и время измерения.

При проведении серии определений плотности используйте функцию статистики на весах МЕТТЛЕР ТОЛЕДО. Она быстро построит тренды для данных и поможет принять правильные решения в процессе работы.

В весы XPR, XSR, MS-TS, ML-T и ME-T встроена база данных со значениями плотности часто используемых эталонных жидкостей. Значение плотности корректируется исходя из вводимой температуры.

Приложение для анализа плотности на весах XPR, XSR и MS-TS делает все вычисления за пользователя. Достаточно только ввести температуру и выбрать используемую контрольную жидкость. Весы записывают значения массы и автоматически вычисляют плотность.

Приложение для анализа плотности на весах MS-TS, ML-T и ME-T помогает создать отчет о сериях измерений. Отчет можно распечатать или сохранить на USB-накопителе. Весы XPR и XSR в сочетании с программным обеспечением LabX имеют более гибкие настройки. Отчеты можно дополнять графиками и диаграммами и отправлять прямо в систему LIMS или ERP.

Описание
Применение
Публикация
Другие продукты
Подробнее

Плотность образца — важный показатель качества сырья и готовой продукции. Существуют различные способы точного определения плотности твердых, вязких и жидких материалов, таких как металлы, пластмассы, химические вещества, смазочные материалы и продукты питания.

Определение плотности для контроля качества

Неоднородность сырья, на которую указывает изменение плотности, может пагубно сказаться на качестве конечного продукта. Путем измерения плотности сырья проверяют чистоту материала. Если вместо указанного вещества в состав входит более дешевый заменитель, измеренная плотность смеси будет отличаться от плотности чистого вещества.

Показатели плотности также используют для проверки однородности. Если изготовленная деталь не будет однородной, ухудшатся такие важные ее характеристики, как прочность и сопротивление растрескиванию. Например, пузырек воздуха внутри детали может привести к ее поломке при нагрузке. Проверка деталей методом случайной выборки — простой и экономичный способ контроля качества в процессе производства.

Почему так важно точное взвешивание

В лаборатории гравиметрическое определение плотности проводят с помощью методов, основанных на законе Архимеда (ареометрический метод), принципе вытеснения и использовании пикнометра.

Самый распространенный метод измерения плотности основан на действии выталкивающий силы, возникающей согласно закону Архимеда: тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость. Этот древний принцип, предложенный приблизительно в 200 г. до н. э., и сегодня служит для гравиметрического определения плотности. В этом методе точность результатов напрямую зависит от точности взвешивания.

Перейдите в один из следующих разделов, чтобы узнать больше:

Процедура измерения и возможные проблемы
Решения МЕТТЛЕР ТОЛЕДО
Часто задаваемые вопросы

Процедура определения плотности твердых веществ

Ареометрический метод: закон Архимеда в действии

Согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в жидкость частично или полностью, действует выталкивающая сила, направленная вверх. Величина этой силы равна
весу жидкости, вытесняемой телом.

Твердое вещество взвешивают в воздухе (A), а затем во вспомогательной жидкости (B) с известной плотностью. Плотность твердого тела ρ можно рассчитать следующим образом:

Calculation formula for density in solid sample

ρ = плотность образца;

A = масса образца в воздухе;

B = масса образца во вспомогательной жидкости;

ρ₀ = плотность вспомогательной жидкости;

ρ_L = плотность воздуха.

Необходимо учитывать температуру жидкости, поскольку ее колебания могут изменять плотность на величину от 0,001 до 0,1 на один градус Цельсия. Изменения
проявляются в третьем знаке после запятой.

	Гравиметрический метод, выталкивающая сила	Гравиметрический метод, вытеснение	Пикнометр	Цифровой плотномер
Методы	Стакан для вспомогательной жидкости стоит на грузоприемной платформе или располагается под весами	Стакан для вспомогательной жидкости стоит на весах	Стеклянный сосуд определенного объема	Осциллирующая трубка
Образцы	Твердые вещества Жидкости (со стеклянным грузилом)	Пастообразные вещества (сферическое грузило из металла) Жидкости (со стеклянным грузилом) Твердые вещества	Жидкости, взвеси Порошок Гранулы	Жидкости Газы
Преимущества	Быстрый процесс Гибкость в отношении размера образца Можно использовать уже имеющиеся весы	Быстрый процесс Можно использовать уже имеющиеся весы	Точный метод Можно использовать уже имеющиеся весы	Быстрый процесс Точный контроль температуры элементами Пельтье Автоматическое измерение плотности Образцы малого объема
Недостатки	Чувствительность к температуре Необходимо тщательное увлажнение образца Не должно быть воздушных пузырьков	Чувствительность к температуре Требуется большой объем образца	Чувствительность к температуре Трудоемкость Требует времени Не должно быть воздушных пузырьков	Вязкие образцы требуют внесения поправки на вязкость (функция доступна в современных приборах)

Если известны масса и объем образца (твердого вещества или жидкости), его плотность можно рассчитать по формуле:

Calculation of density by mass and volume

Проблемы при определении объема

Точно взвесить образец достаточно просто, но при определении объема могут возникнуть затруднения.

Выталкивающая сила

Метод гидростатического взвешивания (использующий закон Архимеда) решает проблему определения объема, поскольку он предполагает взвешивание образца в двух разных средах (в воздухе и в жидкости). Таким образом, в обоих случаях объем можно считать постоянным.

Вытеснение

В простой версии метода на основе измерения вытеснения объем твердого тела определяют по увеличению уровня жидкости, в которую опускают образец.
И наоборот, путем погружения объекта с известным объемом в жидкость с неизвестной плотностью можно определить разницу в массе (в воздухе и в жидкости) для дальнейшего расчета плотности жидкости.

Пикнометр

Пикнометр — специальная стеклянная колба, как правило, известного объема. Чаще всего его применяют для определения плотности жидкостей. Пикнометр сначала взвешивают пустым, а затем заполняют исследуемой жидкостью. Плотность образца вычисляется как разность результатов взвешивания (то есть масса образца), деленная на объем пикнометра.
Пикнометр также применяют для определения плотности порошков или гранул.

Цифровой плотномер

Полая стеклянная трубка совершает свободные колебания с определенной частотой. При наполнении трубки частота ее колебаний изменяется: чем больше масса образца, тем ниже частота. Цифровые плотномеры измеряют частоту и преобразуют ее в плотность.

В следующей таблице приведено сравнение этих четырех методов.

	Гравиметрический метод, выталкивающая сила	Гравиметрический метод, вытеснение	Пикнометр	Цифровой плотномер
Методы	Стакан для вспомогательной жидкости стоит на грузоприемной платформе или располагается под весами	Стакан для вспомогательной жидкости стоит на весах	Стеклянный сосуд определенного объема	Осциллирующая трубка
Образцы	Твердые вещества Жидкости (со стеклянным грузилом)	Пастообразные вещества (сферическое грузило из металла) Жидкости (со стеклянным грузилом) Твердые вещества	Жидкости, взвеси Порошок Гранулы	Жидкости
Принцип измерения для твердых образцов	Образец взвешивают один раз в воздухе и один раз при погружении во вспомогательную жидкость с известной плотностью. Плотность твердого образца можно определить по известной плотности жидкости и двум значениям массы. ρ = плотность образца; A = масса образца в воздухе; B = масса образца во вспомогательной жидкости; ρ0 = плотность вспомогательной жидкости; ρL = плотность воздуха.	Вспомогательную жидкость с известной плотностью взвешивают до и после погружения образца (для непосредственного измерения разности масс можно использовать тару). По разности масс и плотности жидкости можно определить объем образца. На основании объема и массы образца рассчитывают его плотность	Пикнометр сначала взвешивают пустым, а затем заполненным жидкостью с известной плотностью. В очищенный и высушенный пикнометр добавляют порошок. Затем сосуд взвешивают для определения массы порошка. После этого пикнометр заполняют той же жидкостью, причем порошок не должен в ней растворяться. Сосуд снова взвешивают. Затем определяют массу вытесненной жидкости и рассчитывают плотность порошка.	н/д
Принцип измерения для жидких образцов	Контрольное тело с известным объемом (стеклянное грузило) взвешивают один раз в воздухе и один раз в жидкости с неизвестной плотностью. Плотность жидкого образца можно определить по известному объему контрольного тела и двум значениям массы. ρ = плотность жидкого образца; α = поправочный коэффициент для учета выталкивающей силы воздуха (0,99985); A = масса контрольного тела в воздухе; B = масса контрольного тела в жидкости; V = известный объем контрольного тела; ρL = плотность воздуха.	Массу жидкости с неизвестной плотностью измеряют до (тарирование) и после погружения контрольного тела (металлической сферы или стеклянного грузила). По разности масс и известному объему контрольного тела можно определить плотность жидкого образца	Пикнометр сначала взвешивают пустым, а затем заполненным жидким образцом. Плотность жидкости вычисляется как разность результатов взвешивания, деленная на объем пикнометра.	Образец заливают в полую U-образную стеклянную трубку в приборе. Плотность образца определяется измерением частоты вибрации трубки. Чем ниже частота вибрации, тем выше плотность образца.

Определение плотности жидкостей с помощью цифровых плотномеров

Если необходимо измерять не только плотность, обратите внимание на цифровые плотномеры. Они быстро и точно определяют плотность, удельный вес и другие связанные характеристики жидких образцов (долю спирта, градусы Брикса, градусы API).

Стандарты плотности

Существует много стандартов и нормативов для определения плотности твердых образцов. Вот некоторые из них:

ISO 1183-1. Пластмассы. Методы определения плотности непористых пластмасс.
OIML G 14. Руководство по измерению плотности.
ASTM-D-792. Стандартный метод определения плотности и удельного веса.

Стандарт ISO 1183-1 предписывает использовать аналитические весы с четырьмя десятичными разрядами.

Путаница с объемной плотностью

Объемная плотность — это мера того, сколько частиц, частей или кусочков содержится в измеренном объеме. Объемная плотность не является свойством самого материала. Эта величина включает пустоты между частицами или объектами, а также пустоты внутри самих объектов. Объемная плотность может изменяться при работе с материалом. Например, при встряхивании контейнера детали внутри него оседают, и общая объемная плотность увеличивается.

Необходима помощь?

Плотность — очень важный показатель качества сырья и готовой продукции. Существует множество факторов, которые необходимо учитывать, чтобы получать точные результаты измерений. Если вам нужна помощь при определении плотности, в выборе подходящих весов или комплекта для измерения плотности, обратитесь к экспертам МЕТТЛЕР ТОЛЕДО.
Свяжитесь с нашими специалистами!

Проблемы при измерении плотности твердых образцов

Сохранение точности при измерении плотности твердых образцов

Пузырьки

Безусловно, самый большой источник ошибок при измерении плотности — ограниченная смачиваемость образца. При погружении образца в жидкость крайне важно избавиться от всех пузырьков, которые прилипают к образцу и поверхностям оборудования. Любые оставшиеся пузырьки увеличивают выталкивающую силу и искажают расчет. (Пузырек диаметром 1 мм создает выталкивающую силу 0,5 мг.) МЕТТЛЕР ТОЛЕДО рекомендует:

Пользуйтесь смачивающим реагентом или органическими жидкостями (изменением плотности дистиллированной воды при добавлении пары капель смачивающего реагента можно пренебречь).
Обезжиривайте твердые вещества, стойкие к действию растворителей.
Регулярно очищайте оборудование.
Не прикасайтесь к погружаемым компонентам голыми руками.
Используйте тонкую кисть для удаления оставшихся пузырьков воздуха.

Температура

Твердые вещества обычно настолько нечувствительны к колебаниям окружающей температуры, что соответствующее изменение их плотности пренебрежимо мало. Однако поскольку в измерении участвует вспомогательная жидкость, температуру необходимо учитывать. На жидкости температура оказывает большее влияние и вызывает изменение плотности от 0,1 до 1 ‰ на 1 °C.

Этот эффект заметен уже в третьем знаке после запятой. Для получения точных результатов рекомендуем во всех измерениях плотности всегда учитывать температуру вспомогательной жидкости. Эти значения можно найти в специальных справочных таблицах. Значения плотности наиболее важных эталонных жидкостей (H₂O и этанола) хранятся в памяти весов.

Взвешивание

Как было сказано выше, взвешивание играет значимую роль в точном определении плотности, поэтому важно использовать подходящие весы. Из-за небольшой массы образцов необходимо учитывать ограничения прибора по минимальной массе нетто. Если масса взвешиваемого образца меньше этого значения, нужный уровень точности не может быть гарантирован.

Обработка данных

Ручная регистрация данных образца, значений массы и расчет плотности также занимают много времени и могут сопровождаться ошибками.

Решение МЕТТЛЕР ТОЛЕДО для определения плотности образцов гравиметрическим способом

На большинстве аналитических и технических весов МЕТТЛЕР ТОЛЕДО с дискретностью 1 мг или выше можно определять плотность ареометрически при помощи специального комплекта, который устанавливается за пару минут.

Определение плотности твердых веществ с помощью весов — простая и удобная процедура. Она дает более точные результаты, чем другие методы, в которых объем образца определяется независимо от его массы. Для выполнения этой процедуры не нужно приобретать специализированное оборудование — достаточно установить на стандартные лабораторные весы комплект для измерения плотности. Это делает покупку такого комплекта очень рентабельной. При помощи комплекта с дополнительным стеклянным грузилом известного объема можно определять плотность жидких образцов.

Встроенное приложение для измерения плотности предоставляет пошаговые инструкции, которые упрощают анализ даже для начинающих операторов. Преимущества комплекта:

гибкая адаптация к особенностям процессов;
автоматические расчеты плотности твердых веществ и жидкостей, включая компенсацию изменений температуры контрольной жидкости;
статистическая оценка нескольких образцов;
все результаты, включая данные пользователя, идентификатор образца, номер партии, дату и время, можно распечатывать либо сохранять на USB-накопителе.

Измерение плотности крупных образцов

Для анализа больших образцов, которые не помещаются в комплект для измерения плотности, МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает оснастить технические весы с дискретностью 0,1 и 0,01 г специальным крюком. Принцип измерения плотности остается таким же: образец взвешивают в воздухе, затем в контрольной жидкости.

Видео «Определение плотности на практике»

Посмотрите, насколько просто измерять плотность на лабораторных весах МЕТТЛЕР ТОЛЕДО. Комплект для измерения плотности предназначен для анализа твердых, жидких, пористых и вязких веществ. Благодаря пошаговым инструкциям и автоматическим вычислениям процедура становится простой.

Измерение плотности для контроля качества пластмасс

Рекомендации по применению: «Простое измерение плотности для обеспечения стабильного качества пластмасс»

Измерение плотности необходимо для обеспечения стабильного качества пластмасс. Из рекомендаций по применению, подготовленных МЕТТЛЕР ТОЛЕДО, вы узнаете, как легко определить плотность пластмассовых деталей, используя комплект для измерения плотности и встроенное приложение на аналитических весах МЕТТЛЕР ТОЛЕДО MS-TS, ML-T или ME-T.

Расширенное управление данными и безопасность процессов

LabX Software connects all instruments

Используя весы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО серии Excellence и программное обеспечение LabX, можно добиться точного управления данными и высокой безопасности процессов. Аналитические и технические весы Excellence можно дополнить специальным комплектом для измерения плотности. Программное обеспечение LabX проконтролирует выполнение стандартной рабочей процедуры. ПО LabX регистрирует все значения массы, выполняет все вычисления и безопасно сохраняет все результаты в централизованной базе данных. Все данные, связанные с измерением плотности, можно напрямую передавать во внутреннюю систему управления данными предприятия.