Használati utasítás Sűrűségmeghatározó készlet A Szilárd anyagok és folyékony
Tartalomjegyzék 1 2 3 4 5 6 7 Bevezetés Alapfelszerelés Mérleg összeszerelése sűrűségmeghatározáshoz A sűrűség meghatározásának elve Szilárd anyagok sűrűségének meghatározása 5.1 Alapvető tudnivalók 5.2 Szilárd anyagok sűrűségmeghatározásának elvégzése 5.3 Pontosabb eredmény elérése Folyadékok sűrűségének meghatározása 6.1 Alapvető tudnivalók 6.2 Folyadékok sűrűségmeghatározásának elvégzése 6.3 Pontosabb eredmény elérése Kiegészítő információk 7.1 Befolyásoló tényezők 7.2 A desztillált víz sűrűségértékei 7.3 Az etanol sűrűségértékei 5 6 8 10 11 11 11 12 14 14 14 15 16 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 mérleghez 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 (00238767) (tanúsítvánnyal ellátott, kalibrált verzió válaszható, 11132685) Nedvesítőfolyadék (0072409) Működtetési utasításokat tartalmazó CD (11781524) Huzatvédő elem (kivéve: MS-DNY-54) Ellensúly a felszerelés típusától függően 6 Alapfelszerelés
Folyadékok sűrűségének meghatározásához 10 cm 3 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 platformmal. 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/m 3 (kilogramm per köbméter). Laboratóriumi körülmények között a g/cm 3 (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 5.2 Szilárd anyagok sűrűségmeghatározásának elvégzése = A referenciafolyadék sűrűsége = A levegő sűrűsége (0,0012 g/cm 3 ) = Tömegkorrekciós tényező (0,99985), a korrekciós tömegre vonatkozó légköri felhajtóerő figyelembevételével 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 szereplő ábra nem lebegő szilárd részecskékhez használt univerzális kosarat ábrázol). Ügyeljen arra, hogy a kosár elmerített részéhez ne tapadjanak légbuborékok (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 tömegét). Szilárd anyagok sűrűségének meghatározása 11
Megjegyzés 0,01 és 0,1 mg-os modellekhez: Ha 20 g-nál nagyobb tömegű szilárd anyagot szeretne mérni levegőben, akkor a szilárd anyagot a kosár tetején található serpenyőbe tegye (20 g felett mérési hiba jelentkezhet az oldalsó mérőserpenyők használatakor). Mérés folyadékban: a) Vegye ki a szilárd anyagot a serpenyőből, csukja be a huzatvédőt, majd tárálja a mérleget. b) Helyezze a szilárd anyagot a kosárba. Ügyeljen arra, hogy ne tapadjanak légbuborékok a szilárd anyaghoz (a légbuborékokat puha sörtéjű kefével távolítsa el). c) Várjon addig, amíg a mérleg kijelzőjén megjelenik a pontos tömegérték, majd jegyezze fel ezt a B értéket (a referenciafolyadékban mért szilárd anyag tömege). d) Most határozza meg a szilárd anyag sűrűségét az előző oldalon leírt képlet segítségével. Megjegyzés 1 g/cm 3 -nél kisebb sűrűségű szilárd anyagokhoz: Lebegő szilárd anyagok sűrűségének meghatározásához fejjel lefelé kell fordítani a kosarat. Ezáltal a kosár a referenciafolyadék alatt tartja a lebegő szilárd anyagot. Ha a szilárd anyag felhajtóereje nagyobb 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 elenyésző. Ebben az esetben azonban a sűrűségmeghatározás referenciafolyadékban történik Arkhimédész törvényének 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 érték harmadik tizedesjegyében jelentkezik. A pontos eredmények érdekében azt ajánljuk, hogy a sűrűség meghatározásánál vegye figyelembe a referenciafolyadék 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 eredményezhet. 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 mellékelt 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 6.2 Folyadékok sűrűségmeghatározásának elvégzése = A levegő sűrűsége (0,0012 g/cm 3 ) = Tömegkorrekciós tényező (0,99985), a korrekciós tömegre vonatkozó légköri felhajtóerő figyelembevételével P = A kiszorított folyadék tömege (P = A-B) 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 tapadjanak légbuborékok a nehezékhez (távolítsa el a légbuborékokat 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 hőmérsékleten 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 nehezék beleértve a felfüggesztő drótok felső részét is úgy van kialakítva, hogy a 20 C-os víz sűrűségének mérése közben a sűrűségeltérés legfeljebb ±0,0005 g/cm 3 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 felfüggesztve. 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 folyadékba. 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 folyadék 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 légbuborékok 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 tapasztalható 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 testeket. Első alkalommal óvatosan rázza meg a kosarat és a nehezéket, hogy a légbuborékok eltávozzanak a felszínükről. 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 tapasztalható 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*