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JT-120系列密度計(jì)的設(shè)計(jì)與測定密度方法

測定固體的密度是基于阿基米得原理：

一個(gè)浸入液體的固體將受到浮力的作用.浮力的值等于固體排開液體體積的重量。

用比重天平可秤取固體在空氣中與在水中的稱量,那么如果已知產(chǎn)生浮力的液體密度,則固體的密度由下式?jīng)Q定:

或者，如果已知浸入的固體的體積,那么液體的密度由下式?jīng)Q定:

ρ=固體密度 ρ(fl)=液體密度

W(a)=固體在空氣中的重量 W(fl)= 固體在液體中的重量

G = 被浸入液體的浮力 V =液體的體積

＃如果您只需要測定的密度精度到小數(shù)點(diǎn)一位至二位,那么用以上提及的公式來測定固體的密度就足夠了.

誤差來源和修正方法：

＃如果您所需要測定的密度精度到小數(shù)點(diǎn)三位, 請(qǐng)考慮以下的誤差及修正因子:

1、溫度將影響產(chǎn)生浮力的液體密度

2、在空氣中稱量時(shí)空氣浮力的影響

3、當(dāng)樣品浸入時(shí), 所裝配的懸掛盤浸入深度的變化

4、懸掛盤的懸吊線所產(chǎn)生的液體吸附力

5、樣品上的氣泡

以上的某些誤差可以通過如下的步驟修正:

A、測量有關(guān)液體的溫度并修正相應(yīng)的密度值：補(bǔ)償設(shè)定

B、定義用于裝載液體的容器的內(nèi)徑：大尺寸水槽的設(shè)計(jì)

1、液體密度與溫度的關(guān)系：

產(chǎn)生浮力的液體密度取決于溫度.溫度每變化1℃,相應(yīng)密度的變化

A、蒸餾水變化0.02%

B、酒精和烴類變化0.1%

換句話說,這將在測定的密度中影響到小數(shù)點(diǎn)的第三位.

為修正溫度對(duì)密度的影響,請(qǐng)進(jìn)行以下步驟:

A、用隨裝置提供的溫度計(jì)測量液體的溫度

B、找更加常使用的液體,水和酒精,在不同測量溫度下的密度,并使用該密度值ρ(fl).

2、空氣浮力：

空氣的重量取決于它的溫度,濕度和氣壓. 1立方厘米的空氣的重量大約為1.2mg. 當(dāng)在空氣中稱量時(shí),一個(gè)固體每1cm3的體積都將受到相應(yīng)這樣一個(gè)浮力的作用.

如果要求空氣浮力帶來的誤差不允許出現(xiàn)在小數(shù)點(diǎn)第三位,就應(yīng)該進(jìn)行修正.

下面的公式用于空氣浮力的修正:

這里: ρ(a) = 標(biāo)準(zhǔn)條件下空氣的密度(溫度20℃ , 壓力101.325kPa)

3、浸入深度：

在液體中稱量時(shí),承載或浸入樣品的吊欄連接于四根線并浸入液體表面以下約30mm.

因?yàn)樵诿看畏Q量前天平均要扣重, 因此由稱量裝置浸入部分所產(chǎn)生的浮力將不會(huì)對(duì)密度測定產(chǎn)生影響.

但當(dāng)一個(gè)固體樣品在液體中稱量時(shí), 所排開的液體體積對(duì)應(yīng)于液體樣品的體積. 這將使懸掛盤的吊線被浸入到更深的位置,從而產(chǎn)生一個(gè)附加的浮力，造成密度測定的一個(gè)誤差. 使用下面的公式來修正這個(gè)誤差:

因?yàn)樾拚蜃觾H由測量裝置的幾何尺寸來決定, 所以在測定固體的密度時(shí), 請(qǐng)一定使用大直徑的水槽.在沒有修正因子時(shí)可降低誤差。

4、在線的液體吸附力

當(dāng)樣品容器(或篩網(wǎng))浸入到產(chǎn)生浮力的液體中時(shí), 液體由于吸附作用而附在線上, 并產(chǎn)生了一個(gè)約3毫克左右的附加的重量.

因?yàn)闃悠啡萜?或篩網(wǎng))在空氣中和在液體中稱量時(shí)均浸入在產(chǎn)生浮力的液體中, 而且每次測量開始時(shí)天平均要去皮,因此彎月形對(duì)象的影響可以忽略.

為了減少表面張力和在線液體的摩擦, 可在燒杯里的蒸餾水中加入三滴抗靜電劑或一般的洗滌劑.

因?yàn)橐后w附著在線上,可能即使在穩(wěn)定符號(hào)”g”出現(xiàn)以后, 重量仍在緩慢變化.因此,在”g”顯示后立即讀出重量.

5、空氣氣泡

由附著在樣品上的空氣氣泡引起的測量誤差可以由下面的方法來估計(jì).

當(dāng)樣品在水中稱重時(shí),

一個(gè)直徑為0.5mm的氣泡將產(chǎn)生一個(gè)小于0.1mg的附加的浮力.

一個(gè)直徑為1mm的氣泡將產(chǎn)生一個(gè)0.5mg的附加的浮力.

一個(gè)直徑為2mm的氣泡將產(chǎn)生一個(gè)約為4.2mg的附加的浮力.

更大的氣泡務(wù)必用刷子或其它工具去除.可以在稱量前在另一個(gè)容器中打濕樣品.

固體密度的測定：(使用蒸餾水.)

W(a)和G的單位是g, G=W(a)-W(fl)

ρ(fl)的單位是g/cm3

密度小于1g/cm3的固體密度的測定：

方法一：

依然用蒸餾水產(chǎn)生浮力，利用抗浮架。測定時(shí)先放樣品于水面，再浸入于抗浮架下。也可用鑷子或其它工具直接將樣品置于抗浮架下。如果樣品產(chǎn)生的浮力太大以至篩網(wǎng)無法將其浸入網(wǎng)下，則可在框架頂部稱盤添加一重量來增加篩網(wǎng)的重量

方法二：

使用一種低于被測物體密度的液體來產(chǎn)生浮力，推薦用乙醇（密度更加高約為0.8g/cm3）乙醇的密度ρ(fl)（與溫度的關(guān)系）可查到。

結(jié)果中乙醇表面張力帶來的負(fù)面影響比使用蒸餾水更小，因此可不考慮張力的影

響。

當(dāng)使用乙醇時(shí)，您必需注意安全因素。

如果固體的密度與蒸餾水的密度只有輕微的差異，測定就只能使用方法二，因?yàn)槿绻褂梅椒ㄒ?，樣品懸浮在水中，可能產(chǎn)生測量誤差。

當(dāng)測定粉粒密度時(shí)也只能使用方法二，因?yàn)橛梅椒ㄒ缓茈y在篩網(wǎng)下得到全部的樣品。在樣品可能被乙醇破壞或溶解時(shí)禁止使用。

測量步驟（針對(duì)方法一）

W(a)和G的單位是g, G=W(a)-W(fl)

ρ(fl)的單位是g/cm3

液體密度的測定：

在平臺(tái)的中央放置小口徑的燒杯(ф55mm)

在燒杯中注滿被測液體使其高于玻璃鉛垂10mm

測定浮力G=W(a)-W(fl)

G的單位是g, V的單位是cm3 此玻璃鉛垂的體積是可自由設(shè)定。

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