دانسیته متر

دانسیته متر، تراکم سنج، جرم حجمی یا چگالی  سنج چیست و چگونه کار می کند.

[کل: 9 میانگین: 4.8]

دانسیته متر، تراکم سنج، جرم حجمی یا چگالی  سنج چیست و چگونه کار می کند.

 

دانسیته، جرم حجمی، چگالی یا تراکم، غلظت، یک پارامتر فیزیکی است که نقش مهمی در تمام حالت های مواد (چه جامد، مایع یا گاز) ایفا می کند. این پارامتر در همه صنایع اندازه گیری  شده تا بینش ما نسیت به مواد، به عنوان مثال خلوص، غلظت اجزاء و ترکیب آنها حفظ شود. تراکم (و غلظت) محصولات مایع تاثیر زیادی بر کیفیت، رفتار و استفاده آنها دارد.

تمرکز این مقاله بر روی تراکم سیالات یعنی چگالی مایعات و گازهاست.

چگالی چیست؟

تعریف چگالی
تراکم یا چگالی نسبت جرم به حجم است. جرم مستقل از شرایط خارجی مانند شناوری در هوا یا گرانش است. نماد تراکم حرف ρ است:     

ρ=m(kg)/V(m3)

اگر چند مایع غیر محلول را در ظرفی بریزیم، مایعات دارای تراکم بالاتر مانند آب میوه ها یا شربت در آب غرق خواهند شد؛ چون آنها سنگین تر (چگال تر) هستند و دارای شناوری کمتر هستند. مایعات با تراکم کمتر از قبیل الکل یا آب دارای شناور بیشتری هستند، بنابراین آنها در بالا شنا می کنند.

چه عوامل چگالی را تحت تاثیر قرار می دهد؟

درجه حرارت

حجم و حالت مواد با درجه حرارت تغییر می کند. بنابراین درجه حرارت تأثیر مهمی بر تراکم دارد. در نتیجه، اندازه گیری چگالی دقیق نیاز به تعیین درجه حرارت دقیق و پایداری دمای خوب دارد.

یک نمونه عالی از وابستگی دما، تراکم دماسنج است. با افزایش دما، حجم الکل در داخل دماسنج گسترش و افزایش می یابد. ثابت بودن همان جرم، اما با حجم بیشتر به معنی تراکم کمتر است.

دما عامل حیاتی برای اندازه گیری دقیق تراکم است که در آن شما نیاز به کنترل دقیق دما یا الگوریتم های جبران خسارت دارید. اختلاف دما به میزان ۰٫۱ درجه سانتیگراد ممکن است منجر به خطای چگالی تا ۰٫۰۰۰۱ g / cm³ شود.

فشار هوا و ارتفاع

فشار و ارتفاع هوا موضعی نیز بر تراکم مایعات تاثیر می گذارد و متر تراکم مدرن برای این عوامل موثر بر این عوامل را تحت تاثیر قرار می دهد تا نتایج را تحت تاثیر قرار دهد.

ویسکوزیته

بسته به چگونگی اندازه گیری تراکم، ویسکوزیته ماده ممکن است بر نتیجه تاثیر بگذارد. برای مثال، هنگام اندازه گیری با یک دانسیته متر دیجیتال، فرکانس نوسان اندازه گیری نه تنها به تراکم نمونه پر شده بستگی دارد، بلکه بر ویسکوزیته آن نیز بستگی دارد. با توجه به نوسان لوله، نیروهای برشی (نوعی اصطکاک) بین مایع و دیواره لوله رخ می دهند و منجر به میرایی می شود. میرایی با افزایش ویسکوزیته نمونه افزایش یافته و باعث بیش از حد خواندن چگالی می شود (مقدار چگالی نشان داده شده بیش از حد بالا باشد). دانسیته متر مدرن این اثر را جبران می کند و به طور خودکار تصحیح ویسکوزیته را با استفاده از یک تکنیک خاص انجام می دهد که در آن دو حالت مختلف نوسان استفاده می شود. 

ناهنجاری آب

آب مایع منحصر به فردی است و در دمای ۳٫۹۸ درجه سانتی گراد به حداکثر چگالی می رسد. با شروع از ۳٫۹۸ درجه سانتیگراد به بالا، حجم آب افزایش می یابد و از تراکم کمتری برخوردار می شود. همین امر در هنگام خنک شدن آب، درست برعکس است. این ناهنجاری باعث یخ زدگی دریاچه ها از بالا به پایین و آب سردتر از ۴ درجه سانتیگراد می شود.

واحدهای چگالی

یک ویژگی فیزیکی مانند تراکم به چندین دلیل بررسی می شود و بنابراین در چندین واحد گزارش می شود. به عنوان مثال بیشترین واحد مورد استفاده چگالی، کیلوگرم در متر مکعب است. چگالی بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب (g / cm³) نیز گزارش می شود. ضریب تبدیل در این حالت ۱۰۰۰ است (۱ گرم در سانتی متر مربع = ۱۰۰۰ کیلوگرم در متر مکعب). همچنین ممکن است چگالی بر حسب کیلوگرم در لیتر (کیلوگرم در لیتر) یا گرم در لیتر (گرم در لیتر) گزارش شود یا به مقدار غلظت تبدیل شود.

چگالی واقعی و چگالی ظاهری

چگالی واقعی ρ اغلب با چگالی ظاهری ρapp اشتباه گرفته می شود. چگالی ظاهری، نسبت وزن در هوا در حجم است:

ρapp=وزن/حجم

مقادیر چگالی ظاهری و چگالی واقعی متفاوت هستند، حتی اگر واحدهای آنها یکسان باشند. چگالی واقعی هوا در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد، اندازه گیری شده در دانسته متر، ۰٫۰۰۱۲ گرم در سانتی متر مکعب است در حالیکه چگالی هوای ظاهری در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد، ۰٫۰۰۰۰ گرم در سانتی متر مکعب است – هوای موجود تعادل خوانایی ندارد.

با در نظر گرفتن شناوری نمونه در هوا و وزن و چگالی یک وزن مرجع در فولاد یا برنج، می توان چگالی ظاهری را از چگالی واقعی محاسبه کرد. امروزه ، فولاد به عنوان ماده انتخابی برای وزن ها تعریف می شود. پیش از این، از برنج استفاده می شد.

وزن مخصوص و وزن مخصوص ظاهری (چگالی نسبی و چگالی نسبی آشکار نیز نامیده می شود).

واحد حیاتی دیگر برای گزارش تراکم، وزن مخصوص (SG) است که در چندین صنعت یافت می شود. وزن مخصوص، چگالی اندازه گیری شده یک نمونه است که بر چگالی آب در دمای مشخص تقسیم می شود. به همین دلیل به آن تراکم نسبی (relative density) نیز گفته می شود زیرا مربوط به تراکم آب است.

تکنیک های اندازه گیری چگالی

هیدومتر

هیدرومتر یک بدنه شیشه ای شناور با یک حباب پر از یک وزن فلزی و یک ساقه استوانه ای با مقیاس است. هیدرومتر در نمونه غوطه ور است و می توان چگالی نمونه را مستقیماً از مقیاس خواند: هرچه در عمق فرو رود، نمونه چگالی کمتری دارد.

این روش بر اساس اصل ارشمیدس استوار است. بسته به نوع استفاده، هیدرومترهای مختلفی در دسترس است. عدد خوانده شده از مقیاس همیشه دانسیته نیست بلکه مقادیر مشتق شده نیز می باشد. از لاکتومتر برای اندازه گیری تراکم (خامه بودن) شیر، ساکرومتر برای اندازه گیری غلظت قند در مایع یا الکلومتر برای اندازه گیری میزان اتانول در ترکیبات الکلی استفاده می شود.

هیدرومترها ابتدایی ترین و ارزان ترین ابزار اندازه گیری چگالی هستند، اما به کنترل دمای مناسب، که می تواند کاملاً پیچیده باشد، و حجم زیاد نمونه (تا ۱۰۰ میلی لیتر) نیاز دارند. به دلیل کوچک بودن مقیاس هیدومت ، نتایج به راحتی خوانده نمی شوند. در مقایسه با این دستگاه های دستی، هیدرومتر دیجیتال یک متر اندازه گیری چگالی دیجیتال کوچک و قابل حمل است که بر اساس اصل لوله U نوسانی ساخته شده است.

 

در حال تکمیل…

همچنین ببینید

انواع پرشر گیج- فشار سنج

پرشر گیج، مانومتر یا فشار سنج چیست، انواع گیج فشار و چگونه کار میکند.

[کل: 18 میانگین: 4.8]پرشر گیج یا فشار سنج چیست، انواع فشار سنج و چگونه کار …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site is protected by wp-copyrightpro.com