Használati utasítás
Sűrűségmeghatározó készlet A Szilárd anyagok és folyékony
Tartalomjegyzék 1
Bevezetés
5
2
Alapfelszerelés
6
3
Mérleg összeszerelése sűrűségmeghatározáshoz
8
4
A sűrűség meghatározásának elve
5
Szilárd anyagok sűrűségének meghatározása 5.1 5.2 5.3
6
Alapvető tudnivalók Szilárd anyagok sűrűségmeghatározásának elvégzése Pontosabb eredmény elérése
Folyadékok sűrűségének meghatározása 6.1 6.2 6.3
7
10
Alapvető tudnivalók Folyadékok sűrűségmeghatározásának elvégzése Pontosabb eredmény elérése
11 11 11 12 14 14 14 15 16
Kiegészítő információk 7.1 7.2 7.3
Befolyásoló tényezők A desztillált víz sűrűségértékei Az etanol sűrűségértékei
16 17 17
Tartalomjegyzék
3
1 Bevezetés Köszönjük, hogy megvásárolta a sűrűségmeghatározó készletet a METTLER TOLEDO mérleghez. A mérleghez használható sűrűségmeghatározó szilárd anyagok és folyadékok sűrűségének meghatározására szolgál. Ezek az utasítások a sűrűségmeghatározó készlet működését írják le. A mérleg üzemeltetéséhez lásd a mérleg hez mellékelt működtetési utasításokat. Megjegyzés: ●
V1.30-as vagy későbbi szoftververziójú mérlegek: A sűrűségmeghatározó alkalmazás elérhető.
●
V1.30-as vagy korábbi szoftververziójú mérlegek: A sűrűségmeghatározó alkalmazáshoz szoftver- és TDNR-frissítés szükséges. Vegye fel a kapcsolatot a METTLER TOLEDO ügyfélszolgálatával. Gondosan olvasson el és tartson be minden, a mérleg működtetési utasításában található előírást.
Bevezetés
5
2 Alapfelszerelés A szilárd anyagok sűrűségének meghatározására használt sűrűségmeghatározó készlet az alábbi táblázatban felsorolt alkatrészeket tartalmazza. Platform Konzol Univerzális kosár nem lebegő és lebegő szilárd anyagokhoz (30004211)
Serpenyő
Csavar Üveg tartóedény Ø 80 mm (11142289)
Precíziós hőmérő rögzítőelemmel Nedvesítőfolyadék (0072409) (00238767) (tanúsítvánnyal ellátott, kalibrált verzió válaszható, 11132685)
Működtetési utasításokat tartal mazó CD (11781524)
Huzatvédő elem (kivéve: MS-DNY-54)
Ellensúly a felszerelés típusától függően
6
Alapfelszerelés
Folyadékok sűrűségének meghatározásához 10 cm3 méretű lefolyóra (választható tartozék) is szükség van (00210260) Kalibrált nehezék tanúsítvánnyal (00210672) Új tanúsítvány (Újrakalibrált nehezék) (00210674)
Alapfelszerelés
7
3 Mérleg összeszerelése sűrűségmeghatározáshoz Az ellensúly felszerelése A megfelelő ellensúly kiválasztásához tekintse át "Alapfelszerelés" fejezetben található táblázatot. Rögzítse az állványhoz a kiválasztott ellensúlyt a csavarral. Figyelem: Ügyeljen arra, hogy a csavart olyan mértékben húzza meg, hogy a földelése és az alátámasztása megfelelő legyen.
a) Távolítsa el a mérőserpenyőt, a serpenyőtartót (ha van) a mérőkamrából. b) A d = 1 mg modelleknél: Igazítsa be a huzatvédő elemet. c) Helyezze az állványt a rögzített ellensúllyal a mérőkúpra.
a) Helyezze a platformot a huzatvédő elemre. b) Fordítsa el az állványt úgy, hogy egy vonalban álljon a plat formmal. Figyelem: Az állvány semmilyen körülmények között nem érhet hozzá a platform karimájához.
Helyezze a serpenyőt a platformra.
8
Mérleg összeszerelése sűrűségmeghatározáshoz
a) Akassza fel a mellékelt hőmérőt a tartóedény szélére. b) Helyezze a tartóedényt a serpenyőre.
A mérleg készen áll a sűrűségmeghatározásra. Megjegyzés: Ha a mérleg kikapcsol mérés közben, például áramkimaradás miatt, a mérleg bekapcsolása előtt szerelje össze újra a felszerelést.
Mérleg összeszerelése sűrűségmeghatározáshoz
9
4 A sűrűség meghatározásának elve A sűrűség
egy adott térfogategység (V) tömegének (m) mértéke (a tömeg és a térfogat hányadosa).
A sűrűség SI-mértékegysége kg/m3 (kilogramm per köbméter). Laboratóriumi körülmények között a g/cm3 (gramm per köbcentiméter) használata megfelelőbb. A sűrűség meghatározását gyakran Arkhimédész törvénye alapján végzik, e törvény alapján használható a sűrűségmeghatározó készlet is. Arkhimédész törvénye szerint minden folyadékba mártott test a súlyából annyit veszt, amennyi az általa kiszorított folyadék súlya. A sűrűségmeghatározás módszerének megválasztása (azaz, hogy Arkimédész törvénye alapján meghatározható-e a sűrűség) attól függ, hogy szilárd anyag vagy folyadék sűrűségét kell-e meghatározni.
10
A sűrűség meghatározásának elve
5 Szilárd anyagok sűrűségének meghatározása 5.1 Alapvető tudnivalók Egy szilárd anyag sűrűsége mindig egy olyan folyadékhoz viszonyítva határozható meg, amelynek ismert a sűrűsége 0 (általában vizet vagy etanolt használnak erre a célra). A szilárd anyagot először levegőn (A), majd a sűrűségmeghatározáshoz használt referenciafolyadékba mártva (B) mérik le. A szilárd anyag sűrűsége az alábbi módon számítható ki a két mérésből: Sűrűség:
Térfogat:
=
A minta sűrűsége
A
=
A minta tömege levegőben
B
=
A minta tömege referenciafolyadékban
V
=
A minta térfogata
=
A referenciafolyadék sűrűsége
=
A levegő sűrűsége (0,0012 g/cm3)
=
Tömegkorrekciós tényező (0,99985), a korrekciós tömegre vonatkozó légköri fel hajtóerő figyelembevételével
5.2 Szilárd anyagok sűrűségmeghatározásának elvégzése Megjegyzés: Az alábbi utasítások leírják, hogyan kell sűrűségmeghatározást végezni a sűrűségmeghatározó készlettel. A manuálisan végzett sűrűségmeghatározás módját ismertetik. Ha több információt szeretne megtudni a mérleg működéséről, olvassa el a mérleghez mellékelt működtetési utasításokat. A működtetési utasítások a mérlegbe (1.30-as szoftververziótól) épített sűrűségmeghatározó alkalmazás használatára vonatkozó utasításokat is tartalmazzák. Szilárd anyagok sűrűségének meghatározásához használja a nem lebegő és lebegő szilárd anyagokat felfogó kosarat. Állítsa össze a sűrűség meghatározására szolgáló mérleget a Mérleg összeszerelése szakasz utasításai szerint. a) Töltse fel a tartóedényt a referenciafolyadékkal (ismert 0 sűrűségű folyadékkal, ez általában desztillált víz vagy etanol). Annyi referenciafolyadékot öntsön a tárolóedénybe, hogy a szilárd anyagot merítés után legalább 1 cm-rel ellepje. b) Függessze fel az univerzális kosarat az állványra (az itt sze replő ábra nem lebegő szilárd részecskékhez használt univerzális kosarat ábrázol). Ügyeljen arra, hogy a kosár elmerített részéhez ne tapadjanak lég buborékok (a kosár mozgatásával vagy egy puha sörtéjű kefével távolítsa el a légbuborékokat). Mérés levegőben: a) Csukja be a huzatvédőt és tárálja a mérleget. b) Helyezze a szilárd anyagot az egyik mérlegserpenyőre. c) Várjon addig, amíg a mérleg kijelzőjén a tömeg értéke a kívánt értékre áll (a stabilitásérzékelő kialszik). d) Jegyezze fel a mért A értéket (a minta levegőben mért töme gét).
Szilárd anyagok sűrűségének meghatározása
11
Megjegyzés 0,01 és 0,1 mg-os modellekhez: Ha 20 g-nál nagyobb tömegű szilárd anyagot szeretne mérni leve gőben, akkor a szilárd anyagot a kosár tetején található serpenyő be tegye (20 g felett mérési hiba jelentkezhet az oldalsó mérőser penyők használatakor).
Mérés folyadékban: a) Vegye ki a szilárd anyagot a serpenyőből, csukja be a huzat védőt, majd tárálja a mérleget. b) Helyezze a szilárd anyagot a kosárba. Ügyeljen arra, hogy ne tapadjanak légbuborékok a szilárd anyaghoz (a légbuboréko kat puha sörtéjű kefével távolítsa el). c) Várjon addig, amíg a mérleg kijelzőjén megjelenik a pontos tö megérték, majd jegyezze fel ezt a B értéket (a referenciafolya dékban mért szilárd anyag tömege). d) Most határozza meg a szilárd anyag dalon leírt képlet segítségével.
sűrűségét az előző ol
Megjegyzés 1 g/cm3-nél kisebb sűrűségű szilárd anyagokhoz: Lebegő szilárd anyagok sűrűségének meghatározásához fejjel lefe lé kell fordítani a kosarat. Ezáltal a kosár a referenciafolyadék alatt tartja a lebegő szilárd anyagot. Ha a szilárd anyag felhajtóereje na gyobb a kosár tömegénél, akkor helyezzen egy súlyt a kosár feletti mérőserpenyőre. A kiegészítő súly felhelyezése után tárálja a mérleget, majd kezdje újra a sűrűségmeghatározást, először az A érték meghatározásával (levegőn mért szilárd anyag), majd folytassa a referenciafolyadékban történő méréssel (B).
5.3 Pontosabb eredmény elérése Az alábbi tippekkel javítható a szilárd anyagok sűrűségmeghatározásának pontossága. Hőmérséklet Mivel a szilárd anyagok általában nem érzékenyek a hőmérséklet-ingadozásokra, ezért a sűrűségváltozás is el enyésző. Ebben az esetben azonban a sűrűségmeghatározás referenciafolyadékban történik Arkhimédész törvé nyének figyelembevételével. Éppen ezért a szilárd anyag hőmérsékletét ilyenkor figyelembe kell venni, mivel a folyadékok hőmérsékletére °C-onként 0,1–1‰ mértékű ingadozással van hatással. Ennek a hatása a mért ér ték harmadik tizedesjegyében jelentkezik. A pontos eredmények érdekében azt ajánljuk, hogy a sűrűség meghatározásánál vegye figyelembe a refe renciafolyadék hőmérsékletét. A megfelelő értékeket a táblázatokban találja. A desztillált vízre és az etanolra vonatkozó értékek a 6. részben szereplő táblázatokban találhatók.
12
Szilárd anyagok sűrűségének meghatározása
A referenciafolyadék felületi feszültsége A referenciafolyadék kosárfelfüggesztő drótokra gyakorolt adhéziója legfeljebb 3 mg-os tömegnövekedést ered ményezhet. Mivel a kosár mind a levegős, mind a referenciafolyadékos módszer során folyadékba van merítve, és a mérleg minden mérés előtt tárálva van, ezért a tömegemelkedés mértéke figyelmen kívül hagyható. Ha a lehető legpontosabb meghatározás szükséges, akkor használjon néhány cseppet a felszereléshez mellé kelt nedvesítőfolyadékból.
Szilárd anyagok sűrűségének meghatározása
13
6 Folyadékok sűrűségének meghatározása 6.1 Alapvető tudnivalók Folyadékok sűrűségének meghatározásához szükség van egy ismert térfogatú nehezékre. A nehezéket először levegőn, majd a sűrűségmeghatározáshoz használt referenciafolyadékban kell megmérni. A sűrűség értéke két mérésből határozható meg az alábbi módon:
Elektronikus mérleggel a kiszorított folyadék tömege is meghatározható P (P = A–B), és ezáltal a felhajtóerő is, aminek eredményeképpen az előbbi képlet a következőképpen egyszerűsíthető: Sűrűség:
=
A folyadék sűrűsége
A
=
A nehezék tömege levegőben
B
=
A minta tömege folyadékban
V
=
A nehezék térfogata
=
A levegő sűrűsége (0,0012 g/cm3)
=
Tömegkorrekciós tényező (0,99985), a korrekciós tömegre vonatkozó légköri fel hajtóerő figyelembevételével
=
A kiszorított folyadék tömege (P = A-B)
P
6.2 Folyadékok sűrűségmeghatározásának elvégzése Megjegyzés: Az alábbi utasítások leírják, hogyan kell sűrűségmeghatározást végezni a sűrűségmeghatározó készlettel. A manuálisan végzett sűrűségmeghatározás módját ismertetik. Ha több információt szeretne megtudni a mérleg működéséről, olvassa el a mérleghez mellékelt működtetési utasításokat. A működtetési utasítások a mérlegbe (1.30-as szoftververziótól) épített sűrűségmeghatározó alkalmazás használatára vonatkozó utasításokat is tartalmazzák. Folyadékok sűrűségmeghatározásához használja a mellékelt nehezéket. A nehezék tömegének mérése levegőben: Állítsa össze a sűrűség meghatározására szolgáló mérleget a Mérleg összeszerelése szakasz utasításai szerint. a) Függessze fel a nehezéket az állványra, és ügyeljen arra, hogy ne érjen hozzá a tartóedényhez és a hőmérőhöz. b) Tárálja a mérleget.
14
Folyadékok sűrűségének meghatározása
A nehezék tömegének mérése folyadékban: a) Öntse a folyadékot a tartóedénybe (körülbelül 1 cm-rel lepje el a folyadék a nehezék akasztóját). Ügyeljen arra, hogy ne ta padjanak légbuborékok a nehezékhez (távolítsa el a légbubo rékokat egy puha sörtéjű kefe segítségével). b) Várjon addig, amíg a mérleg kijelzőjén a tömeg értéke a kívánt értékre áll (a stabilitásérzékelő kialszik), majd jegyezze fel a P értéket a kijelzőről (a kiszorított folyadék súlya). c) Most számítsa ki a folyadék sűrűségét (a hőmérőn jelzett hő mérsékleten mért sűrűség), az előző oldalon meghatározott képlet alapján.
6.3 Pontosabb eredmény elérése Az alábbi tippekkel javíthat a szilárd anyagok sűrűségmeghatározásának pontosságán. A nehezék térfogatára vonatkozó tűrés mértéke A méréshez német tömeg- és mérethatárokra vonatkozó irányelv (EO 13–4, 9.21-es bekezdés) előírásainak megfelelő, folyadékok sűrűségmeghatározásához használt 210260 nehezék ajánlott. A 210260 típusú nehe zék – beleértve a felfüggesztő drótok felső részét is – úgy van kialakítva, hogy a 20 °C-os víz sűrűségének mé rése közben a sűrűségeltérés legfeljebb ±0,0005 g/cm3 lehet.
Folyadékok sűrűségének meghatározása
15
7 Kiegészítő információk Ez a szakasz azokat a tényezőket ismerteti, amelyek kedvezőtlenül befolyásolhatják a kísérleti eredmények pontosságát. Ugyanebben a szakaszban a desztillált víz és az etanol sűrűségértékei is megtalálhatók.
7.1 Befolyásoló tényezők A hőmérséklet, a levegő felhajtóereje és a felületi feszültség mértéke mellett az alábbi tényezők befolyásolhatják a kísérleti eredményeket: ●
A kosár és a nehezék merítési mélysége
●
Légbuborékok
●
A szilárd test porozitása
A kosár és a nehezék merítési mélysége A folyadékok sűrűségének meghatározásához használt nehezék egy 0,2 mm átmérőjű platinadrótra van fel függesztve. A vízbe mártott drótra 10 mm-es merítési mélységenként körülbelül 0,3 mg felhajtóerő hat. Példa: Ha a nehezék akasztója 10 mm-rel a folyadék alatt van, akkor körülbelül 40 mm-nyi drót merül a fo lyadékba. Ez 1,2 mg-nak megfelelő felhajtóerőt hoz létre 1 körüli sűrűségeknél. Mivel a felhajtóerőt a számításnál 10 cm3-rel osztják (= a nehezék térfogata), az eredményben fellépő hiba elhanyagolhatóan kicsi. A szilárd anyagok sűrűségének meghatározására használt kosár folyadékba meríthető része két drótból áll, egyenként 0,6 mm-es átmérővel. 1 körüli folyadéksűrűségnél ez körülbelül 1 mm-es merítési mélységnél nagyjából 0,4 mg felhajtóerőnek felel meg. Levegőn történő mérés esetén a kosár merítési mélysége változatlan. Tehát a kosárt érő felhajtóerő konstans, ezért figyelmen kívül hagyható. Fontos azonban, hogy a folyadékszint ne változzon a mérések között (a folya dék szintje általában nem emelkedik meg számottevően szilárd anyag folyadékba merítésekor). Légbuborékok Az enyhén nedvesítő folyadékoknál (például nedvesítőfolyadék nélkül vízbe merített testek esetén) előfordulhat, hogy a folyadékba merített testekhez, például a szilárd anyaghoz, a nehezékhez és a kosárhoz, légbuborékok tapadnak, amelyek felhajtóerejüknek köszönhetően befolyásolják az eredményt. 1 mm átmérőjű légbuborék 0,5 mg mértékű felhajtóerőt jelent, míg 2 mm átmérőjű légbuborék már 4 mg értékű felhajtóerőt. A légbuboré kok tapadásának elkerülése érdekében az alábbi megelőző intézkedések szükségesek: Használja a mellékelt nedvesítőfolyadékot vagy bármilyen kereskedelmi forgalomban kapható nedvesítő- vagy organikus folyadékot (a sűrűség desztillált víz használata esetén, nedvesítőfolyadék használatával tapasztalha tó változása figyelmen kívül hagyható). ●
Zsírtalanítsa a tisztítószerálló szilárd testeket.
●
Rendszeresen tisztítsa meg a kosarat és a nehezéket. Soha ne érintse meg kézzel a folyadékba mártott tes teket.
●
Első alkalommal óvatosan rázza meg a kosarat és a nehezéket, hogy a légbuborékok eltávozzanak a fel színükről.
●
A test felszínén maradó légbuborékokat távolítsa el puha sörtéjű kefével.
●
Használja a mellékelt nedvesítőfolyadékot vagy bármilyen kereskedelmi forgalomban kapható nedvesítővagy organikus folyadékot (a sűrűség desztillált víz használata esetén, nedvesítőfolyadék használatával ta pasztalható változása figyelmen kívül hagyható).
A szilárd anyag porozitása Szilárd testek folyadékba merítésekor általában nem minden levegő szorul ki a pórusokból. A felhajtóerő értéke ilyen esetekben hibás lehet, ezért a porózus testek sűrűsége csak megközelítőleg határozható meg.
16
Kiegészítő információk
7.2 A desztillált víz sűrűségértékei A desztillált víz sűrűségértékei
7.3 Az etanol sűrűségértékei Az etanol sűrűségértékei
A C2H5OH sűrűsége az "Amerikai Fizikai Intézet kézikönyve" szerint.
Kiegészítő információk
17
www.mt.com További információ
Mettler-Toledo AG, Laboratory & Weighing Technologies CH-8606 Greifensee, Switzerland Tel. +41 (0)44 944 22 11 Fax +41 (0)44 944 30 60 Internet: www.mt.com A műszaki változtatások jogát fenntartjuk. © Mettler-Toledo AG 07/2010 11781524 Hungarian 2.73
*11781524*
