Чем мерить плотность жидкости

Определение плотности жидкости

В практике проведения технического анализа на химико-фармацевтических заводах обычно определяют плотность жидкостей с помощью пикнометра или ареометра.

Определение плотности жидкости при помощи пикнометра

Чистый сухой пикнометр (рис. 4) взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем заполняют его дистиллированной водой немного выше метки, закрывают пробкой и помещают в термостат. После 20-минутной выдержки в термостате при температуре 20+-0,1 С уровень воды в пикнометре быстро доводят до метки, отбирая излишек воды пипеткой, капилляром или свернутой полоской чистой неволокнистой фильтровальной бумаги. Пикнометр снова закрывают пробкой, термостатируют еще 10 мин, проверяют соответствие уровня жидкости метке, протирают снаружи досуха чистой мягкой тканью или фильтровальной бумагой и оставляют на 10 мин за стеклом коробки аналитических весов, а затем снова взвешивают. После этого пикнометр освобождают от воды, споласкивают последовательно спиртом и эфиром, затем удаляют остатки эфира продуванием воздуха, заполняют пикнометр испытуемой жидкостью и проводят те же операции, что и с дистиллированной водой.

Относительную плотность жидкости вычисляют по формуле:

Значение 0,0012 надо прибавить к рассчитанной плотности, так как пикнометр перед заполнением жидкости содержал воздух.

Следует обращать внимание на то, чтобы при вытирании пикнометра на его стенках не оставались волокна фильтровальной бумаги или ткани. Нельзя сушить пикнометр путем нагревания. Применение пикнометра позволяет определять относительную плотность с точностью до 0,001.

Плотность жидкости в граммах на 1 мл при температуре 20 С рассчитывают, исходя из массы 1 мл анализируемого вещества, и прибавляют поправку на взвешивание в воздухе в соответствии со следующей таблицей:

Массу 1 мл жидкости определяют делением выраженной в граммах массы в воздухе, заполняющей пикнометр жидкости при 20 С, на объем пикнометра, выраженный в миллилитрах. Объем пикнометра устанавливают аналогично описанному выше, исходя из того, что 1 л воды при 20 С имеет массу 997,18 г.

Определение плотности жидкости ареометром

Плотность жидкости может быть приближенно (с точностью до 0,01) определена с помощью ареометра. Этот метод находит широкое практическое применение при определении относительной плотности серной, азотной и соляной кислот, этилового спирта и др. Достоинствами этого метода являются быстрота определения и возможность использования для анализа вязких жидкостей. К недостаткам метода, помимо невысокой точности, следует отнести необходимость использования относительно большого количества анализируемой жидкости.

Ареометр (рис. 5) представляет собой стеклянный тонкостенный цилиндрический сосуд, расширяющийся внизу и имеющий на конце стеклянный резервуар, заполненный дробью, реже ртутью. В верхней части ареометра имеется шкала с делениями, соответствующими относительной плотности жидкости, и указанием температуры, при которой следует производить определение. Имеются ареометры для жидкостей легче и тяжелее воды, для серной кислоты, едких щелочей, а также ряд специальных ареометров для измерения плотности спирта (спиртометр), молока (лактометр) и др. Для повышения точности измерения промышленность выпускает наборы ареометров, шкалы которых охватывают определенный диапазон плотностей.

Как правило, градуировку ареометров производят при 20 С и относят к плотности воды при 4 С, поэтому показания шкалы дают величину d. Если в соответствии с указаниями стандарта температура анализируемой жидкости отличается от температуры, указанной на шкале ареометра, то следует внести поправку на разницу температур.

Испытуемую жидкость помещают в цилиндр емкостью не менее 0,5 л и при температуре жидкости 20 С осторожно опускают в нее чистый сухой ареометр. Погружать ареометр в жидкость следует осторожно, не выпуская его из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает. При этом ареометр должен находиться в центре цилиндра и ни в коем случае не касаться стенок и дна сосуда. Отсчет производят по делениям шкалы ареометра через 3-4 мин после погружения по нижнему мениску жидкости. В случае определения плотности темноокрашенных жидкостей отсчет производят по верхнему мениску. После определения ареометр моют, вытирают и убирают в специальный футляр.

Источник

Как определить плотность жидкости

После того, как вы определили и записали объем жидкости (V), поставьте снова эту емкость на весы, только что теперь она будет с жидкостью. Запишите новую массу и обозначьте ее m2. Зная массу пустого сосуда m1 и полного сосуда m2, определите массу жидкости m по формуле: m = m2 – m1. Теперь можно переходить непосредственно к определению плотности ро:

где m и V – масса и объем жидкости, найденные выше.

Помните, что объем жидкости измеряется, как правило, в килограммах на метр кубический или в граммах на сантиметр кубический. Поэтому переводите измеренные величины к одной или второй стандартной системе единиц измерения. Например:

1 миллилитр = 1 кубический сантиметр

1000 литров = 1 кубический метр

1 килограмм = 1000 грамм

Если сосуд с жидкостью достаточно большой, но вы знаете массу пустого сосуда m1 и массу наполненного сосуда m2, то можно поступить следующим образом. Сначала найдите массу жидкости в сосуде по формуле m = m2 – m1. Затем с помощью линейки или рулетки измерьте геометрические размеры сосуда: для прямоугольных сосудов измерьте высоту, ширину и длину, а для цилиндрических – диаметр и высоту. Для нахождения объема прямоугольного сосуда воспользуйтесь формулой:

где a – ширина, b – длина, h – высота сосуда.

Для нахождения объема цилиндрического сосуда возьмите формулу:

где pi – число Пи, равное 3,14, d – диаметр сосуда, h – его высота (высота уровня жидкости).

После нахождения объема найдите плотность жидкости, как и в предыдущем случае, по формуле ро = m / V.

Источник

Что такое плотность?

Все, что нужно знать об измерении плотности

Измерение плотности

Определения, формулы, факторы влияния, приборы, разница между плотностью и относительной плотностью и многое другое

Измерение плотности используется для контроля чистоты и концентрации образца, получения информации о его составе. Измерение плотности незаменимо в различных отраслях для обеспечения качества сырья и готовых продуктов.

Например, плотность сверхчистой воды при +20,00 °C составляет 0,998203 г/см 3 : отклонение от этого значения (с учетом допусков) означает, что в воде присутствуют примеси.

На этой странице представлена базовая информация об измерении плотности.

Перейдите в один из следующих разделов, чтобы узнать больше о плотности жидкостей.

1. Подробнее о плотности

Что такое плотность?

Плотность — это физический параметр, соответствующий массе определенного объема образца. Он зависит от плотности расположения молекул вещества в пространстве. Плотность обычно обозначается греческой буквой ρ («ро»). Кроме того, для обозначения часто используется латинская буква d.

Вы когда-нибудь задумывались о том, почему нефть остается на поверхности воды при разливе?

Расслоение жидкостей происходит из-за разности плотностей. На изображении представлены типовые значения плотностей.

A — масло для ламп (0,80 г/ см 3 )
B — протирочный спирт (0,87 г/см 3 )
C — растительное масло (0,91 г/ см 3 )
D — вода (0,99 г/ см 3 )
E — средство для мытья посуды (1,33 г/см 3 )
F — мёд (1,36 г/ см 3 )

2. Как измерить плотность жидкости

В таблице ниже приведены различные методы измерения, их преимущества и недостатки.

Manual to Digital Density Measurement

Использование пикнометра для определения плотности

Посмотрите видеоролик и узнайте, правильно ли вы используете пикнометр для измерения плотности. Мы также сопоставим результаты, полученные с помощью пикнометра и цифрового плотномера.

3. Факторы, влияющие на определение плотности

a) Температура

Расстояние между атомами молекулы зависит от температуры. С увеличением температуры увеличивается интенсивность колебаний, атомы располагаются дальше и значение плотности уменьшается.

Молекула при определенной температуре
(малое расстояние)

Та же молекула при повышении температуры
(расстояние увеличивается)

При повышении температуры объем увеличивается, а плотность уменьшается. При уменьшении температуры объем уменьшается и плотность увеличивается. Масса вещества при этом не изменяется.

Единственное исключение — жидкая вода, которая достигает максимума плотности при +3,98 ºC. Выше этой температуры объем воды увеличивается, и плотность уменьшается. При остывании воды происходит обратный процесс.

Примечание. Связь между температурой, объемом и плотностью нелинейна: она зависит от удельной теплоемкости, теплоты испарения и других характеристик вещества.

b) Пузырьки воздуха и примеси

Если в жидкости есть хотя бы один пузырек воздуха, результат измерения плотности может сильно измениться. Такой же эффект дают и примеси.

Например, для расчета значения плотности при использовании стеклянного пикнометра измеряется масса образца. Если в образец попал пузырек воздуха или какое-то инородное включение (например, из-за недостаточной очистки), результат взвешивания будет неправильным. Это приведет к получению неправильного значения плотности.

c) Давление воздуха на жидкость

В городе Мехико на высоте 3930 метров над уровнем моря давление ниже, чем в Рио-де-Жанейро на уровне моря (на высоте 0 метров). Давление воздуха напрямую связано с высотой над уровнем моря.

Так как газы и жидкости подвижны, необходимо учитывать следующие факты:

При измерении плотности с помощью ручных приборов (например, пикнометра) давление воздуха не учитывается.

Современные цифровые плотномеры имеют встроенный барометр (датчик давления) для определения давления в точке проведения анализа. Расчет опорного значения плотности воздуха выполняется автоматически. Это значение важно по двум причинам:

d) Вязкость

Если вещество вязкое, выше ли его плотность, чем у менее вязкого вещества?

Вязкость характеризует сопротивление жидкости перемещению. Это так называемая густота жидкости, и она не связана с плотностью напрямую.

Однако вязкость может влиять на результат измерения плотности при использовании отдельных методов.

e) Относительная плотность, удельный вес, истинная плотность: физический смысл этих понятий и их отличия

Определение относительной плотности

Определение удельного веса

Истинная плотность и определение абсолютной плотности

Истинная плотность определяется как отношение массы вещества к его объему при определенных значениях давления и температуры. Масса вещества измеряется в вакууме. Это определение используется при измерении с помощью цифрового плотномера.

Определение объемной плотности

Объемная плотность используется для сыпучих веществ, например порошков или гранул. Этот параметр часто применяется в горнодобывающей, пищевой и химической промышленности. Объемная плотность определяется как отношение массы к объему, но при измерении в воздухе.

Для демонстрации разницы между истинной и объемной плотностью на весы помещен пикнометр. Наполненный жидкостью, он весит в воздухе меньше, чем в вакууме, из-за воздействия выталкивающей силы воздуха.

Многие справочные таблицы плотности до сих пор основаны на объемной плотности. Цифровой плотномер позволяет получать результаты в различных единицах измерения и концентрации, см. характеристики прибора.

f) Как получить достоверные результаты с помощью цифрового плотномера: пять элементов успешного измерения

Для получения точных результатов измерения плотности необходимо принять определенные меры, чтобы избежать ошибок в процессе работы. Ниже приведены рекомендации для успешного определения плотности.

Этап 1. Определение типа образца и его подготовка

Перед началом измерения важно определить необходимые меры предосторожности в соответствии с типом образца.

Образцы, содержащие растворенный газ

Неоднородные образцы и суспензии

Этап 2. Тестирование плотномера

Необходимо регулярно проверять рабочие характеристики системы с помощью измерения для образца с точно известной плотностью (сверхчистая вода или стандарт жидкости). Эта процедура называется тестированием, калибровкой или проверкой. По завершении тестирования необходимо сравнить измеренное значение с известной номинальной плотностью образца.

Источник

Как пользоваться автомобильным ареометром

Калькулятор расчета времени разряда аккумулятора

Время разряда аккумулятора авто | Онлайн калькулятор расчета

Ареометр — это прибор, что измеряет плотности жидкостей. Автовладельцы могут применять его в двух случаях. Первый — для проверки плотности электролита, чтобы узнать состояние АКБ. Второй — узнать плотность антифриза. От этого параметра зависит температура замерзания охлаждающей жидкости.

Ареометры для электролита и антифриза могут быть как универсальными, так и отдельными приборами. При обслуживании автомобиля своими руками вы должны знать как правильно пользоваться каждым из них в том или ином случае.

Как пользоваться ареометром и зачем он нужен?

Ареометр работает на основе принципа Архимеда. Его применяют, чтобы узнать плотность любых жидкостей. В зависимости от того, какой материал проверяется, внутри прибора наносится соответствующая шкала. Для автовладельца главное разобраться с показаниями шкалы отвечающей за плотность антифриза и электролита. Эти две жидкости с разными плотностями, поэтому им нужны разные шкалы для измерений.

Пример ареометра с тремя шкалами

Плотности электролита АКБ и антифриза измеряются в г/см³, поэтому чаще всего шкала проградуирована именно в этих единицах. Но иногда приборы могут быть размечены и в кг/м³. Также в некоторых устройствах шкала для антифриза может быть сразу размечена в градусах Цельсия, которые указывают температуру замерзания жидкости. Если нет, нужно пользоваться таблицей зависимости температуры от плотности, которую вы найдете ниже, в соответствующем разделе.

Сам по себе ареометр состоит из тонкой стеклянной или пластиковой трубки, запечатанной с обеих сторон, и с градуированной шкалой внутри. Один конец трубки имеет форму шара или луковицы и в нем находится груз из мелкой металлической дроби. Груз заставляет прибор плавать вертикально в жидкости как поплавок.

Для удобства работы с опасными жидкостями, лучшие автомобильные ареометры имеют более безопасную конструкцию. У них есть второй цилиндр (стеклянный или пластиковый), который выполняет роль колбы — используя грушу в него набирается жидкость для измерения, а внутри его уже сам ареометр. В результате ареометр плавает внутри колбы, не касаясь ее стенок, и измеряет плотность вещества. Груша позволяет также безопасно вернуть набранную жидкость обратно, в АКБ или расширительный бачок антифриза. Также такая конструкция позволяет измерить плотность жидкостей, в которые технически сложно поместить ареометр.

Существуют цифровые ареометры, но они редко используются автовладельцами, потому что в разы дороже аналоговых приборов.

Как мерить ареометром

Сначала сожмите грушу ареометра и поместите прибор в жидкость. Плавно отпуская грушу, наполните колбу измеряемым веществом. Немного покрутите ареометр, чтобы удалить пузырьки воздуха. Держите прибор вертикально и дождитесь пока ареометр внутри остановится на одном месте. Важно, чтобы при этом он не касался стенок колбы! Отметка, на которой уровень жидкости совпадает со шкалой ареометра — и есть значение плотности этой жидкости.

Измерение плотности ареометром важно проводить при температуре около 20 градусов. Если температура измеряемого вещества отличается, то нужно скорректировать показания, в соответствии с таблицей ниже.

Если у вас остались вопросы как пользоваться ареометром, посмотрите эти видео:

Для чего нужен ареометр и как им пользоваться

Важно учитывать, что на точность измерений ареометра влияет несколько факторов.

Как пользоваться ареометром для аккумулятора

Кроме универсальных ареометров с грушей, для электролитов используются отдельные приборы, только для этой жидкости. Это такие модели как Вымпел АР-02 5002, Heyner Premium 925 010, JTC 1041, Орион АР-2, Sparta 549125.

Ориентировка по цветовой разметке ареометра

Часто у ареометров кроме обычной шкалы есть еще и цветовая разметка — например, зеленый обозначает нормальный уровень, красный — очень низкий, и т.п.

Автомобильный ареометр позволяет измерить плотность электролита АКБ и таким образом определить что делать дальше: либо сколько нужно долить воды, либо сколько добавить кислоты.

В случае с электролитом измерения усложняются его прозрачностью. Поэтому лучше сначала опустить глаз ниже поверхности электролита, а затем медленно поднимать взгляд до тех пор, пока поверхность в виде эллипса не станет прямой линией. Точка, в которой находится линия на шкале ареометра и будет показанием ареометра.

Проверка плотности аккумулятора ареометром в домашних условиях

Процесс правильного использования ареометра для измерения плотности электролита в автомобильном аккумуляторе.

Алгоритм действий для измерения плотности электролита ареометром с грушей следующий:

Зависимость уровня зарядки от плотности электролита — в таблице ниже.

Как пользоваться ареометром для аккумулятора с палочками

Как выглядит ареометр с палочками внутри

Существуют также ареометры особой конструкции — с “палочками” внутри. Смысл их работы в том, что при наполнении емкости электролитом всплывает пластиковая палочка, соответствующая определенной плотности. Маркировка нанесена на корпус, напротив каждой палочки (поплавка).

Но судя по отзывам, это не очень надежный в работе прибор — палочки всплывают не всегда или всплывают сразу несколько из них на разную высоту (самая легкая выше всех). Из-за чего трудно сориентироваться какая же на самом деле плотность проверяемого электролита.

Есть правда несколько вариантов такого ареометра для аккумулятора с полосками, один с цветными (от белой — 1.19 и до зеленой — 1.27 и далее красной и коричневой, когда плотность выше чем надо), а второй с поплавками одинакового цвета. Они всплывают не по одной, а сразу несколько (если четыре всплывает то нормальная плотность).

Как измерить плотность антифриза ареометром

Одна из важных характеристик антифриза — это его температура замерзания, которая актуальна для работы охлаждающей системы зимой. Температура замерзания зависит от плотности, а точнее от удельного веса этиленгликоля (или пропиленгликоля) в составе охлаждающей жидкости. Ареометр позволяет определить плотность вещества и определить при какой температуре антифриз замерзнет.

Таблица взаимной зависимости этих двух параметров представлена в таблице ниже.

Процесс измерения плотности охлаждающей жидкости при помощи ареометра

Алгоритм измерений плотности антифриза ареометром следующий:

Пользоваться шкалой ареометра можно разному, в зависимости от того какая на ней нанесена разметка. Если ваш ареометр размечен в г/см³, то запишите результат измерений и по таблице определите температуру замерзания антифриза. Если же на ареометре нет показателя плотности, а только цветовая разметка с градусами Цельсия, то просто зафиксируйте итоговый результат.

Источник