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電子天平如何測(cè)量固體密度

[2011/7/27]

　　在日常實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物質(zhì)測(cè)量和分析時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用電子天平和密度測(cè)試組件進(jìn)行固體密度的測(cè)量。利用奧豪斯電子天平可測(cè)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(lái)簡(jiǎn)單了解使用電子天平進(jìn)行測(cè)量固體密度的原理：

　　1.物體的密度為其質(zhì)量與體積的比值。

　　2.密度測(cè)量是依據(jù)阿基米德原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該原理說(shuō)明：浸入液體中的每一個(gè)固體失去的重量等于它所排開(kāi)的液體的重量。

　　3.固體密度測(cè)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(guò)在空氣(A)和輔助液體(B)中先后稱量的待測(cè)固體質(zhì)量，即可計(jì)算求得其密度。

　　進(jìn)行密度測(cè)量前，我們需要進(jìn)行如下準(zhǔn)備工作：

　　1.電子天平。需根據(jù)對(duì)測(cè)量的密度數(shù)據(jù)精度的具體要求選擇電子天平的精度，根據(jù)被測(cè)樣品的體積，重量選擇電子天平的容量。在進(jìn)行測(cè)試前需要對(duì)準(zhǔn)備好的電子天平進(jìn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱，并進(jìn)行必要的校正以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

　　2.測(cè)試組件。需選擇合適的測(cè)試組件，如對(duì)某些體積較大，稱量室無(wú)法放置的物質(zhì)需選擇下掛式測(cè)試組件。

　　3.待測(cè)樣品？紤]到水的表面張力的影響，為了測(cè)量密度的準(zhǔn)確性，建議測(cè)量的樣品重量須大于1g。為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，建議選擇形狀規(guī)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(cè)試輔助液體時(shí)需根據(jù)具體的測(cè)試樣品的性質(zhì)進(jìn)行選擇，如易于與水發(fā)生反應(yīng)的，可選擇酒精作為輔助輔助液體。

　　準(zhǔn)備好所需的設(shè)備和樣品后，請(qǐng)按如下步驟進(jìn)行測(cè)量：

　　1.打開(kāi)電子天平的左側(cè)門(mén)或者右側(cè)門(mén)取下秤盤(pán)，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(huì)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(nèi)，用于測(cè)量液體的當(dāng)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(cè)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(wú)氣泡并不碰到燒杯或溫度計(jì)(如下圖2)

　　6.打開(kāi)電子天平開(kāi)關(guān)

　　7.關(guān)閉防風(fēng)門(mén)并去皮重;

　　8.打開(kāi)電子天平防風(fēng)門(mén)，將被測(cè)固體放置在固定支架的稱量臂上或掛籃頂部的秤盤(pán)中;若被測(cè)固體在空氣中的質(zhì)量大于20g，請(qǐng)將其放置在掛籃頂部的秤盤(pán)中進(jìn)行稱量;

　　注：對(duì)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(wǎng)反置，壓住被測(cè)物體。如果固體的浮力大于掛籃的重量，則必須通過(guò)在掛籃上部放置一個(gè)附加砝碼來(lái)協(xié)助稱量。在裝入附加砝碼后，給電子天平去皮并再次開(kāi)始稱量。如上圖3所示。

　　9.關(guān)閉電子天平防風(fēng)們，待電子天平穩(wěn)定后，電子天平將自動(dòng)記錄稱量結(jié)果A(如下圖4);

　　10.打開(kāi)電子天平防風(fēng)門(mén)，取下被測(cè)固體，關(guān)閉防風(fēng)門(mén)并去皮重;

　　11.打開(kāi)電子天平防風(fēng)門(mén)將被測(cè)固體放置在掛籃下部的稱量網(wǎng)內(nèi)，并確保無(wú)氣泡附著在固體表面(可以用小刷子清除表面氣泡);

　　12.關(guān)閉電子天平防風(fēng)門(mén)，待電子天平穩(wěn)定后，電子天平將自動(dòng)記錄稱量結(jié)果B。并根據(jù)密度公式自己計(jì)算待測(cè)固體密度。

　　注：對(duì)于奧豪斯DV和AR等系列電子天平已在電子天平軟件中進(jìn)行設(shè)置，可直接讀出密度數(shù)據(jù)，無(wú)需人工計(jì)算，更加健康。

　　具有密度直讀功能的電子天平有：DV、EP工業(yè)電子天平、AR、SE;具有密度測(cè)定功能的電子天平有：EP、CAV、CP、SPS(可通過(guò)手工計(jì)算)。

　　提高固體密度測(cè)量結(jié)果的精度

　　1.溫度

　　固體一般對(duì)溫度變動(dòng)不是特別敏感，但測(cè)量密度過(guò)程中利用輔助液體工作時(shí)，必須考慮溫度對(duì)液體的較大影響。一般會(huì)以0.1℃到1℃的數(shù)量級(jí)引起密度的變化。此時(shí)會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果中的第三小數(shù)位的變化。建議在固體密度測(cè)量過(guò)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(huì)使表面質(zhì)量增加3mg。當(dāng)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(shí)，輔助液體表面張力所引起的量增大的影響可以忽略不計(jì)。因?yàn)殡娮犹炱皆诿看螠y(cè)量前都會(huì)去皮。為了降低氣泡的影響和確保最大的可能精度，可以使用幾滴潤(rùn)濕劑(不提供)并添加到輔助液體中。