CN1320348C - 双比重瓶粉体真密度测定法 - Google Patents
双比重瓶粉体真密度测定法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种测定粉体真密度的方法。双比重瓶粉体真密度测定法,其特征是它包括如下步骤:1)精确称量比重瓶A、比重瓶B的质量ma、mb,将两比重瓶注满介质液,称量其质量m1,m2,查出对应环境温度的介质液密度ρ介质0,求两比重瓶的体积va、vb;2)比重瓶B中装入待测粉体,称出质量m3,则m样=m3-mb;然后向其中注入介质液体至粉体表面以上4.8-5.2mm,放入真空箱抽气至临界沸点,保持28-32分钟直到粉体孔隙内的气泡完全排出后;3)同时向比重瓶A、比重瓶B注入介质液体至充满,测出比重瓶A的质量m4,测出比重瓶B的质量m5;4)根据下式计算出粉末样品的质量密度:ρ样=m样/v样=(m3-mb)(m4-ma)/[(m4-ma)vb-(m5-m3)va]。本发明具有工作效率高、可操作性强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种测定粉体真密度的方法。
背景技术
真密度是材料物理性质的一项重要指标。真密度值可用来鉴别矿物,对于人工合成材料的成分和结构分析也有辅助作用。
测定粉体真密度的传统方法是比重瓶法,其原理是利用排水法测定粉体的真体积V,再根据粉体质量计算其真密度。其操作步骤简要介绍如下:
1.精确称量比重瓶的质量m0,将比重瓶注满水银(或纯水),放入已预制温度的恒温箱中,当毛细管内的液柱降至刻度处时,迅速取出称其质量m1,根据水银或纯水在该温度的密度值ρ0计算比重瓶的体积v0,
v0=(m1-m0)/ρ0; (a)
2.将比重瓶洗净烘干,向其中注满介质液体(煤油、乙醇、二甲苯等)然后将比重瓶放入恒温箱中,待温度稳定、毛细管内的液面降至刻度处时,取出称其质量m2。由此计算出该温度下介质液体的密度ρ1,
ρ1=(m2-m0)/v0; (b)
3.再将比重瓶洗净烘干,向其中装入适量待测粉末样,称量此时的瓶重m3,然后向瓶中注入适量介质液,放在真空箱中抽气至临介沸点,保持半小时左右直到粉体孔隙内的气泡完全排出后取出,再将比重瓶注满介质液并置于恒温箱中,待温度稳定、毛细管内的液面降至刻度处时取出称其质量m4。由此可计算出瓶内介质液的体积v液,
v液=(m4-m3)/ρ1; (c)
粉末样的真体积v样=v0-v液,质量m样=m3-m0,则:
ρ样=m样/V样=(m2-m0)(m3-m0)v0/(m2+m3-m0-m4);(d)
由于比重瓶法测真密度选用的介质多是浸润性、挥发性强的液体,如乙醇、煤油、二甲苯等,这类介质液体的密度对温度十分敏感,为了保证测定结果的准确性,整个测量过程中的温度控制要求非常严格,挥发过程必须在恒温箱中进行,每次质量读数时,介质液体的温度偏差必须控制在±0.1℃。
但在实际操作时,却往往出现如下情况:比重瓶放入恒温箱后需要很长时间其温度才能趋于稳定,但比重瓶毛细管内的液面降到刻度处所需的时间却相对较短,结果往往取出称重时比重瓶的温度还没有稳定,导致测量结果出现大的偏差。因此传统的测量方法测定过程步骤繁多,耗时长,可操作性很低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工作效率高、可操作性强的双比重瓶粉体真密度测定法。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:双比重瓶粉体真密度测定法,其特征是它包括如下步骤:1).精确称量比重瓶A、比重瓶B的质量ma、mb,将两比重瓶注满介质液,待毛细管内液柱降到刻度线时,称量其质量m1,m2,查出对应环境温度的介质液密度ρ介质0,则两比重瓶的体积为:
va=(m1-ma)/ρ介质0; (1),
vb=(m2-mb)/ρ介质0; (2);
2).比重瓶B中装入待测粉体,称出质量m3,则粉末样品的质量为:
m样=m3-mb; (3)
然后向其中注入介质液体至粉体表面以上4.8-5.2mm,放入真空箱抽气至临界沸点,保持28-32分钟直到粉体孔隙内的气泡完全排出后,从真空箱中取出;
3).同时向比重瓶A、比重瓶B注入与步骤2)相同的介质液体至充满,静置待温度稳定后插上活塞,将溢出的液体小心擦拭干净,等待活塞内毛细管中的液面挥发下降;待液面降至刻度线时,测出比重瓶A的质量m4,测出比重瓶B的质量m5;
4).计算出粉末样品的质量密度:
比重瓶A中介质液体的密度为:
ρ介质=(m4-ma)/va; (4)
比重瓶A测出的介质液体的密度数据直接用于比重瓶B的数据计算,
比重瓶B中介质液体的体积为:
v介质(b)=(m5-m3)va/(m4-ma); (5)
比重瓶B中样品的真体积为:
v样=vb-v介质(b)=vb-(m5-m3)va/(m4-ma); (6)
粉末样品的质量密度:
ρ样=m样/v样=(m3-mb)(m4-ma)/[(m4-ma)vb-(m5-m3)va] (7)。
步骤1)所述的介质液为水银或纯水。
本发明能快速准确的测定粉体真密度,且具有较高的精确度。本发明对传统的比重瓶法进行了改进,使用两个比重瓶同时对介质密度和粉体密度进行测定。两个比重瓶的活塞在同一高度处标有刻度线,将比重瓶住满介质液体,插上中空的活塞,在同一环境下放置,毛细管内的液面会在相距很短的时间内相继降到刻度处,此时两个比重瓶的温度偏差可以达到±0.1℃的要求,不需要恒温箱,可随时在任何温度下进行测定,精确度可达万分之一。
本发明与传统方法相比有如下两大优点:
1.简化了操作步骤,提高了工作效率:不需要频繁的清洗和烘干比重瓶,将传统方法中的第2、3两项步骤同时进行,多项数据同时读取,大大节省了工作时间。
2.降低对了设备和环境要求,提高了实验的可操作性:两个比重瓶的在同一环境下放置,毛细管内的液面会在相距很短的时间内相继降到刻度处,此时两个比重瓶的温度偏差可以达到±0.1℃的要求,比重瓶A测出的介质液体的密度数据可直接用于比重瓶B的数据计算。此方法不但克服了传统方法读数时温度不易稳定的缺点,而且不需要恒温箱,在任意室温下都可以操作,测定结果的准确性不变。
具体实施方式
实例:
器具:比重瓶A为容量50ml规格的比重瓶,比重瓶B为容量为5ml规格的比重瓶,采用蒸馏水测定比重瓶体积,二甲苯做介质液体,室温20℃。
测定A瓶的体积:
先称出A瓶的质量ma,向比重瓶A注满蒸馏水,ρ水(20℃)=0.9882g/cm3,等毛细管中的液面降到刻度处称出质量m2,反复三次。
大瓶的质量ma | 23.8552g | 注满蒸馏水后的质量m1(温度20 ℃) | 71.5426g |
71.5422g | |||
71.5417g |
根据(1)式求出比重瓶A的体积Va=47.7730ml。
2.测定B瓶的体积:
小瓶的质量mb | 10.4202g | 注满蒸馏水后的质量m4 | 15.1048g |
15.1048g |
(温度20℃) | 15.1046g |
根据(2)式求出B瓶的体积Vb=4.7406ml。
3.测定样品密度:
装入石英粉后B瓶质量m3 | 装满二甲苯的瓶A质量m4(三种温度下的测量结果) | 注入二甲苯后瓶B质量m5(三种温度下的测量结果) |
11.6641g | 65.2175g | 15.3632g |
65.1872g | 15.3603g | |
65.1745g | 15.3595g |
将测量值代入(7)式,并对结果求平均值得ρ样=2.6575g/cm3,石英的密度范围是2.65-2.66g/cm3,所测结果与之吻合。
传统的测定方法步骤繁琐,必须在恒温箱中进行,而且耗时长,一次操作需要一天的时间;本发明对传统方法进行了改进,大大简化了操作步骤,不需要恒温箱,一次操作只需要1小时,可在任何室温下重复测定,精确度达到万分之一。
Claims (2)
1.双比重瓶粉体真密度测定法,其特征是它包括如下步骤:1).精确称量比重瓶A、比重瓶B的质量ma、mb,将两比重瓶注满介质液,待毛细管内液柱降到刻度线时,称量其质量m1,m2,查出对应环境温度的介质液密度ρ介质0,则两比重瓶的体积为:
va=(m1-ma)/ρ介质0; (1),
vb=(m2-mb)/ρ介质0; (2);
2).比重瓶B中装入待测粉体,称出质量m3,则粉末样品的质量为:
m样=m3-mb; (3)
然后向其中注入介质液体至粉体表面以上4.8-5.2mm,放入真空箱抽气至临界沸点,保持28-32分钟直到粉体孔隙内的气泡完全排出后,从真空箱中取出;
3).同时向比重瓶A、比重瓶B注入与步骤2)相同的介质液体至充满,静置待温度稳定后插上活塞;待液面降至刻度线时,测出比重瓶A的质量m4,测出比重瓶B的质量m5;
4).根据下式计算出粉末样品的质量密度:
比重瓶A中介质液体的密度为:
ρ介质=(m4-ma)/va; (4)
比重瓶A测出的介质液体的密度数据直接用于比重瓶B的数据计算,
比重瓶B中介质液体的体积为:
v介质(b)=(m5-m3)va/(m4-ma); (5)
比重瓶B中样品的真体积为:
v样=vb-v介质(b)=vb-(m5-m3)va/(m4-ma); (6)
粉末样品的质量密度:
ρ样=m样/v样=(m3-mb)(m4-ma)/[(m4-ma)vb-(m5-m3)va] (7)。
2.根据权利要求1所述的双比重瓶粉体真密度测定法,其特征是:步骤1)所述的介质液为水银或纯水。
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