• Um einen sicheren und reibungslosen Betrieb zu gewährleisten,
bitte Betriebsanleitung aufmerksam durchlesen.
• Diese Anleitung beschreibt nur das Arbeiten mit dem Set zur Dich-
1.1 Lieferumfang
Verpackung und Dichteset sofort beim Auspacken auf eventuell sichtbare äußere
Beschädigungen überprüfen.
Sicherstellen, dass alle Teile vollständig vorhanden sind.
tebestimmung. Weitere Informationen zur Bedienung Ihrer Waage
entnehmen Sie bitte der Betriebsanleitung, die der jeweiligen Waage beiliegt.
Nr. Bezeichnung
1 Haken für Senkkörper 9 Draht
2 Gestell
10 Zusatzgestell
(Ablage für Probensch alen/Senkkörper)
3 Draht 11 Untere Siebschale des Tauchkorbs
4 Becherglas 400 ml 12
Tauchkorb für schwimmende Feststoffe
(Dichte < 1 g/cm³)
5 Glassenkkörper Thermometer o. Abb.
6 Zusatzgewichte (s. Kap. 4 u. 5) Halterung für Thermometer o. Abb.
7 Plattform für Becherglas Pinzette o. Abb.
Obere Probenschale des
8
Tauchkorbs
Betriebsanleitung
3 AES-A01N-BA-d-1210
1.2 Abmessungen [mm]
AES-A01N-BA-d-1210 4
ρ =
A
A-B
o
ρ
ρ =
m
V
2 Prinzip der Dicht e bestimmung
1
g
cm
3
1
kg
m
3
1
g
l
Drei wichtige physikalische Größen sind das Volumen und die Masse von Körpern
sowie die Dichte von Stoffen. Masse und Volumen sind bei der Dichte miteinander
verknüpft:
Die Dichte [ ρ ] ist das Verhältnis der Masse [ m ] zum Volumen [ V ].
SI-Einheit der Dichte ist das Kilogramm durch Kubikmeter (kg/m3). 1 kg/m3 ist gleich
der Dichte eines homogenen Körpers, der bei der Masse 1 kg das Volumen 1 m
einnimmt.
Weitere häufig verwendete Einheiten sind:
3
,
,
Durch den Einsatz unseres Sets zur Dichtebestimmung in Kombination mit unseren
Waagen KERN AES_N/AEJ_N sind Sie in der Lage die Dichte von Feststoffen und
Flüssigkeiten schnell und sicher zu bestimmen. Bei der Arbeitsweise unseres Sets
zur Dichtebestimmung wird das „Archimedische Prinzip“ herangezogen:
AUFTRIEB IST EINE KRAFT. SIE GREIFT AN EINEM KÖRPER AN, DER IN EINE FLÜSSIGKEIT
EINTAUCHT. DER AUFTRIEB DES KÖRPERS IST GERADE SO GROß WIE DIE
GEWICHTSKRAFT DER VON IHM VERDRÄNGTEN
SENKRECHT NACH OBEN.
Flüssigkeit. DIE AUFTRIEBSKRAFT WIRKT
Damit erfolgt die Berechnung der Dichte nach folgenden Formeln:
Bei der Dichtebestimmung von Feststoffen
Mit unseren Waagen ist es Ihnen möglich den Feststoff sowohl in Luft [ A ] als auch
in Wasser [ B ] zu wägen. Ist die Dichte des Auftriebsmediums [ ρo ] bekannt wird die
Dichte des Feststoffes [ ρ ] wie folgt berechnet:
ρ = Dichte der Probe
A = Gewicht der Probe in Luft
B = Gewicht der Probe in Hilfsflüssigkeit
ρ
= Dichte der Hilfsflüssigkeit
o
5 AES-A01N-BA-d-1210
ρ =
V
A-B
L
ρ
+
Bei der Dichtebestimmung von Flüssigkeiten
ρ =
G
V
Die Dichte einer Flüssigkeit wird mit Hilfe eines Senkkörpers bestimmt, dessen Volumen ([ V ] siehe Prägung) bekannt ist. Der Senkkörper wird sowohl in Luft [ A ], als
auch in der Prüfflüssigkeit [ B ] gewogen.
Nach dem Archimedischen Gesetz erfährt ein in eine Flüssigkeit getauchter Körper
eine Auftriebskraft [ G ]. Diese Kraft ist dem Betrag nach gleich der Gewichtskraft der
durch das Volumen des Körpers verdrängten Flüssigkeit.
Das Volumen [ V ] des eingetauchten Körpers ist gleich dem Volumen der verdrängten Flüssigkeit.
G = Auftrieb des Senkkörpers
Auftrieb des Senkkörpers =
Gewicht Senkkörper an Luft [ A ] - Gewicht Senkkörper in Prüfflüssigkeit [ B ]
Daraus ergibt sich:
ρ = Dichte der Prüfflüssigkeit
A = Gewicht des Senkkörpers in Luft
B = Gewicht des Senkkörpers in Prüfflüssigkeit
V = Volumen des Senkkörpers
2.1 Einflussgrößen und Fehlerquellen
Luftdruck
Temperatur
Volumenabweichung des Senkkörpers
Oberflächenspannung der Flüssigkeit
Luftblasen
Eintauchtiefe des Probenschale bzw. Senkkörpers
Porösität des Festkörpers
AES-A01N-BA-d-1210 6
3 Dichtebestimmungsset installieren
• Waage ausschalten und von der Stromversorgung trennen
3
1
2
• Falls nötig, erforderliche Justierung vor der Installation des Dichtesets durch-
Folgende Teile von der Waage entfernen
führen.
• Bei installiertem Dichteset ist keine korrekte Justierung möglich.
• Zur Justierung Dichteset abnehmen und Standardwägeplatte aufsetzen.
(1) Standardwägeplatte
(2) Aufnahme für Wägeplatte
(3) Schirmring
7 AES-A01N-BA-d-1210
Dichtebestimmungsset installieren
or
or
AES-A01N-BA-d-1210 8
4 Dichtebestimmung von Feststoffen
Zusatzgewicht
Bei der Dichtebestimmung von Feststoffen wird der Feststoff zuerst in Luft und anschließend in einer Hilfsflüssigkeit gewogen, deren Dichte bekannt ist. Aus der Gewichtsdifferenz resultiert der Auftrieb, aus dem die Software die Dichte berechnet.
Als Hilfsflüssigkei t fin d en mei st des ti l li er tes Wasser oder Et h anol Ver wendung, Dichtetabellen s. Kap. 7.
Waage wie in Kap. 3 „Dichtebestimmungsset installieren“ beschrieben vorbereiten.
Plattform für Glasbehälter so platzieren, dass sie die Wägeplatte nicht berührt.
Becherglas mittig auf die Plattform stellen. Darauf achten, dass es keine Be-
rührung mit dem Gestell hat.
Tauchkorb an das Gestell hängen. Darauf achten, dass er zentriert in der
Aussparung hängt.
Flüssigkeit in das Becherglas füllen. Die Füllhöhe sollte ca. ¾ der Kapazität
betragen. Thermomet e r eintauchen
Flüssigkeit, Instrumente solange temperieren bis die Temperatur konstant ist.
Anwärmzeit der Waage beachten.
Glastüren schließen. Waag e an die St r omv e r s orgung anschließen, die Waage
führt einen Selbsttest durch. Waagen der Serie AEJ führen zusätzlich eine
Justierung mit dem internen Justiergewicht durch.
Warten bis die Grammanzeige erscheint.
Bei Fehlermeldung „Er 1 Hi“, bzw. bei nichtreagierender Anzeige, Zusatzge-
wichte anbringen.
9 AES-A01N-BA-d-1210
4.1 Modus "Dichtebestimmung Feststoff" aufrufen
Hilfsflüssigkeit wird angezeigt.
die erste Funktion „F1 basic“ erscheint
wiederholt drücken,
bis „F6 d_Co“ angezeigt wird
Mit bestätigen. "Liquid" gefolgt von der aktuell eingestellten
oder drücken bis die gewünschte Hilfsflüssigkeit angezeigt wird.
Anzeige Hilfsflüssigkeit
H20 Destilliertes Wasser
C2H5OH Ethylalkohol (Ethanol)
Another Hilfsflüssigkeit Ihrer Wahl
Auswahl mit bestätigen.
AES-A01N-BA-d-1210 10
Entweder
Bei Auswahl dest. Wasser oder Ethanol Temperatur am Ther m omet er
ablesen und mit den Zahlenwert erhöhen bzw. mit verringern.
Eingabe mit bestätigen, ab hier startet die Dichtestimmung des
Feststoffes (s. Kap. 4.2).
oder
Bei Auswahl " Another " Dichte der Hilfsflüssigkeit Ihrer Wahl eingeben.
Die aktuell eingestellte Dichte der
Hilfsflüssigkeit wird angezgeit.
Die aktive Stelle blinkt.
Zum Ändern mit oder die zu verändernde Stelle auswählen und
mit den Zahlenwert erhöhen bzw. mit verringern.
Eingabe mit bestätigen, ab hier startet die Dichtestimmung des
Feststoffes (s. Kap. 4.2).
11 AES-A01N-BA-d-1210
4.2 Dichtebestimmung durchführen
1. Bei Anzeige LOAD A gefolgt von der Nullanzeige Feststoff in die obere Probenschale legen. Das Gewicht der Probe in Luft wird angezeigt.
2. Stabilitätsanzeige () abwarten, dann drücken. Das Gewicht der
Probe in Luft wird gespeichert.
AES-A01N-BA-d-1210 12
3. Bei Anzeige LOAD L gefolgt von der Nullanzeige die Probe aus der oberen
Probeschale entnehmen und in die untere Siebschale legen.
Hierzu die mitgelieferte Pinzette benutzen und darauf achten, dass möglichst
keine Luftblasen am Festkörper haften .
Das Gewicht der Probe in der Hilfsflüssikgeit wird angezeigt.
4. Stabilitätsanzeige () abwarten, dann drücken. Die Waage ermittelt
die Dichte des Feststoffes und zeigt diese an [g/cm3].
Bei Anschluss eines optionalen Druckers kann das Resultat mit ausge-
geben werden.
2.3456 g/cm3
Probe entnehmen. Für weitere Messungen drücken und bei Schritt 1 star-
ten.
Mit zurück ins Menü, mit dann zurück in den Wägemodus.
13 AES-A01N-BA-d-1210
4.3 Dichtebestimmung von Feststoffen mit einer Dichte kleiner als 1 g/cm
3
Bei Feststoffen mit einer Dichte kleiner als 1 g/cm3 ist eine Dichtebestimmung mit
zwei unterschiedlichen Methoden möglich.
Methode 1:
Als Hilfsflüssigkeit wird eine Flüssigkeit mit geringerer Dichte als die des Feststoffes
verwendet, z.B. Ethanol ca. 0,8 g/cm3.
Diese Methode sollte angewendet werden, wenn die Dichte des Feststoffes sich nur
geringfügig von der des dest. Wassers unterscheidet.
Von der Verwendung von Ethanol sollte abgesehen werden, wenn der Feststoff angegriffen wird.
Bei Arbeiten mit Ethanol müssen unbedingt die geltend en Si cher h ei t s best immungen beachtet werden.
Methode 2:
Hier wird die Probe nicht auf sondern unter die untere Probenschale gegeben. Dazu
ist der Tauchkorb für schwimmende Festkörper [s. Kap. 1.1, Nr. 12] zu verwenden.
Modus "Dichtebesti m mung Fes ts to ff " au fru f en u nd P arameter der Hilfssflüssigkeit
eingeben, s. Kap. 4.1.
Dichtebestimmung s. Kap. 4.2, in Schritt 3 Probe unter die Siebschale geben. Ist
der Auftrieb der Probe so groß , dass der Ta u c hkor b angehoben wird diesen mit
einem Dummygewicht beschweren und bei der Wägung an Luft wegtarieren.
AES-A01N-BA-d-1210 14
5 Dichtebestimmung von Flüssigkeiten
Bei der Dichtebestimmung von Flüssigkeiten wird ein Glassenkkörper verwendet,
dessen Volumen (siehe Prägung am Aufhängehaken) bekannt ist. Der Glassenkkörper wird zuerst in Luft und anschließend in der Flüssigkeit gewogen, deren Dichte zu
bestimmen ist. Aus der Gewichtsdifferenz resultiert der Auftrieb, aus dem die Software die Dichte berechnet.
Waage wie in Kap. 3 „Dichtebestimmungsset installieren“ beschrieben vorbereiten.
Halterung für das Thermometer am Becherglasrand anbringen.
Thermometer einhängen
Die Prüfflüssigkeit in das Becherglas füllen. Die Füllhöhe sollte ca. ¾ der Kapazi-
tät betragen.
Prüfflüssigkeit solange temperieren bis die Temperatur konstant ist.
Glassenkkörper b erei t s tel l en
15 AES-A01N-BA-d-1210
Bei Fehlermeldung „Er 1 Hi“, bzw. bei nichtreagierender Anzeige, Zusatzgewichte
Zusatzgewicht
anbringen.
5.1 Modus "Dichtebestimmung Flüssigkeit" aufrufen
die erste Funktion „F1 basic“ erscheint
wiederholt drücken,
bis „F7 d_Li“ angezeigt wird
AES-A01N-BA-d-1210 16
Mit bestätigen.
Mit der Anzeige „vol“ werden Sie au fge for der t das Vol u mens des Gl a s senk-
körpers (siehe Prägung am Aufhängehaken) einzugeben. Soviel Nachkommastellen eingeben, wie die Waage verlangt.
Das Volumen des zuletzt benutzten Glassenkkörpers wird angezeigt.
Zum Ändern mit oder die zu verändernde Stelle auswählen (die akti-
ve Stelle blinkt) und mit den Zahlenwert erhöhen bzw. mit verringern.
Eingabe mit bestätigen, das Volumen des Glassenkkörpers wird gespei-
chert. Ab hier startet die Dichtestimmung der Flüssigkeit (s. Kap. 5.2).
17 AES-A01N-BA-d-1210
5.2 Dichtebestimmung durchführen
1. Bei Anzeige LOAD A gefolgt von der Nullanzeige den Senkkörper anhängen.
Das Gewicht des Senkkörpers in Luft wird angezeigt.
2. Stabilitätsanzeige () abwarten, dann drücken. Das Gewicht des
Senkkörpers in Luft wird gespeichert.
AES-A01N-BA-d-1210 18
3. Bei Anzeige LOAD L gefolgt von der Nullanzeige Becherglas mit der Prüfflüssigkeit auf die Plattform stellen. Glassenkkörper vollständig und möglichst blasenfrei in die Flüssigkeit eintauchen.
Die Prüfflüssigkeit sollte den Glassenkkörper zu 10 – 15 mm bedecken.
5. Stabilitätsanzeige () abwarten, dann drücken. Die Waage ermittelt
die Dichte der Flüssigkeit und zeigt diese an [g/cm3].
Bei Anschluss eines optionalen Druckers kann das Resultat mit ausge-
geben werden.
2.3456 g/cm3
Probe entnehmen. Für weitere Messungen drücken und bei Schritt 1 star-
ten.
Mit zurück ins Menü, mit dann zurück in den Wägemodus.
19 AES-A01N-BA-d-1210
ρ =
A
A-B
o
ρ
6 Bedingungen für präzise Messungen
Es gibt zahlreiche Fehlermöglichkeiten bei der Dichtebestimmung.
Genaue Kenntnis und Vorsicht sind notwendig um präzise Ergebnisse bei der Benutzung dieses Dichtesets in Verbindung mit der Waage zu erhalten.
6.1 Berechnung der Ergebnisse
Bei der Dichtebestimmung durch die Waage werden die Ergebnisse immer mit 4
Nachkommastellen angezeigt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Ergebnisse bis
zur letzten Anzeigestelle genau sind, wie bei einem errechneten Wert. Dabei sind die
für die Berechnungen verwendeten Wägeergebnisse kritisch zu betrachten.
Beispiel zur Bestimmung der Festkörperdichte:
Um hochwertige Ergebnisse zu gewährleisten, müssen sowohl Zähler als auch Nenner der folgenden Formel die gewünschte Genauigkeit aufweisen. Wenn einer von
beiden instabil oder fehlerhaft ist, ist das Ergebnis ebenfalls instabil oder fehlerhaft.
ρ= Dichte der Probe
A = Gewicht der Probe in Luft
B = Gewicht der Probe in Hilfsflüssigkeit
ρ
= Dichte der Hilfsflüssigkeit
o
6.2 E influßfaktoren für Meßfehler
6.2.1 Luftblasen
Eine kleine Blase mit einem Durchmesser von 1 mm bewirkt einen Auftrieb von 0.5
mg, während eine solche mit 2mm Ø bereits einen Auftrieb von 4 mg erzeugt.
Daher sicherstellen, dass keine Luftblasen an dem in Flüssigkeit eingetauchten Festoder Senkkörper haften.
Eine ölige Oberfläche verursacht Luftblasen beim Eintauchen in die Flüssigkeit, deshalb
Lösungsmittelbeständige Feststoffprobe entfetten
Alle eintauchenden Teile reg el mäßi g rei nigen und nicht mit bloßen Finger n be-
rühren.
Feststoffproben ( beso nder s flache Gegenstände ) nicht auß er h al b der Flüss i g kei t
auf die Probenschale legen, denn beim gemeinsamen Eintauchen ergeben sich dadurch Luftblasen.
6.2.2 Feststoffeprobe
Wenn die Probe ein zu großes Volumen besitzt und in die Flüssigkeit eingetaucht
wird, steigt der Flüssigkeitsstand im Becherglas an. Dies führt dazu, dass ein Teil der
Aufhängung der Probenschale ebenfalls untergetaucht wird und so den Auftrieb erhöht. Demzufolge wird das Gewicht der Probe in der Flüssigkeit leichter.
Proben, die das Volumen ändern oder Flüssigkeiten aufnehmen, können nicht gemessen werden.
AES-A01N-BA-d-1210 20
6.2.3 Flüssigkeiten
Feststoffe sind im Allgemeinen auf Temperaturschwankungen so wenig empfindlich,
dass die entsprechenden Dichteänderungen nicht von Belang sind. Da jedoch bei
der Dichtebestimmung von Feststoffen nach dem „Archimedischen Prinzip“ mit einer
Hilfsflüssigkeit gearbeitet wird, ist deren Temperatur zu berücksichtigen. Bei Flüssigkeiten wirkt sich die Temperatur stärker aus und verursacht Dichteänderungen in der
Größenordnung von 0.1 bis 1‰ pro °C. Damit wird bereits die dritte Nachkommastelle des Resultates beeinflusst.
6.2.4 Oberfläche
Die Aufhängung der Probenschale durchstößt die Flüssigkeitsoberfläche. Dieser Zustand ändert sich laufend. Wenn die Probe oder der Senkkörper relativ klein ist, verschlechtert die Oberflächenspannung die Reproduzierbarkeit. Unter Zugabe einer
kleinen Menge Tensid (Spülmittel) wird die Oberflächenspannung vernachlässigbar
und die Reproduzierbarkeit erhöht.
6.3 Allgemeine Informationen
6.3.1 Dichte / relative Dichte
Die relative Dichte ist das Gewicht eines Prüfkörpers geteilt durch das Gewicht von
Wasser ( bei 4° Celsius ) desselben Volumens. Deshalb hat die relative Dichte keine
Einheit. Dichte ist die Masse, geteilt durch das Volumen.
Wenn die relative Dichte anstatt der Dichte einer Flüssigkeit in die Formel eingesetzt
wird, ergibt sich ein falsches Ergebnis. Für eine Flüssigkeit ist nur ihre Dichte
aussagekräftig.
6.3.2 Drift der Waagenanzeige
Ein Driften der Waage hat keinen Einfluss auf das Endergebnis der Dichtebestimmung, obwohl das angezeigte Gewicht der Wägung in Luft davon betroffen ist. Es
sind nur genaue Werte notwendig, wenn mit einem Senkkörper die Dichte von Flüssigkeiten bestimmt wird.
Bei Änderung der Raumtemperatur oder des Standortes ist eine Justierung der
Waage erforderlich. Dazu das Dichteset abnehmen und die Justierung mit der
Standardwägeplatte durchführen.
21 AES-A01N-BA-d-1210
7 Dichtetabelle für Flüssigkeiten
Temperatur
Dichte ρ [g/cm3]
Wasser
Ethyl-alkohol
Methyl-alkohol
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
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
[°C]
AES-A01N-BA-d-1210 22
8 Gebrauchshinweise
•Zur Bildung eines reproduzierbaren Mittelwerts sind mehrere Dichtemessungen
• Probe/Glassenkkörper/Pinzette nach jeder Messung trocknen.
• Probengröße der Probenschale anpassen (ideale Probengröße > 5 g).
• Nur destilliertes Wasser verwenden.
• Probenschalen und Senkkörper beim ersten Eintauchen leicht schütteln, um evt.
Luftblasen zu lösen.
• Unbedingt darauf achten, dass beim Wiedereintauchen in die Flüssigkeit keine
zusätzlichen Luftbl äs c hen anhaften; besser Probe mi t Pi nzette auflegen.
• Stark anhaftende Luftblasen mit einem feinen Pinsel o.ä. Hilfsmittel abstreifen.
• Um anhaftende Luftbläschen zu vermeiden, Probe mit rauher Oberfläche vorher
glätten.
• Achten Sie darauf, dass bei Wägung mit der Pinzette kein Wasser auf die obere
Probenschale tropft.
• Um die Oberflächenspannung von Wasser und die Reibung der Flüssigkeit am
Draht zu reduzieren, der Messflüssigkeit drei Tropfen eines handelsüblichen Tensids (Spülmittel) beigeben (die Dichteänderung von dest. Wasser durch Beigabe
von Tensids kann vernachlässigt werden).
• Ovale Proben können durch Einritzen von Kerben mit der Pinzette leichter gefasst
werden.
• Die Dichte von porösen Feststoffen lässt sich nur annähernd bestimmen. Beim
Eintauchen in die Messflüssigkeit wird nicht die gesamte Luft aus den Poren verdrängt, dies führt zu Auftriebsfehlern.
• Um starke Erschütterungen der Waage zu vermeiden, Probe vorsichtig auflegen.
• Statische Aufladungen vermeiden, z. Bsp. Glassenkkörper nur mit Baumwolltuch
trocknen.
• Unterscheidet sich die Dichte Ihres Feststoffes nur geringfügig von der des dest.
Wasser, kann als Messflüssigkeit Ethanol eingesetzt werden. Prüfen Sie aber
vorab, ob die Probe lösungsmittelbeständig ist. Außerdem müssen beim Arbeiten
mit Ethanol unbedingt die geltenden Sicherheitsbestimmungen eingehalten werden.
• Glassenkkörper sorgfältig behandeln
(kein Garantieanspruch bei Beschädigung).
• Zur Vermeidung von Korrosionsschäden Dichteset nicht über einen längeren Zeit-
raum in Flüssigkeit eingetaucht stehen lassen.
23 AES-A01N-BA-d-1210
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