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無線電子吊秤廠家:用電子天平測密度,簡單稱兩次重量就夠了嗎?

無線電子吊秤廠家:用電子天平測密度,簡單稱兩次重量就夠了嗎?

根據阿基米德定律:浸在流體中的物體(全部或部分)受到豎直向上的浮力,其大小等于物體所排開流體的重力,用電子天平測量密度的本質就是稱量固體在空氣中的重量和在液體(如水、乙醇、或被測液體)中的重量,然后計算出密度。
那么,測量密度,只稱量兩次重量就夠了,真的如此簡單嗎?沒有什么因素需要考慮嗎?
首先,以測量固體為例,F浮力=ρ液體×g×V排開液體,而液體的密度取決于溫度。溫度每變化1℃,蒸餾水密度變化0.02%,乙醇和烴類密度變化0.1%。這將在測定的密度中影響到小數點后第三位。為修正溫度對密度的影響,需要用溫度計測量液體的溫度,并查表確定液體(蒸餾水和乙醇)在當前溫度下的密度,并使用該密度值ρ液體進行后續的計算。

其次,將固體浸入在液體中時,將排開一定量的液體, 該液體體積等于該固體的體積。排開液體將導致液面升高,使懸掛盤的連接線浸入更深并產生的額外浮力,該額外的浮力大小取決于浸入固體時液面上升的高度 “h”和連接線的直徑d,而液面上升的高度h與液體容器的直徑D有關。要提高密度測量的精確度就需要要考慮連接線的浮力,從確定的樣品浮力中減去浸入連接線產生的浮力,修正浮力如下:
A (修正) = [1 – 2 ·d2/D2 ] · [W (a) – W (fl)]
當需要同時考慮懸線引起的浮力和空氣浮力時,固體密度計算公式為:

W (a) = 樣品在空氣中的重量
W (fl) = 樣品在液體中的重量
ρ(fl)=液體密度
ρ(a)=空氣密度(一個大氣壓下,空氣密度為0.0012克/立方厘米)
上述影響因素均可做系統誤差修正,在密度計算時輸入相應的修正因子。此外,還有一些影響因素無法做系統修正,但測量時又必須考慮,如空氣氣泡。當樣品在水中稱重時,一個直徑為0.5mm的氣泡將產生約0.1mg的誤差。一個直徑為1mm的氣泡將產生約0.5mg的誤差。一個直徑為2mm的氣泡將產生一個約為4.2mg的誤差。如果被測樣品表面不光滑,有孔、槽、坑,浸入在液體中時,在這些部位會產生大量氣泡附著在被測樣品表面,改變樣品在液體中受到的浮力,從而極大影響最終的密度結果。因此測量這類樣品時非常重要的工作就是除氣泡。除氣泡的方法大體有以下幾種:事先將樣品充分浸潤放在液體中;在液體中加入少量表面活性劑;用刷子或注射器打碎或抽干氣泡。操作過程中使用鑷子或是類似的工具將樣品直接放到托盤上,避免氣泡產生。
其他方面,諸如固體樣品本身較輕體積又大,稱量在空氣中的重量時要考慮空氣浮力的影響;在液體中稱重時要根據樣品在水中下沉或上浮趨勢選用凹型或凸型稱盤或換用乙醇做參考液體。這些都是測量密度時需要考慮的因素。
此外,天平可以測絕大多數固體和液體的密度,除了粉末及多孔材料。因為粉末材料在液體中散開無法稱量其在液體中的重量,多孔材料浸入在液體中液體會進入到孔內部,致使排開水的體積不等于多孔材料的宏觀體積,因此這兩類材料無法用天平僅通過在空氣中和液體中兩次稱重測出密度。如果要測,還需要用到比重瓶、恒溫水浴等其他外圍設備經過更復雜的計算才能測出密度。
而這些問題都可以借助天平的附件,以及相應的算法,修正系數得出準確的密度測量結果。


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