Návod k obsluze
Sada pro stanovení hustoty pevných látek a kapalin
Obsah 1
Úvod
5
2
Standardní vybavení
6
3
Příprava váhy ke stanovování hustoty
8
4
Princip stanovování hustoty
5
Stanovení hustoty pevných těles
6
7
10 11
5.1 5.2 5.3
Základní principy Stanovení hustoty pevných těles Zvýšení přesnosti výsledku
6.1 6.2 6.3
Základní principy Stanovení hustoty kapalin Zvýšení přesnosti výsledku
11 11 12 14
Stanovení hustoty kapalin
14 14 15 16
Doplňkové informace 7.1 7.2 7.3
Faktory ovlivňující výsledky Tabulka hodnot hustoty destilované vody Tabulka hodnot hustoty etanolu
16 17 17
Obsah
3
1 Úvod Děkujeme vám, že jste si pro svou váhu METTLER TOLEDO zakoupili sadu pro stanovování hustoty. Kombinací této sady s váhou můžete určovat hustotu pevných těles a kapalin. Tyto pokyny popisují postup práce se sadou pro stanovení hustoty. Postup práce s váhou najdete v návodu k obsluze dodaném s váhou. Poznámka: ●
Váhy s nainstalovaným základním softwarem verze 1.30 a novější: Aplikace Hustota je k dispozici.
●
Váhy s nainstalovaným základním softwarem verze starší než 1.30: Aplikace Hustota vyžaduje aktualizaci softwaru a TDNR. Obraťte se na oddělení služeb zákazníkům společ nosti METTLER TOLEDO. Věnujte pozornost všem varováním uvedeným v návodu k obsluze váhy a postupujte podle nich.
Úvod
5
2 Standardní vybavení Sada pro stanovení hustoty pevných těles obsahuje položky uvedené v následující tabulce. Nosič Rameno Univerzální košík pro neplovoucí a plovoucí pevná tělesa (30004211)
Miska
Šroub Skleněná kádinka o Ø 80 mm (11142289)
Přesný teploměr s držákem Smáčecí přípravek (0072409) (00238767) (volitelně kalibrovaná verze s certifikátem, 11132685)
Návod k obsluze na CD (11781524) Krycí vložka (kromě MS-DNY-54)
Kompenzační závaží, podle sady
6
Standardní vybavení
Ke stanovování hustoty kapalin potřebujete kromě sady ještě také ponorné těleso o objemu 10 cm3 (00210260). Kalibrované ponořované těleso s certifikátem (00210672) Nový kalibrační list (následně kalibrované ponorné těleso) (00210674)
Standardní vybavení
7
3 Příprava váhy ke stanovování hustoty Instalace kompenzačního závaží Správné kompenzační závaží zvolte podle pokynů uvedených v ka pitole "Standardní vybavení". Příslušné kompenzační závaží připevněte šroubem k ramenu. Pozor: Šroub je třeba dostatečně utáhnout, bylo závaží dobře zajiš těno.
a) Z nosiče misky odeberte vážicí misku a její držák (pokud je jím váha vybavena). b) V případě modelů, kde d = 1 mg: Vložte krycí vložku. c) Na nosič misky umístěte rameno s nainstalovaným kompen začním závažím.
a) Na krycí vložku položte nosič. b) Ramenem otočte tak, aby zapadlo do nosiče. Pozor: Rameno se za žádných okolností nesmí nosiče dotýkat.
Na nosič položte vážicí misku.
8
Příprava váhy ke stanovování hustoty
a) Teploměr, který je součástí sady, zavěste na okraj kádinky. b) Kádinku položte na misku.
Váha je nyní připravená k měření hustoty. Poznámka: Dojde-li během měření k vypnutí váhy (například při výpadku napájení), je třeba před opětovným spuštěním váhy na stavit sadu výše uvedeným způsobem.
Příprava váhy ke stanovování hustoty
9
4 Princip stanovování hustoty Hustota
je podíl hmotnosti m a objemu V.
Jednotkou hustoty v mezinárodním systému jednotek je kg/m3. Pro laboratorní účely se však lépe hodí jednot ka g/cm3. Hustota se často stanovuje pomocí Archimédova zákona. Jeho princip je také využit v sadě pro stanovování hustoty pro váhy. Podle tohoto zákona je těleso ponořené do kapaliny nadlehčováno silou, rovnající se tíze ka paliny stejného objemu jako je ponořená část tělesa. Postup stanovování hustoty podle Archimédova zákona závisí na tom, zda je stanovována hustota pevných těles nebo kapalin.
10
Princip stanovování hustoty
5 Stanovení hustoty pevných těles 5.1 Základní principy Hustota pevného tělesa se stanovuje pomocí kapaliny, jejíž hustota 0 je známá (jako pomocná kapalina se obvykle používá voda nebo etanol). Pevné těleso se nejprve zváží ve vzduchu (A) a pak v pomocné kapalině (B). Z těchto dvou vážení se vypočte hustota : Hustota:
Objem:
=
Hustota vzorku
A
=
Hmotnost vzorku ve vzduchu
B
=
Hmotnost vzorku v pomocné kapalině
V
=
Objem vzorku
=
Hustota pomocné kapaliny
=
Hustota vzduchu (0,0012 g/cm3)
=
Faktor korekce hmotnosti (0,99985), kte rým se bere v úvahu vztlak vzduchu půso bící na justovací závaží
5.2 Stanovení hustoty pevných těles Poznámka: Tyto pokyny vysvětlují způsob práce se sadou pro stanovení hustoty. Popisují postup manuálního stanovení hustoty. Informace o obsluze váhy naleznete v návodu k obsluze, který jste obdrželi spolu s váhou. Návod k obsluze obsahuje pokyny pro práci s aplikací stanovení hustoty, která je ve váze integrována (od verze softwaru váhy 1.30). Při stanovování hustoty pevných těles použijte univerzální košík pro neplovoucí a plovoucí pevná tělesa. Podle pokynů uvedených v části o přípravě váhy připravte váhu ke stanovování hustoty. a) Kádinku naplňte pomocnou kapalinou (kapalina o známé hus totě 0, obvykle se jedná o destilovanou vodu nebo etanol). Použijte dostatek kapaliny, aby mohlo být pevné těleso pono řeno alespoń 1 cm pod hladinu. b) Na rameno zavěste univerzální držák pevných těles (obrázek vlevo ukazuje univerzální košík připravený pro neplovoucí pev ná tělesa). Přesvědčte se, že na ponořené části košíku nejsou žádné vzducho vé bublinky (případné vzduchové bublinky odstraňte pohybem ko šíku nebo jemným štětcem). Vážení ve vzduchu: a) Zavřete dvířka krytu a váhu vytárujte. b) Na jednu ze dvou z vážicích misek ramene umístěte pevné tě leso. c) Počkejte na ustálení zobrazení hmotnosti (indikátor ustalování zhasne). d) Poznamenejte si zobrazenou hmotnost A (hmotnost vzorku ve vzduchu).
Stanovení hustoty pevných těles
11
Poznámka pro modely s rozlišením 0,01 mg a 0,1 mg: Pokud budete vážit pevná tělesa o hmotnosti větší než 20 g, umístěte je na misku nad košíkem (při překročení 20 g může při vážení na spodních miskách ramene docházet k chybám rohového zatížení).
Vážení v kapalině: a) Pevné těleso odeberte z misky, zavřete dvířka krytu a váhu vy tárujte. b) Pevné těleso vložte do košíku. Přesvědčte se, že na pevném tě lese nejsou žádné vzduchové bublinky (případné vzduchové bublinky odstraňte jemným štětcem). c) Počkejte na ustálení váhy a poznamenejte si zobrazenou hmotnost B (hmotnost vzorku v pomocné kapalině). d) Podle výše uvedeného vzorce nyní vypočítejte hustotu pevného tělesa .
Poznámka pro pevná tělesa s hustotou nižší než 1 g/cm3: Otočením připravte univerzální košík pro plovoucí pevná tělesa. Otočte jej tak, aby držel pevné těleso pod hladinou pomocné kapa liny. Je-li vztlak pevného tělesa větší než hmotnost košíku, je třeba košík zatížit – na horní vážicí misku na rameni umístěte dodatečné závaží. V případě použití dodatečného závaží váhu vytárujte a znovu zahajte proces stanovování hustoty, nejprve zvažte pevné těleso ve vzduchu (A) a pak v pomocné kapalině (B).
5.3 Zvýšení přesnosti výsledku Následující tipy vám pomohou zvýšit přesnost výsledků při určování hustoty pevných těles. Teplota Pevná tělesa obecně nejsou příliš vnímavá vůči změnám teploty a proto případné změny teploty nemají na sta novenou hodnotu hustoty žádný dopad. Teplotu je však nutné zohledňovat, protože se hustota stanovuje v souladu s Archimédovým zákonem s využitím pomocné kapaliny. Teplota totiž výrazněji ovlivňuje hustotu ka palin a způsobuje změny hodnoty jejich hustoty v řádu 0,1 až 1 ‰ na 1 °C. Tento vliv je patrný již na třetím desetinném místě výsledku. Chcete-li získat přesné výsledky, doporučujeme u každého stanovení hustoty vždy zohlednit také teplotu pomocné kapaliny. Příslušné hodnoty můžete převzít z knihy tabulek. Tabulky pro destilovanou vodu a etanol najdete v části 6.
12
Stanovení hustoty pevných těles
Povrchové napětí pomocné kapaliny Přilnavost pomocné kapaliny k závěsným lankům košíku způsobuje zdánlivé zvýšení hmotnosti až o 3 mg. Jelikož se košík ponořuje do pomocné kapaliny při obou váženích pevného tělesa (ve vzduchu a v pomocné kapalině) a před každým měřením je váha vytárována, může být tento vliv zdánlivého zvýšení hmotnosti zane dbán. Požadujete-li nejvyšší možnou přesnost, použijte několik kapek dodaného smáčecího přípravku.
Stanovení hustoty pevných těles
13
6 Stanovení hustoty kapalin 6.1 Základní principy Hustota kapalin se stanovuje pomocí ponořovaného tělesa o známém objemu. Ponořované těleso se nejprve zváží ve vzduchu a pak v kapalině, jejíž hustota se určuje. Hustota se z těchto dvou vážení vypočítá násle dovně:
Pomocí elektronické váhy lze určit hmotnost vytlačené kapaliny P (P = A - B), a tím i vztlak. Předchozí vzorec je pak možné zjednodušit na: Hustota:
=
Hustota kapaliny
A
=
Hmotnost ponořovaného tělesa ve vzdu chu
B
=
Hmotnost vzorku v kapalině
V
=
Objem ponořovaného tělesa
=
Hustota vzduchu (0,0012 g/cm3)
=
Faktor korekce hmotnosti (0,99985), kte rým se bere v úvahu vztlak vzduchu půso bící na justovací závaží
=
Hmotnost vytlačené kapaliny (P = A - B)
P
6.2 Stanovení hustoty kapalin Poznámka: Tyto pokyny vysvětlují způsob práce se sadou pro stanovení hustoty. Popisují postup manuálního stanovení hustoty. Informace o obsluze váhy naleznete v návodu k obsluze, který jste obdrželi spolu s váhou. Návod k obsluze obsahuje pokyny pro práci s aplikací stanovení hustoty, která je ve váze integrována (od verze softwaru váhy 1.30). Při stanovování hustoty kapalin používejte doplňkové ponořované těleso. Vážení ponořovaného tělesa ve vzduchu: Podle pokynů uvedených v části o přípravě váhy připravte váhu ke stanovování hustoty. a) Ponořované těleso zavěste na rameno a přesvědčte se, že se nedotýká ani kádinky, ani teploměru. b) Váhu vytárujte.
14
Stanovení hustoty kapalin
Vážení ponořovaného tělesa v kapalině: a) Do kádinky nalijte kapalinu, jejíž hustotu chcete stanovit (při bližně až 1 cm nad závěsné oko pro ponořované těleso). Pře svědčte se, že na ponořeném tělese nejsou žádné vzduchové bublinky (případné vzduchové bublinky odstraňte jemným štět cem). b) Počkejte na ustálení zobrazení hmotnosti na váze (indikátor ustalování zhasne) a poznamenejte si zobrazenou hodnotu P (hmotnost vytlačené kapaliny). c) Podle výše uvedeného vzorce nyní vypočítejte hustotu kapaliny (při teplotě odečtené na teploměru).
6.3 Zvýšení přesnosti výsledku Následující tipy vám pomohou při zvyšování přesnosti výsledků stanovení hustoty kapalin. Přípustná objemová odchylka ponořovaného tělesa Doplňkové ponořované těleso (objednací číslo 210260) doporučené pro stanovování hustoty kapalin vyhovuje požadavkům německých předpisů pro míry a váhy (EO 13-4, odstr. 9.21). Objem ponořovaného tělesa (ob jednací číslo 210260) včetně dolní poloviny závěsného lanka je nakolik přesný, že maximální chyba při sta novování hustoty vody o teplotě 20 °C činí ±0,0005 g/cm3.
Stanovení hustoty kapalin
15
7 Doplňkové informace Tato kapitola obsahuje informace o faktorech, které mohou negativně ovlivnit přesnost výsledků měření. V této kapitole najdete také tabulky hustoty destilované vody a etanolu.
7.1 Faktory ovlivňující výsledky Výsledky měření mohou kromě teploty, vztlaku vzduchu a povrchového napětí kapaliny ovlivnit tyto faktory: ●
Hloubka ponoření košíku nebo ponořovaného tělesa
●
Vzduchové bublinky
●
Poréznost pevného tělesa
Hloubka ponoření košíku nebo ponořovaného tělesa Ponořované těleso pro stanovování hustoty kapalin se zavěšuje na platinové lanko o průměru 0,2 mm. Ve vodě na toto lanko působí vztlak přibližně 0,3 mg na 10 mm hloubky ponoření. Příklad: Je-li hladina kapaliny 10 mm nad závěsným okem ponořeného tělesa, je ponořeno přibližně 40 mm lanka. Při hustotách kolem 1 to vede ke vztlaku 1,2 mg. Díky dělení vztlaku 10 cm3 (což je objem ponořeného tělesa) je chyba ve výsledku zanedbatelně malá a není třeba ji opravovat. Ponořovaná část košíku pro stanovování hustoty pevných těles se skládá ze dvou lanek, přičemž každé má průměr 0,6 mm. Při hustotě kapaliny rovné 1 to vede ke vztlaku přibližně 0,4 mg na jeden milimetr hloubky ponoření. Při vážení pevného tělesa ve vzduchu zůstává hloubka ponoření košíku stejná. Vztlaková síla působící na ko šík je tak konstantní a lze ji proto zanedbat. Je však důležité zajistit, aby se mezi váženími neměnila hladina kapaliny (změna hladiny kapaliny způsobená ponořením pevného tělesa je zpravidla nevýznamná). Vzduchové bublinky V případě hůře smáčivých kapalin (například vody bez smáčecího přípravku) mohou na ponořených částech (pevné těleso, ponořované těleso, košík) zůstat vzduchové bublinky, jejichž vztlak ovlivní výsledek měření. Bublinka o průměru 1 mm způsobí vztlak 0,5 mg a bublinka o průměru 2 mm pak způsobí vysoký vztlak 4 mg. Chcete-li zabránit vzniku bublinek, doporučujeme učinit tato preventivní opatření: Použijte běžný smáčecí přípravek dodaný jako součást sady nebo organické kapaliny (změnu hustoty destilo vané vody v důsledku přidání smáčecího přípravku lze zanedbat). ●
Pevná tělesa odolná proti rozpouštědlům odmastěte.
●
Pravidelně čistěte košík a ponořované těleso a nikdy se rukou nedotýkejte částí, které se ponořují.
●
Košíkem a ponořovaným tělesem při prvním ponoření jemně zatřeste, aby se odstranily případné vzducho vé bublinky.
●
Pevně ulpívající vzduchové bublinky odstraňte jemným štětcem.
●
Použijte běžný smáčecí přípravek dodaný jako součást sady nebo organické kapaliny (změnu hustoty destilované vody v důsledku přidání smáčecího přípravku lze zanedbat).
Poréznost pevného tělesa Z pórů pevných těles ponořených do kapaliny se obvykle nevytlačí všechen vzduch. To vede k chybám hodnot vztlaku, a proto lze hustotu porézních pevných těles určit pouze přibližně.
16
Doplňkové informace
7.2 Tabulka hodnot hustoty destilované vody Tabulka hodnot hustoty destilované vody
7.3 Tabulka hodnot hustoty etanolu Tabulka hodnot hustoty etanolu
Hustota C2H5OH podle příručky "American Institute of Physics Handbook".
Doplňkové informace
17
www.mt.com Pro více informací
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 Technické změny vyhrazeny. © Mettler-Toledo AG 06/2010 11781524 Czech
*11781524*
