电子天平应用

密度测量

基于分析天平或精密天平的固体、液体和粘性样品的密度测定。 使用密度组件和天平应用的快速简便过程。

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密度测定是原材料和成品的一个重要质量参数。 有很多技术均可实现固体、粘性和液体材料的准确密度测定,如金属、塑料、化学品、润滑剂和食品。

用于质量控制的密度

密度的变化表明存在原材料变化,可能会对较终产品的功能或质量产生不利影响。 原材料密度测定可用于确认材料的纯度。 如果一种物质参杂了更廉价的替代品,则复合材料的测量密度将与纯正物质不同。

密度可用于确保同质性。 如果生产的零件不是同质的,强度和抗裂性等关键性能属性则可能受影响。 例如,如果内部存在一个很小的气泡,则在受压之后有可能较终导致零件发生故障。 零件随机采样是一种简单且成本高效的持续监测质量的方式。

为什么准确称量至关重要

实验室常用的重量法密度测定有浮力法、位移法和比重瓶法。

较常用的浮力法使用的是阿基米德原理:浸入流体内的物体所损耗的重量等于其取代的流体的重量。 这个古老的原理起源于公元前约200年,到现在仍然精确用于以重量法测定密度。 因此,准确的密度测定很大程度上取决于准确的重量值。

密度天平的工作流程

浮力法 – 实践中的阿基米德原理

阿基米德原理指出,部分或完全沉浸在流体中的物体会受到向上的浮力。 这种浮力的大小等于该物体取代的流体的重量。

密度测量流程图

首先在空气(A)中称量固体,然后在已知密度的辅助液体(B)中称量。 固体的密度ρ可以按照以下方式计算:

ρ = 样品的密度

A = 样品在空气中的质量

B = 样品在辅助液体中的质量

ρ0 = 辅助液体的密度

ρL = 空气密度

必须考虑液体的温度,因为每°C可能会导致0.001到0.1数量级的密度变化,这种影响会在结果小数点后第三位看到。

 

密度方法的适用范围与优缺点

重量法,浮力法

  • 方法:辅助液体烧杯位于平台上或天平下方。

  • 适用范围:固体;液体(带玻璃沉子)

  • 优点:流程快捷 ;灵活的样品尺寸 ;称量仪器已经可用

  • 缺点:温度灵敏性 ;样品必须小心浸入;不得混入气泡

重量法,位移法

  • 方法:辅助液体烧杯位于天平上。

  • 适用范围:膏状物质(带伽马射线球);液体(带玻璃沉子);固体

  • 优点:流程快捷;称量仪器已经可用

  • 缺点:温度灵敏性;需要大量样品

重量法,位移法

  • 方法:指定容量的玻璃烧杯。

  • 适用范围:液体,分散;粉末;细粒

  • 优点:准确方法;称量仪器已经可用

  • 缺点:温度灵敏性;劳动密集型;耗费时间;不得混入气泡

重量法,位移法

  • 方法:振荡管技术。

  • 适用范围:液体;气体

  • 优点:流程快捷;自动密度测定;样品量少

  • 缺点:粘性样品需要粘度修正(现代仪器中可用)

密度的检测标准

密度的测定标准和规范有很多, 较常用的有:

  • ISO1183-1:塑料 — 测定非泡沫塑料密度的方法

  • OIML G 14:根据OIML进行密度测定

  • ASTM D792-00:密度和比重标准测试方法标准

  • GB-T 1033-1986 塑料密度和相对密度试验方

  • GB/T 3850-2015:致密烧结金属材料与硬质合金 密度测定方法

  • ……

 

准确密度测定中存在的问题

气泡

到目前为止,密度测定中较大的错误源头来自样品的有限润湿性。 样品浸没在液体中时,务必要去除样品和设备上附着的所有气泡。 任何残余气泡都会导致浮力效应,不利于密度计算。 (1毫米的气泡会产生0.5毫克的浮力。) 我们建议:

  • 使用增湿剂或有机液体(增加几滴增湿剂对蒸馏水密度的影响可以忽略)。

  • 去除抗溶剂的固体

  • 定期清洁设备

  • 不要用裸手接触要浸没的部分

  • 使用细刷去除顽固气泡

 

温度

固体对环境温度变化一般不敏感,对应的密度变化也无足轻重。 然而,使用辅助液体进行密度测定时,则必须考虑温度。 温度对液体的影响更大,每°C会导致0.1到1‰数量级的密度变化。

这会明显影响到称量结果小数点后第三位的准确性。 为了获得精确的称量结果,我们建议在所有密度测定中始终要考虑辅助液体的温度。 相应的值可在专门的表格中查到。 较重要参考液体(H2O和乙醇)的密度存储在天平中。

称量

如上所述,称量在准确密度测定中扮演着重要角色,因此使用的天平务必满足密度应用的需求。 对于小样品,必须考虑天平的最小称量值-称量小于最小称量值的样品将无法确保达到所需的准确度要求。

数据处理

样品数据、重量值和密度计算的手动抄写非常耗时,容易出错。

 

密度测量

维科美拓的密度测定解决方案

维科美拓密度天平,通过浮力法轻松测定固体及液体密度,与其他方法相比,结果可靠性更高。

维科美拓为用户提供了详细的分步说明,甚至未经过培训的操作人员也可以轻松使用。 更多优势包括:

  • 满足具体过程需求的高灵活性

  • 用于固体和液体的自动密度计算,包含参考液体的温度调节

  • 多种样品的统计评估

  • 包括用户、样品ID、批号、时间和日期等所有结果均可打印。

 

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