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電子天平測量固體密度的方法

2011-07-27

電子天平測量固體密度的方法

　　在日常實驗室進行物質測量和分析時，經常會使用電子天平和密度測試組件進行固體密度的測量。利用奧豪斯電子天平可測量密度大于輔助液體密度的固體，密度小于輔助液體密度的固體，液體密度，多孔材料(如：滲油，軸承材料)的密度。
　　
　　首先我們來簡單了解使用電子天平進行測量固體密度的原理：
　　
　　1.物體的密度為其質量與體積的比值。
　　
　　2.密度測量是依據阿基米德原理來實現的。該原理說明：浸入液體中的每一個固體失去的重量等于它所排開的液體的重量。
　　
　　3.固體密度測量通常是使用一種已知密度液體(例如：水或乙醇)作為輔助液體，通過在空氣(A)和輔助液體(B)中先后稱量的待測固體質量，即可計算求得其密度。
　　
　　進行密度測量前，我們需要進行如下準備工作：
　　
　　1.電子天平。需根據對測量的密度數據精度的具體要求選擇電子天平的精度，根據被測樣品的體積，重量選擇電子天平的容量。在進行測試前需要對準備好的電子天平進行足夠長時間的預熱，并進行必要的校正以保證測量數據的準確。
　　
　　2.測試組件。需選擇合適的測試組件，如對某些體積較大，稱量室無法放置的物質需選擇下掛式測試組件。
　　
　　3.待測樣品。考慮到水的表面張力的影響，為了測量密度的準確性，建議測量的樣品重量須大于1g。為了提高測量準確度，建議選擇形狀規則，表面粗糙度小的樣品。
　　
　　4.選擇合適的輔助液體。一般可選擇為：水、酒精、其他。選擇測試輔助液體時需根據具體的測試樣品的性質進行選擇，如易于與水發生反應的，可選擇酒精作為輔助輔助液體。
　　
　　準備好所需的設備和樣品后，請按如下步驟進行測量：
　　
　　1.打開電子天平的左側門或者右側門取下秤盤，將密度托架插入電子天平中。
　　
　　2.將支架放在托架上方合適的位置，確保支架不會與托架相接觸。
　　
　　3.將燒杯按照在支架中心位置。將溫度表插在燒杯內，用于測量液體的當前溫度。
　　
　　4.將已知密度的參考液體(通常是水或酒精)注入燒杯，確保待測固體能被液體完全浸1cm以上。
　　
　　5.放置掛籃于固定支架上，確保其表面無氣泡并不碰到燒杯或溫度計(如下圖2)
　　
　　6.打開電子天平開關
　　
　　7.關閉防風門并去皮重；
　　
　　8.打開電子天平防風門，將被測固體放置在固定支架的稱量臂上或掛籃頂部的秤盤中；若被測固體在空氣中的質量大于20g，請將其放置在掛籃頂部的秤盤中進行稱量；
　　
　　注：對于密度小于輔助液體密度的固體，則需將掛籃下部的稱量網反置，壓住被測物體。如果固體的浮力大于掛籃的重量，則必須通過在掛籃上部放置一個附加砝碼來協助稱量。在裝入附加砝碼后，給電子天平去皮并再次開始稱量。如上圖3所示。
　　
　　9.關閉電子天平防風們，待電子天平穩定后，電子天平將自動記錄稱量結果A(如下圖4)；
　　
　　10.打開電子天平防風門，取下被測固體，關閉防風門并去皮重；
　　
　　11.打開電子天平防風門將被測固體放置在掛籃下部的稱量網內，并確保無氣泡附著在固體表面(可以用小刷子清除表面氣泡)；
　　
　　12.關閉電子天平防風門，待電子天平穩定后，電子天平將自動記錄稱量結果B。并根據密度公式自己計算待測固體密度。
　　
　　注：對于奧豪斯DV和AR等系列電子天平已在電子天平軟件中進行設置，可直接讀出密度數據，無需人工計算，更加健康。
　　
　　具有密度直讀功能的電子天平有：DV、EP工業電子天平、AR、SE；具有密度測定功能的電子天平有：EP、CAV、CP、SPS(可通過手工計算)。
　　
　　提高固體密度測量結果的精度
　　
　　1.溫度
　　
　　固體一般對溫度變動不是特別敏感，但測量密度過程中利用輔助液體工作時，必須考慮溫度對液體的較大影響。一般會以0.1℃到1℃的數量級引起密度的變化。此時會影響到測量結果中的第三小數位的變化。建議在固體密度測量過程中始終考慮到輔助液體的溫度。
　　
　　2.輔助液體的表面張力
　　
　　液體粘附到掛籃上會使表面質量增加3mg。當在固體的兩次稱量中(空氣和輔助液體中)下掛籃浸入輔助液體中時，輔助液體表面張力所引起的量增大的影響可以忽略不計。因為電子天平在每次測量前都會去皮。為了降低氣泡的影響和確保大的可能精度，可以使用幾滴潤濕劑(不提供)并添加到輔助液體中。

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