3/1/:20205
2.2.5. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ
Относительная плотность
1
2
t
t
d
представляет собой отношение массы определенного
объема испытуемого образца при температуре t
1
к массе равного ему объема воды при
температуре t
2
. При отсутствии других указаний в частной монографии, используют
относительную плотность
20
20
d
. Относительная плотность также выражают как
20
4
d
. Может
использоваться плотность ρ
20
, определяемая как масса единицы объема испытуемого
образца при температуре 20 °С и выражаемая в килограммах на кубический метр или в
граммах на кубический сантиметр (1 кг/м
-3
= 10
-3
г/см
-3
). Данные величины связаны между
собой следующими уравнениями, в которых плотность выражена в граммах на
кубический сантиметр:
или
или
Относительную плотность или плотность измеряют с точностью до числа знаков после
запятой, указанных в частной монографии, с помощью пикнометра (твердые вещества и
жидкости), гидростатических весов (твердые вещества), ареометра (жидкости) или
цифрового денситометра с осциллографическим датчиком (жидкости и газы).
Атмосферное давление при взвешивании испытуемого образца не учитывают, так как
погрешность не превышает единицы в третьем знаке после запятой. Давление воздуха не
оказывает влияния на определения с использованием денситометра.
Денситометр с осцилографическим датчиком.
Прибор включает:
– U-образную трубку, обычно из боросиликатного стекла, в которую помещают
испытуемый образец;
– генератор магнитоэлектрического или пьезоэлектрического возбуждения, которая
вызывает колебание U-образной трубки с характеристической частотой, зависящей от
плотности испытуемого образца;
– cредства измерения периода осцилляции (Т), которое может быть преобразовано
прибором непосредственно в значение плотности или применяться для расчета
значения плотности с использованием констант А и В как указано ниже.
Резонансная частота (f) является функцией константы упругости (c) и массы (m) системы:
2
22
11
4
c
f
Tm
Следовательно,
22
4
MV
T
cc
,
где:
M
–
масса трубки;
V
–
внутренний объем трубки.
Введение двух констант
2
/ (4 )A c V
и
/B M V
приводит уравнение к
классическому виду для осциллирующего датчика:
2
A T B
Значения констант А и В определяют на приборе с U-образной трубкой, наполненной
двумя различными образцами известной плотности, например водой дегазированной Р и
воздухом.
Контрольные измерения проводят ежедневно с использованием воды дегазированной Р.
Результаты, полученные в контрольных измерениях, с использованием воды
дегазированной Р не должны отклоняться от стандартного значения (ρ
20
= 0.998203 г/см
-3
,
20
20
d
= 1.000000) более чем на установленную точность работы прибора.
Например, если прибор проводит измерения с точностью ± 0.0001 г/см
-3
, считается
пригодным для дальнейших измерений, если показывает значение (0.9982 ± 0.0001) г/см
-3
.
В противном случае необходима перенастройка прибора. Калибровку с использованием
сертифицированных стандартных образцов необходимо проводить регулярно. Измерения
должны проводиться при тех же условиях, что и калибровка. При необходимости
испытуемый образец термостатируют при температуре 20 °С перед введением в трубку во
избежание образования пузырьков газа и уменьшения времени, требуемого для
измерения.
Факторы, влияющие на точность измерения:
– однородность температуры во всем объеме трубки;
– отсутствие линейности в диапазоне измеряемого значения плотности;
– мешающие резонансные эффекты;
– вязкость, вследствие чего растворы с вязкостью большей, чем у раствора, используемой
для калибровки, показывают значения плотности более высокую, чем истинное
значение.
Влияние отсутствия линейности и вязкости можно избежать с помощью использования
раствора для калибровки, имеющих близкие значения плотности и вязкости к испытуемой
жидкости (±5 % для плотности и ±50 % для вязкости). Денситометр может иметь функцию
автоматической коррекции вязкости и для коррекции погрешности, связанных с
отсутствием линейности и с изменением температуры.
Прецизионность (точность) является функцией воспроизводимости и стабильности
частоты осциллирующего датчика, которая зависит от стабильности объема, массы и
константы упругости ячейки.
Денситометры способны проводить измерения с точностью от 1·10
-3
г/см
-3
до 1·10
-5
г/см
-3
и воспроизводимостью от 1·10
-4
г/см
-3
до 1·10
-6
г/см
-3
.
