在物理實驗中使用的密度計,是一種測量液體密度的儀器。它是根據(jù)物體浮在液體中所受的浮力等于重力的原理制造與工作的。密度計是一根粗細(xì)不均勻的密封玻璃管,管的下部裝有少量密度較大的鉛丸或水銀。使用時將密度計豎直地放入待測的液體中,待密度計平
穩(wěn)后,從它的刻度處讀出待測液體的密度。常用密度計有兩種,一種測密度比純水大的液體密度,叫重表;另一種測密度比純水小的液體,叫輕表。
密度計原理
物體的重力將物體拉向地面,但是如果將物體放在液體中,一種名為浮力的力量將產(chǎn)生反方向的作用力。 浮力的大小等同于物體取代的液體的重量,或者說是排開的水的重量。
密度計根據(jù)重力和浮力平衡的變化上浮或下沉。
一個功能完好的密度計僅能處于漂浮狀態(tài),因此浮力向上推的力量要比重力向下拉的力量稍微大一點。
因為密度計的體積沒有發(fā)生變化, 其排開水的體積相同*。但是,因為其中包含了更多的水而變得更重。 當(dāng)重力大于浮力時,密度計會下沉。 密度計的重量小于相同體積水的重量,所以密度計重新浮起。
密度計的讀數(shù)是下大上小,當(dāng)它浸入不同的液體中,體積不變示數(shù)發(fā)生變化,密度計底部的鐵砂或鉛粒是用來保持平衡的!
密度計分類常用的密度計和比重計有浮子式密度計、靜壓式密度計、振動式密度計和放射性同位素密度計。 浮子式密度計 它的工作原理是:物體在流體內(nèi)受到的浮力與流體密度有關(guān),流體密度越大浮力越大。如果規(guī)定被測樣品的溫度(例如規(guī)定25℃),則儀器也可以用比重數(shù)值作為刻度值。這類儀器中較為簡單的是目測浮子式玻璃比重計, 簡稱玻璃比重計。 靜壓式密度計 它的工作原理是:一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正比,因此可根據(jù)壓力測量儀表測出的靜壓數(shù)值來衡量液體的密度。膜盒(見膜片和膜盒)是一種常用的壓力測量元件,用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計稱為膜盒靜壓式密度計。另一種常用的是單管吹氣式密度計(圖2)。它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力。將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度,壓縮空氣通過吹氣管不斷從管底逸出。此時管內(nèi)空氣的壓力便等于那段高度的樣品液柱的壓力,壓力值可換算成密度。 振動式密度計 它的基本工作原理是:物體受激而發(fā)生振動時,其振動頻率或振幅與物體本身的質(zhì)量有關(guān)。如果在物體內(nèi)充以一定體積的液體樣品,則其振動頻率或振幅的變化便反映一定體積的樣品液體的質(zhì)量或密度。 放射性同位素密度計 儀器內(nèi)設(shè)有放射性同位素輻射源。它的放射性輻射(例如γ射線),在透過一定厚度的被測樣品后被射線檢測器所接收。一定厚度的樣品對射線的吸收量與該樣品的密度有關(guān),而射線檢測器的信號則與該吸收量有關(guān),因此反映出樣品的密度。
自然堆積密度計定義:
休止角是指粉體堆積層的自由斜面在靜止的平衡狀態(tài)下,與水平面所形成的最大角;
工作原理:
休止角常用的方法是固定圓錐法(亦稱殘留圓錐法)。固定圓錐法將粉體注入到某一有限直徑的圓盤中心上,直到粉體堆積層斜邊的物料沿圓盤邊緣自動流出為止,停止注入,測定休止角。
自然堆積密度計特點:
測試粉末和顆粒通過進(jìn)料漏斗后再流入到測試漏斗中再自動流出堆積,解決粉末和顆粒因加料時產(chǎn)品本身重力和內(nèi)摩擦對粉末和顆粒自然流出之影響,得出數(shù)據(jù)更加真實反映產(chǎn)品本身的特性;
如果粉體的流動性很差而不能流出時,加入100μm的玻璃球助流,助流劑的選擇應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的實際特性選擇,測定自由流動所需玻璃球的最少加入量,加入量越多流動性越差.
粉體的休止角<30o30o~45o45o~60o60o~90o
流動性表示良好較好較差差
用休止角評價粉體的流動性能,只能表示流動性的好壞,或者用于比較同種粉體因水分和粒度等引起的流動性差別。
自然堆積密度計標(biāo)準(zhǔn)要求:
粉末和顆粒休止角測定儀滿足GB11986-89《表面活性劑粉體和顆粒休止角的測定》規(guī)定設(shè)計制作同時滿足ISO4324-1977要求;
粉體和顆粒休止角的測定;也適用于USP(美國藥典)、BP(英國藥典)和EP(歐洲藥典)的規(guī)范要求參照標(biāo)準(zhǔn):DINISO4324-December1983;
也可用于類似試驗要求對產(chǎn)品流動性的測定與滿足國際上通用的試驗方法要求規(guī)范。
粉末和顆粒休止角測定儀不僅可以直接測定,而且可以測定粉體層的高度和圓盤半徑后計算而得。即tanθ=高度/半徑。
休止角是檢驗粉體流動性好壞的較為簡便的方法。
適用范圍:
粉末和顆粒休止角測定儀廣泛用于制藥、工業(yè)化學(xué)、洗滌、科研院校、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)等等相關(guān)粉末粉體及顆粒材料之檢測;可以提供粉體儲藏性質(zhì)的變化,特別是在料倉中儲存情況等。
1、密度計的刻度以及質(zhì)量的分布是否使均勻的?
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刻度不均勻
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這是因為密度計總漂浮在水面上,它的浮力總等于重力,而密度計的重力不變的。即密度計在不同的液體中所受的F浮是不變的,根據(jù)阿基米德定律可知:V排=F 浮/P液g;式中,F(xiàn)浮和g都不變,可見V排和P液是反比的關(guān)系,注意是反比的關(guān)系,所以刻度線是不均勻的。
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2、如何標(biāo)注密度計的刻度?
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較為簡單標(biāo)注密度計的刻度的方法就是實驗法:
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把密度計放入水中,平衡后密度計在水面處的數(shù)值就為1.0(單位:克/立方厘米),再放入其它已知密度的液體中,同樣可標(biāo)出刻度,這樣多實驗幾次,就能解 決問題。
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也可以采用計算的方法,先找到1.0刻度線的位置,測出密度計的質(zhì)量m,及密度計上端均勻部分玻璃管的面積S,根據(jù)浮力的知識,可以算出當(dāng)液體的密度為P 時的刻度線和1.0刻度線之間的距離=m(p水-p)/p水ps,(式中P為被測液體的密度,P水是水的密度),算出的結(jié)果如果是正的,就在1.0的上方 標(biāo),是負(fù)的就在1.0的下方標(biāo),這樣密度計上所有相應(yīng)的刻度線就標(biāo)好了。
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密度計上的刻度總是:在上面的刻度數(shù)值小,下面的刻度數(shù)值大,刻度線間距上大下小。