KERN & Sohn GmbH
Ziegelei 1
D-72336 Balingen
E-mail: info@kern-sohn.com
Tel.: +49-[0]7433- 9933-0
Faks: +49-[0]7433-9933-149
Internet: www.kern-sohn.com
Instrukcja obsługi
Zestaw do oznaczania gęstości dla
wag analitycznych KERN ABJ / ABS
KERN ABS-A02
Wersja 1.0
04/2010
PL
ABS-A02-BA-pl-1010
PL
KERN ABS-A02
Wersja 1.0 04/2010
Instrukcja obsługi
Zestaw do oznaczania gęstości dla wag analitycznych
KERN ABJ / ABS
Spis treści:
1 WPROWADZENIE.......................................................................................................................... 3
1.1 ZAKRES DOSTAWY .................................................................................................................... 3
2 ZASADA OZNACZANIA GĘSTOŚCI ............................................................................................ 5
2.1 WIELKOŚCI WPŁYWAJĄCE I ŹRÓDŁA BŁĘDÓW .............................................................................. 6
3 INSTALACJA ZESTAWU DO OZNACZANIA GĘSTOŚCI........................................................... 7
4 OZNACZANIE GĘSTOŚCI CIAŁ STAŁYCH ................................................................................. 9
4.1 AKTYWACJA FUNKCJI ................................................................................................................ 9
4.2 WPROWADZANIE „GĘSTOŚCI CIECZY POMIAROWEJ” .................................................................. 10
4.3 POMIAR „GĘSTOŚCI CIAŁA STAŁEGO”........................................................................................ 11
4.3.1 Oznaczanie gęstości ciał stałych o gęstości mniejszej niż 1 g/cm3................................. 11
5 OZNACZANIE GĘSTOŚCI CIECZY ............................................................................................ 12
5.1 AKTYWACJA FUNKCJI .............................................................................................................. 12
5.2 OZNACZANIE GĘSTOŚCI WYPORNIKA SZKLANEGO ..................................................................... 13
5.3 WPROWADZANIE OBJĘTOŚCI WYPORNIKA SZKLANEGO .............................................................. 14
5.4 POMIAR „GĘSTOŚCI CIECZY”.................................................................................................... 15
6 WARUNKI PRECYZYJNYCH POMIARÓW ................................................................................ 16
6.1 PRZELICZANIE WYNIKÓW......................................................................................................... 16
6.2 CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA BŁĄD POMIARU............................................................................... 17
6.2.1 Pęcherzyki powietrza....................................................................................................... 17
6.2.2 Próbka ciała stałego ........................................................................................................ 17
6.2.3 Ciecze.............................................................................................................................. 17
6.2.4 Powierzchnia.................................................................................................................... 17
6.2.5 Wypornik szklany do pomiarów cieczy............................................................................ 18
6.3 INFORMACJE OGÓLNE ............................................................................................................. 18
6.3.1 Gęstość / gęstość względna............................................................................................ 18
6.3.2 Dryf wskazania wagi........................................................................................................ 18
7 TABELA GĘSTOŚCI CIECZY ..................................................................................................... 19
8 NIEPEWNOŚĆ POMIARU PRZY OZNACZANIU GĘSTOŚCI CIAŁ STAŁYCH ........................ 20
9 WSKAZÓWKI UŻYTKOWE ......................................................................................................... 21
ABS-A02-BA-pl-1010 2
1 Wprowadzenie
• Aby zapewnić niezawodną i bezproblemową eksploatację, należy
uważnie przeczytać instrukcję obsługi.
• W niniejszej instrukcji opisano tylko prace wykonywane z
zestawem do określania gęstości. Dalsze informacje dotyczące
obsługi wagi znajdują się w instrukcji obsługi dołączonej do każdej
wagi.
1.1 Zakres dostawy
Ö Niezwłocznie po rozpakowaniu należy sprawdzić, czy opakowanie i zestaw do
oznaczania gęstości nie posiadają ewentualnych widocznych uszkodzeń
zewnętrznych.
Ö Upewnić się, czy wszystkie dostępne części są kompletne.
Rys. 1 Zakres dostawy
Nr Oznaczenie Liczba
(1) -1 Uniwersalna szalka wagi (do próbek d > 1 g/cm3) 1
(1) -2 Uniwersalna szalka wagi (do próbek d < 1 g/cm3) 1
(2) Uchwyt szalki wagi 1
(3) Pojemnik szklany 1
(4) Podstawka na pojemnik szklany 1
(5) Termometr 1
(5) -1 Gumowa zatyczka termometru 1
(6) Uchwyt termometru 1
Wypornik szklany, patrz rys. 4 1
Instrukcja obsługi 1
3 ABS-A02-BA-pl-1010
Rys. 2: Zainstalowany zestaw do oznaczania gęstości KERN ABS-A02
Rys. 3: Uniwersalne szalki wagi
A Górna szalka wagi (masa próbki w powietrzu)
B Dolna szalka wagi (masa próbki w cieczy pomiarowej)
Rys. 4: Wypornik szklany
ABS-A02-BA-pl-1010 4
2 Zasada oznaczania gęstości
g
g
g
A
A
Trzy ważne wielkości fizyczne to: objętość i masa ciał, jak również gęstość
substancji. Masa i objętość są ze sobą sprzężone poprzez gęstość:
Gęstość [ ρ ] jest to stosunek masy [ m ] do objętości [ V ].
ρ =
Jednostką gęstości w układzie SI jest kilogram na metr sześcienny (kg/m3).
3
1 kg/m
objętość 1 m
jest równy gęstości jednorodnego ciała, który przy masie 1 kg zajmuje
3
.
Innymi często stosowanymi jednostkami są:
Dzięki zastosowaniu naszego zestawu do oznaczania gęstości w połączeniu z
naszymi wagami KERN ABS/ABJ można szybko i pewnie określić gęstość ciał
stałych oraz cieczy. W sposobie pracy zestawu do oznaczania gęstości
wykorzystywana jest „zasada Archimedesa”:
m
V
,
k
1
m
1
3
,
l
1
cm
3
WYPÓR STANOWI SIŁĘ. DZIAŁA ONA NA CIAŁO ZANURZONE W CIECZY. WYPÓR CIAŁA JEST
WPROST PROPORCJONALNY DO SIŁY CIĘŻKOŚCI WYPARTEJ PRZEZ NIE
WYPORU DZIAŁA PROSTOPADLE DO GÓRY.
cieczy. SIŁA
Dzięki temu obliczenie gęstości odbywa się według następujących wzorów:
Przy oznaczaniu gęstości ciał stałych
Za pomocą naszych wag ciała stałe można ważyć zarówno w powietrzu [ A ], jak
również w wodzie [ B ]. Jeżeli gęstość wypieranego medium [ ρo ] jest znana, gęstość
ciała stałego [ ρ ] oblicza się w następujący sposób:
ρ =
-B
ρ
o
ρ = Gęstość próbki
A = Masa próbki w powietrzu
B = Masa próbki w cieczy pomiarowej
ρo = Gęstość cieczy pomiarowej
5 ABS-A02-BA-pl-1010
Przy oznaczaniu gęstości cieczy
A
Gęstość cieczy określana jest za pomocą wypornika, którego objętość [ V ] jest
znana. Wypornik ważony jest zarówno w powietrzu [ A ], jak również w cieczy
badanej [ B ].
Zgodnie z prawem Archimedesa na ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu [ G ].
Siła ta jest wprost proporcjonalna do siły ciężkości (ciężaru) cieczy wypartej przez
objętość ciała.
Objętość [ V ] ciała zanurzonego jest równa objętości wypartej cieczy.
G = Wypór wypornika
Wypór wypornika =
Masa wypornika w powietrzu [ A ] - Masa wypornika w cieczy badanej [ B ]
A zatem:
ρ = Gęstość cieczy badanej
A = Masa wypornika w powietrzu
B = Masa wypornika w cieczy badanej
V = Objętość wypornika*
* Jeżeli objętość wypornika nie jest znana, można ją oznaczyć poprzez pomiar
gęstości ciała stałego np. w wodzie i obliczyć w następujący sposób.
V = Objętość wypornika
A = Masa wypornika w powietrzu
B = Masa wypornika w wodzie
= Gęstość wody
ρ
W
ρ =
-B
V
2.1 Wielkości wpływające i źródła błędów
Ö Ciśnienie powietrza
Ö Temperatura
Ö Odchyłka objętości wypornika (±0,005 cm3)
Ö Naprężenie powierzchniowe cieczy
Ö Pęcherzyki powietrza
Ö Głębokość zanurzenia szalki na próbki względnie wypornika
Ö Porowatość ciała stałego
ABS-A02-BA-pl-1010 6
3 Instalacja zestawu do oznaczania gęstości
• Jeżeli to konieczne, przed instalacją zestawu do oznaczania gęstości
1. Wyłączyć wagę i odłączyć od zasilania napięciem.
2. Zdjąć standardową płytkę wagi,
pierścień osłonowy i wspornik płytki
wagi.
przeprowadzić wymagane justowanie.
• Przy zainstalowanym zestawie do oznaczania gęstości nie jest możliwe
prawidłowe justowanie.
• W celu justowania należy zdjąć zestaw do oznaczania gęstości i założyć
standardową płytkę wagi.
3. Ostrożnie włożyć uchwyt szalki wagi
4. Podstawkę na pojemnik szklany
umieścić w taki sposób, aby nie
dotykała ona uchwytu szalki wagi.
5. Zawiesić uniwersalną szalkę wagi.
Zwracać przy tym uwagę, wisiała ona
centrycznie w wycięciu uchwytu
szalki wagi.
7 ABS-A02-BA-pl-1010
6. Zamknąć drzwiczki szklane.
Podłączyć wagę do napięcie
zasilającego, wykonywana jest
samodiagnoza wagi. W przypadku
wag serii ABJ dodatkowo
wykonywane jest justowanie za
pomocą wewnętrznej masy
kalibracyjnej.
Odczekać, aż zostanie wyświetlony
komunikat „off”.
7. Nacisnąć przycisk ON/OFF, zostanie
wyświetlone wskazanie w gramach.
8. Zamocować termometr na pojemniku
szklanym, w sposób pokazany na
rysunku. Napełnić pojemnik szklany
cieczą pomiarową wzgl. cieczą
badaną.
9. Zdjąć uniwersalną szalkę wagi i ustawić pojemnik szklany na środku podstawki.
10. Ponownie zawiesić uniwersalną szalkę wagi. Należy przy tym uważać, aby nie
dotykała ona pojemnika szklanego.
11. Tak długo regulować temperaturę cieczy, instrumentów lub wypornika, aż będzie
ona stała. Przestrzegać czasu nagrzewania wagi.
ABS-A02-BA-pl-1010 8
4 Oznaczanie gęstości ciał stałych
Przy oznaczaniu gęstości ciał stałych ciało stałe należy najpierw zważyć w powietrzu,
a następnie w cieczy pomiarowej. Z różnicy mas wynika wypór, który
oprogramowanie przelicza na gęstość.
4.1 Aktywacja funkcji
W menu „Unit.SEL” można aktywować funkcję oznaczania gęstości ciał stałych
„U- Td”, która potem jest dostępna dla użytkownika bez konieczności wchodzenia
za każdym razem do menu. Aktywowaną funkcję można potem wywołać
bezpośrednio za pomocą przycisku UNIT/ .
(przykład)
(nieaktywny)
(aktywny)
Ö Przy wskazaniu w gramach kilkakrotnie nacisnąć przycisk
CAL/MENU, aż zostanie wyświetlony komunikat
„FUnC.SEL”.
Ö Nacisnąć przycisk TARE/ .
Ö Kilkakrotnie nacisnąć przycisk CAL/MENU, aż zostanie
wyświetlony komunikat „Unit.SEL”.
Ö Nacisnąć przycisk TARE/ .
Ö Kilkakrotnie nacisnąć przycisk CAL/MENU, aż zostanie
wyświetlony komunikat „U- Td”.
Jeżeli funkcja oznaczania gęstości ciał stałych jest już
aktywna, zostanie wyświetlony wskaźnik ustabilizowania
). W takim przypadku kilkakrotnie nacisnąć przycisk
(
ON/OFF, waga powraca do menu / trybu ważenia.
Jeżeli funkcja oznaczania gęstości ciał stałych jest
wyłączona jest nieaktywna, aktywować ją za pomocą
przycisku TARE/
ustabilizowania ( ). Kilkakrotnie nacisnąć przycisk ON/OFF,
waga powraca do menu / trybu ważenia.
. Zostanie wyświetlony wskaźnik
9 ABS-A02-BA-pl-1010
4.2 Wprowadzanie „gęstości cieczy pomiarowej”
Ö Przy wskazaniu w gramach kilkakrotnie nacisnąć przycisk
CAL/MENU, aż będzie zostanie wyświetlony komunikat
„SettinG”.
(Przykład)
(Przykład)
Ö Nacisnąć przycisk TARE/
Ö Wielokrotnie nacisnąć przycisk CAL/MENU, aż zostanie
wyświetlony komunikat „LSG SEt”.
Ö Nacisnąć przycisk TARE/
ustawiona gęstość. W górnej części pola wskaźników
wyświetlany jest symbol
znajduje się w stanie wprowadzania numerycznego. Pierwsza
pozycja miga i można ją zmienić.
Ö Naciśnięcie przycisku UNIT/ powoduje zwiększenie wartości
liczbowej migającej cyfry.
Za pomocą przycisku PRINT/ wybrać cyfry po prawej
stronie, każdorazowo aktywna pozycja miga.
Potwierdzić wprowadzoną wartość, naciskając przycisk
TARE/ .
Ö Kilkakrotnie nacisnąć przycisk ON/OFF, aż waga znajdzie się
w trybie ważenia.
.
, zostanie wyświetlona aktualnie
i znak # informujący, że waga
ABS-A02-BA-pl-1010 10
4.3 Pomiar „gęstości ciała stałego”
1. Kilkakrotnie nacisnąć przycisk UNIT/ , aż waga zostanie
przełączona w tryb oznaczania gęstości ciał stałych „Td”.
W przypadku pomiaru masy w powietrzu dodatkowo
wyświetlana jest litera „g”.
2. Nacisnąć przycisk TARE/ . Położyć próbkę na górnej szalce
na próbki.
3. Po zakończonej powodzeniem kontroli ustabilizowania
nacisnąć przycisk CAL/MENU.
4. Położyć próbkę na dolnej szalce z sitkiem. Po zakończonej
powodzeniem kontroli ustabilizowania na wyświetlaczu
zostanie wyświetlona gęstość próbki. Zdjąć próbkę.
Może być wyświetlony komunikat „oL”, jednak w tym kroku nie
jest to żaden komunikat błędu i można go zignorować.
5. W celu dalszych pomiarów uruchomić krok 2, naciskając
przycisk CAL/MENU.
4.3.1 Oznaczanie gęstości ciał stałych o gęstości mniejszej niż 1 g/cm3
W przypadku ciał stałych o gęstości mniejszej niż 1 g/cm3 oznaczanie gęstości
możliwe jest dwoma różnymi metodami.
Metoda 1:
Jako ciecz pomiarowa stosowana jest ciecz o gęstości mniejszej niż gęstość ciała
stałego, np. etanol ok 0,8 g/cm3.
Metodę tę należy stosować, gdy gęstość ciała stałego tylko nieznacznie różni się od
gęstości wody destylowanej.
Przed zastosowaniem etanolu należy sprawdzić, czy ciało stałe nie zostanie
uszkodzone.
W trakcie prac z etanolem należy koniecznie przestrzegać obowiązujących
przepisów bezpieczeństwa.
Metoda 2:
W tym przypadku próbka nie jest wkładana na, lecz pod szalkę z sitkiem. Do tego
celu należy użyć uniwersalnej szalki wagi (1) -2.
Ö Aktywować funkcję, patrz rozdz. 4.1.
Ö Wprowadzić parametry cieczy pomiarowej, patrz rozdz. 4.2.
Ö Pomiar gęstości, patrz rozdz. 4.3, w kroku 4 próbkę umieścić pod szalką z
sitkiem. Jeżeli wypór próbki jest tak duży, że uniwersalna szalka wagi jest
unoszona, należy ją obciążyć masą pozorowaną i wytarować podczas ważenia w
powietrzu.
11 ABS-A02-BA-pl-1010
5 Oznaczanie gęstości cieczy
Przy oznaczaniu gęstości cieczy stosowany jest wypornik szklany o znanej objętości.
Wypornik szklany najpierw ważony jest w powietrzu, a następnie w cieczy, której
gęstość należy oznaczyć. Z różnicy mas wynika wypór, który oprogramowanie
przelicza na gęstość.
5.1 Aktywacja funkcji
W menu „Unit.SEL” można aktywować funkcję oznaczania gęstości cieczy „U- d”,
która potem jest dostępna dla użytkownika bez konieczności wchodzenia za każdym
razem do menu. Aktywowaną funkcję można potem wywołać bezpośrednio za
pomocą przycisku UNIT/ .
Ö W trybie ważenia kilkakrotnie nacisnąć przycisk CAL/MENU,
aż zostanie wyświetlony komunikat „FUnC.SEL”.
(przykład)
(nieaktywny)
(aktywny)
Ö Nacisnąć przycisk TARE/
Ö Kilkakrotnie nacisnąć przycisk CAL/MENU, aż zostanie
wyświetlony komunikat „Unit.SEL”.
Ö Nacisnąć przycisk TARE/ .
Ö Kilkakrotnie nacisnąć przycisk CAL/MENU, aż zostanie
wyświetlony komunikat „U- d”.
Jeżeli funkcja oznaczania gęstości ciał stałych jest już
aktywna, zostanie wyświetlony wskaźnik ustabilizowania
( ). W takim przypadku kilkakrotnie nacisnąć przycisk
ON/OFF, waga powraca do menu / trybu ważenia.
Jeżeli funkcja oznaczania gęstości ciał stałych jest
wyłączona jest nieaktywna, aktywować ją za pomocą
przycisku TARE/
ustabilizowania (
waga powraca do menu / trybu ważenia.
. Zostanie wyświetlony wskaźnik
). Kilkakrotnie nacisnąć przycisk ON/OFF,
.
ABS-A02-BA-pl-1010 12
5.2 Oznaczanie gęstości wypornika szklanego
W przypadku nieznanej objętości wypornika szklanego należy ją oznaczyć i obliczyć
w następujący sposób.
Ö Wlać wodę do pojemnika i tak długo regulować jej temperaturę, aż będzie ona
stała. Odczytać temperaturę na termometrze.
Ö W razie konieczności nacisnąć przycisk UNIT/ , zostanie wyświetlone
wskazanie w gramach.
Ö W razie konieczności usunąć uniwersalną szalkę wagi.
Może być wyświetlony komunikat „ol”, jednak w tym kroku nie jest to żaden
komunikat błędu i można go zignorować.
Ö Zawiesić wypornik szklany i wytarować wagę, naciskając przycisk TARE .
Ö Ustawić pojemnik z wodą na podstawce i zanurzyć wypornik szklany. Na
wadze wyświetlana jest różnica „masa w powietrzu - masa w wodzie”.
Zanotować wartość (bez znaku wartości) i obliczyć objętość wypornika
szklanego zgodnie z poniższym wzorem.
M
V =
ρ
V = Objętość wypornika szklanego
M = Różnica „masa w powietrzu - masa w wodzie”
= Gęstość wody przy uwzględnieniu temperatury, patrz tabela 1
ρ
Tab. 1: Tabela gęstości wody
Temperatura
[]
Gęstość ρ
[g/cm
3
]
Temperatura
[]
Gęstość
[g/cm
ρ
3
]
Temperatura
[]
Gęstość
[g/cm
ρ
3
]
10 0,9997 19 0,9984 28 0,9963
11 0,9996 20 0,9982 29 0,9960
12 0,9995 21 0,9980 30 0,9957
13 0,9994 22 0,9978 31 0,9954
14 0,9993 23 0,9976 32 0,9951
15 0,9991 24 0,9973 33 0,9947
16 0,9990 25 0,9971 34 0,9944
17 0,9988 26 0,9968 35 0,9941
18 0,9986 27 0,9965
13 ABS-A02-BA-pl-1010
5.3 Wprowadzanie objętości wypornika szklanego
Ö Przy wskazaniu w gramach kilkakrotnie nacisnąć przycisk
CAL/MENU, aż będzie zostanie wyświetlony komunikat
„SettinG”.
(
Przykład)
(Przykład)
Ö Nacisnąć przycisk TARE/
.
Ö Wielokrotnie nacisnąć przycisk CAL/MENU, aż zostanie
wyświetlony komunikat „Sv SEt”.
Ö Nacisnąć przycisk TARE/
, zostanie wyświetlona aktualnie
ustawiona objętość. W górnej części pola wskaźników
wyświetlany jest symbol
i znak # informujący, że waga
znajduje się w stanie wprowadzania numerycznego. Pierwsza
pozycja miga i można ją zmienić.
Ö Naciśnięcie przycisku UNIT/ powoduje zwiększenie wartości
liczbowej migającej cyfry.
Za pomocą przycisku PRINT/ wybrać cyfry po prawej
stronie, każdorazowo aktywna pozycja miga.
Zatwierdzić wpis, naciskając przycisk TARE/ .
Ö Kilkakrotnie nacisnąć przycisk ON/OFF, aż waga znajdzie się
w trybie ważenia.
ABS-A02-BA-pl-1010 14
5.4 Pomiar „gęstości cieczy”
1. Zawiesić wypornik szklany.
Przy niezawieszonym wyporniku szklanym ewentualnie może
być wyświetlony komunikat „oL”, jednak w tym kroku nie jest to
żaden komunikat błędu i można go zignorować.
2. Kilkakrotnie nacisnąć przycisk UNIT/ , aż waga zostanie
przełączona w tryb oznaczania gęstości cieczy „d”. W
przypadku pomiaru masy w powietrzu dodatkowo wyświetlana
jest litera „g”.
3. Nacisnąć przycisk TARE/ .
W celu dalszych pomiarów:
4. Po zakończonej powodzeniem kontroli ustabilizowania
nacisnąć przycisk CAL/MENU.
5. Zdjąć wypornik szklany.
6. Pojemnik z cieczą badaną umieścić na środku podstawki.
7. Ponownie zawiesić wypornik szklany i zanurzyć go całkowicie
w cieczy, unikając powstawania pęcherzyków.
8. Po zakończonej powodzeniem kontroli ustabilizowania na
wyświetlaczu zostanie wyświetlona gęstość cieczy badanej.
Usunąć wypornik szklany i pojemnik.
Przy niezawieszonym wyporniku szklanym ewentualnie może
być wyświetlony komunikat „oL”, jednak w tym kroku nie jest to
żaden komunikat błędu i można go zignorować.
Ö starannie oczyścić i osuszyć pojemnik i wypornik,
Ö ponownie zawiesić wypornik szklany,
Ö nacisnąć przycisk CAL/MENU,
Ö uruchomić proces od kroku 3.
15 ABS-A02-BA-pl-1010
6 Warunki precyzyjnych pomiarów
A
A
Występują liczne możliwości błędów w trakcie oznaczania gęstości.
W celu uzyskania precyzyjnych wyników przy stosowaniu tego zestawu do
oznaczania gęstości w połączeniu z wagą niezbędne są dokładna wiedza i
ostrożność.
6.1 Przeliczanie wyników
Podczas oznaczania gęstości przez wagę wyniki wyświetlane są zawsze z 4
miejscami po przecinku. Nie oznacza to jednak, że wyniki są dokładne aż do
ostatniego wyświetlanego miejsca, jak przy obliczaniu wartości. Dlatego też do
przeliczeń wykorzystywanych wyników ważenia należy podchodzić krytycznie.
Przykład określania gęstości ciała stałego:
W celu zagwarantowania najwyższej jakości wyników, zarówno licznik, jak również
mianownik następującego wzoru muszą charakteryzować się żądaną dokładnością.
Jeżeli jeden z nich jest niestabilny lub błędny, wówczas wynik jest również
niestabilny i błędny.
ρ = Gęstość próbki
A = Masa próbki w powietrzu
B = Masa próbki w cieczy pomiarowej
ρo = Gęstość cieczy pomiarowej
Jeżeli próbka jest ciężka, przenoszone jest to na dokładność wyniku. Powoduje to
zwiększenie wartości licznika. Jeżeli próbka jest lekka, również przenoszone jest to
na dokładność wyniku, ponieważ wypór (A-B) jest większy. Wynik w mianowniku
ulega zwiększeniu. Należy również zwrócić uwagę na to, że dokładność gęstości
cieczy pomiarowej ρo przenosi się do licznika i również istotnie wpływa na
dokładność wyniku.
Wynik gęstości próbki nie może być dokładniejszy niż najbardziej niedokładna z
wyżej wymienionych pojedynczych wielkości.
ρ =
-B
ρ
o
ABS-A02-BA-pl-1010 16
6.2 Czynniki wpływające na błąd pomiaru
6.2.1 Pęcherzyki powietrza
Jeden mały pęcherzyk, przykładowo 1 mm3, w sposób istotny wpływa na pomiar,
jeżeli próbka jest mała. Powoduje on zwiększenie wyporu o prawie 1 mg, co
natychmiast oznacza błąd 2 cyfr. Dlatego należy zapewnić, aby do ciała stałego
zanurzonego w cieczy nie przylgnęły pęcherzyki powietrza. To samo dotyczy także
wypornika szklanego zanurzonego w cieczy badanej.
Jeżeli pęcherzyki powietrza mogą być usunięte poprzez obracanie, należy to
wykonywać ostrożnie, nie rozpryskiwać przy tym cieczy i nie zwilżyć zawieszenia
szalki z sitkiem wodą rozpryskową. Zwilżenie zawieszenia szalki z sitkiem prowadzi
do zwiększenia masy.
Próbki ciała stałego lub wypornika szklanego nie należy dotykać gołymi palcami.
Zaolejone powierzchnie powodują pęcherzyki powietrza, gdy przedmiot badany
zostanie zanurzony w cieczy.
Próbek ciała stałego (szczególnie przedmioty płaskie) nie należy ustawiać na szalce
z sitkiem poza cieczą, ponieważ w trakcie wspólnego zanurzania powstają
pęcherzyki powietrza. Dodatkowo dno szalki z sitkiem należy sprawdzić pod
względem występowania pęcherzyków powietrza po zanurzeniu przedmiotu
badanego w cieczy.
6.2.2 Próbka ciała stałego
Jeżeli próbka posiada zbyt dużą objętość i została zanurzona w cieczy, poziom
cieczy w menzurce szklanej ulega podniesieniu. Prowadzi to do tego, że część
zawieszenia szalki z sitkiem zostanie zanurzona, a wypór ulegnie zwiększeniu. W
wyniku tego masa próbki w cieczy staje się mniejsza.
Próbki o zmiennej objętości lub wchłaniające ciecz nie mogą być mierzone.
6.2.3 Ciecze
Temperatura wody musi być również uwzględniona. Gęstość wody zmienia się o ok.
0,01% na stopień Celsjusza. Jeżeli pomiar temperatury zawiera błąd 1 stopnia
Celsjusza, 4. miejsce pomiaru jest niedokładne.
6.2.4 Powierzchnia
Zawieszenie szalki z sitkiem przebija powierzchnię cieczy. Stan ten ulega zmianie
w sposób ciągły. Jeżeli próbka lub wypornik szklany są względnie małe, napięcie
powierzchniowe pogarsza powtarzalność wyników. Dodanie niewielkiej ilości środka
do mycia naczyń pozwala na pominięcie napięcia powierzchniowego i
zwiększa powtarzalność wyników.
17 ABS-A02-BA-pl-1010
6.2.5 Wypornik szklany do pomiarów cieczy
Chcąc oszczędzać ciecz badaną przy oznaczaniu gęstości cieczy, należy używać
małych menzurek szklanych i odpowiednich wyporników szklanych. W rzeczywistości
należy zwrócić uwagę, że większy wypornik szklany oznacza większą dokładność.
Pożądane jest, aby wypór i objętość wypornika szklanego określane były możliwie
najbardziej dokładnie. Wyniki te wykorzystywane są przy przeliczeniu gęstości
cieczy, zarówno w mianowniku, jak i w liczniku wzoru.
6.3 Informacje ogólne
6.3.1 Gęstość / gęstość względna
Gęstość względna jest to masa ciała badanego dzielona przez masę wody (przy 4°C)
o takiej samej objętości. Dlatego też gęstość względna nie ma żadnej jednostki.
Gęstość jest to masa dzielona przez objętość.
Jeżeli zamiast gęstości cieczy we wzorze wykorzystywana jest gęstość względna,
uzyskuje się błędny wynik. Dla cieczy miarodajna jest tylko jej gęstość.
6.3.2 Dryf wskazania wagi
Dryfowanie (systematyczna zmiana wyników w określonym kierunku) nie ma
żadnego wpływu na wynik końcowy oznaczania gęstości, chociaż wyświetlana masa
dotyczy ważenia w powietrzu. Dokładne wartości wymagane są tylko wtedy, gdy
gęstość cieczy oznaczana jest za pomocą wypornika szklanego.
W przypadku zmiany temperatury otoczenia lub lokalizacji wymagane jest justowanie
wagi. W tym celu należy zdjąć zestaw do oznaczania gęstości i przeprowadzić
justowanie wagi ze standardową płytką wagi (patrz instrukcja obsługi dołączona do
wagi).
ABS-A02-BA-pl-1010 18
.
7 Tabela gęstości cieczy
[°C]
10 0,9997 0,7978 0,8009
11 0,9996 0,7969 0,8000
12 0,9995 0,7961 0,7991
13 0,9994 0,7953 0,7982
14 0,9993 0,7944 0,7972
15 0,9991 0,7935 0,7963
16 0,9990 0,7927 0,7954
17 0,9988 0,7918 0,7945
18 0,9986 0,7909 0,7935
woda alkohol etylowy alkohol metylowy
Gęstość ρ [g/cm3] Temperatura
19 0,9984 0,7901 0,7926
20 0,9982 0,7893 0,7917
21 0,9980 0,7884 0,7907
22 0,9978 0,7876 0,7898
23 0,9976 0,7867 0,7880
24 0,9973 0,7859 0,7870
25 0,9971 0,7851 0,7870
26 0,9968 0,7842 0,7861
27 0,9965 0,7833 0,7852
28 0,9963 0,7824 0,7842
29 0,9960 0,7816 0,7833
30 0,9957 0,7808 0,7824
31 0,9954 0,7800 0,7814
32 0,9951 0,7791 0,7805
33 0,9947 0,7783 0,7896
34 0,9944 0,7774 0,7886
35 0,9941 0,7766 0,7877
19 ABS-A02-BA-pl-1010
8 Niepewność pomiaru przy oznaczaniu gęstości
ciał stałych
W tabeli tej przedstawiono przybliżoną dokładność odczytu wagi w połączeniu z
zestawem do oznaczania gęstości. Należy przy tym pamiętać, że wartości te zostały
określone wyłącznie matematycznie i nie uwzględniają wpływających na nie
wielkości opisanych w rozdz. 6.
Przybliżone wskazanie przy pomiarach gęstości
(przy użyciu wagi o dokładności odczytu 0,1 mg)
Masa próbki (g)
Gęstość próbki (g/cm
1 0.001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001
3
)
1 5 10 100 200 300
3 0,002 0,0004 0,0003 0,0001 0,0001 0,0001
5 0,003 0,001 0,0004 0,0002 0,0002 0,0002
8 0,004 0,001 0,0006 0,0003 0,0003 0,0003
10 0,005 0,001 0,0008 0,0004 0,0003 0,0003
12 0,006 0,002 0,001 0,0004 0,0004 0,0004
20 0,01 0,003 0,001 0,001 0,001 0,001
Przykład odczytu z tabeli:
W przypadku wagi o rozdzielczości 0,0001 g oraz próbki o masie 5 g i gęstości
wynoszącej 3 g/cm3 , skoki wskazania wynoszą 0,004 g/cm3.
ABS-A02-BA-pl-1010 20
9 Wskazówki użytkowe
• Do utworzenia powtarzalnej wartości średniej koniecznych jest kilka pomiarów
gęstości.
• Próbkę/wypornik szklany/menzurkę szklaną odporne na rozpuszczalniki należy
odtłuścić.
• Szalki na próbki/wypornik szklany/menzurkę szklaną należy regularnie czyścić,
nie dotykać rękami zanurzanej części.
• Próbkę/wypornik szklany/pincetę po każdym pomiarze należy osuszyć.
• Wielkość próbki należy dopasować do szalki na próbki (idealna wielkość próbki
> 5 g).
• Stosować tylko wodę destylowaną.
• Przy pierwszym zanurzeniu lekko potrząsnąć szalką na próbki i wypornikiem,
w celu uwolnienia ewentualnych pęcherzyków powietrza.
• Koniecznie zwracać uwagę na to, aby przy ponownym zanurzeniu w cieczy nie
powstawały dodatkowe pęcherzyki powietrza; najlepiej wkładać próbkę za
pomocą pincety.
• Silnie przylegające pęcherzyki powietrza ściągnąć za pomocą pincety lub innego
środka pomocniczego.
• Aby uniknąć przylegania pęcherzyków powietrza, próbkę o chropowatej
powierzchni należy wcześniej wygładzić.
• Zwracać uwagę na to, aby w trakcie ważenia na górną szalkę na próbki nie
kapała woda z pincety.
• Aby zredukować naprężenie powierzchniowe wody i tarcie wody o drut, do cieczy
pomiarowej dodać trzy krople dostępnego w handlu środka powierzchniowoczynnego (środek do mycia naczyń) (zmianę gęstości wody destylowanej w
wyniku dodania środka powierzchniowo-czynnego można pominąć).
• Próbki owalne można łatwo chwycić pincetą za zarysy karbów.
• Gęstość porowatych substancji stałych można oznaczyć jedynie w przybliżeniu.
W trakcie zanurzania w cieczy pomiarowej nie całe powietrze zostaje wyparte
z porów, co prowadzi do błędów wyporu.
• Aby uniknąć silnych wstrząsów wagi, próbkę należy wkładać ostrożnie.
• Unikać wyładowań statycznych, np. korpus (wypornik) szklany czyścić tylko za
pomocą bawełnianej ściereczki.
• Jeżeli gęstość ciała stałego różni się jedynie niewiele od wody destylowanej, jako
ciecz pomiarową można zastosować etanol. Ale wcześniej należy sprawdzić, czy
próbka jest odporna na rozpuszczalniki. Ponadto w trakcie prac z etanolem
należy koniecznie zachować obowiązujące przepisy bezpieczeństwa.
• Ostrożnie obchodzić się z korpusami (wypornikami) szklanymi
(utrata roszczeń gwarancyjnych w przypadku uszkodzenia).
21 ABS-A02-BA-pl-1010
Loading...