SU1749772A1 - Способ определени плотности веществ и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: холодильна  техника, техническа  физика. Сущность изобретени : пикнометр с пикнометрической жидкостью и исследуемым веществом соедин ют при помощи капилл ра со стаканом, заполненным пикнометрической жидкостью. Измер ют массу стакана с пикнометрической жидкостью при нахождении пикнометра в нормальных услови х, измен ют температуру исследуемого вещества и выдерживают пикнометр при температуре измерени , устанавливают давление выделившегос  внутри пикнометра воздуха равным атмосферному , измер ют массу стакана с пикнометрической жидкостью и рассчитывают плотность исследуемого вещества при температуре измерени  и количество растворенного в исследуемом веществе воздуха 2 с. и 1 з. п, ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к холодильной технике и технической физике, а именно к приборам и способам определени  плотности пищевых продуктов и биологических материалов .

Известен способ определени  плотности веществ путем взвешивани  сухой емкости , взвешивани  емкости, заполненной до отметки водой, и взвешивани  емкости, заполненной до отметки исследуемой жидкостью, а затем расчет плотности по формуле

р (та - m0)/(mi - т0)/эн2О f

где т0, mi, тг - масса пустого пикнометра, пикнометра с водой и с исследуемой жидкостью соответственно;

/0Н20 - плотность воды при заданной температуре.

Однако указанный способ не позвол ет измерить плотность пастообразного и твердого вещества, а также количество растворенного газа в пищевых продуктах

Известно устройство дл  определени  плотности веществ, содержащие емкость с исследуемым веществом, соединенную гибкой трубкой через стекл нную измерительную бюретку с уравнительным сосудом,

Однако указанное устройство имеет большую погрешность при измерении количества газа, выделенного из пищевого продукта . Кроме того, в силу большой в зкости пищевого продукта, пузырьки воздуха остаютс  внутри продукта, что в данном случае сказываетс  на увеличении погрешности измерений .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  способ опи ю

4 Xf

ho

ределени  плотности веществ и устройство дл  его осуществлени , заключающийс  в последовательном взвешивании пустого пикнометра, заполнении его тарировочной4 жидкостью, повторном взвешивании и tp efbeM взвешивании пикнометра после заполнени  его исследуемой жидкостью с последующим расчетом плотности исследуемой жидкости. Устройство дл  осуществлени  способа содержит полый корпус с запорным устройством и капилл ром.

Однако известный способ и устройство дл  егб Осуществлени  не позвол ют определить количество растворенного газа в пищевых продуктах и биологических материалах .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  плотности веществ при температурах, отличных от нормальной, расширение функциональных возможностей за счет определени  количества растворенного в исследуемьТх в°ещест- ва х воздуха.

На чертеже представлена схема устройства дл  осуществлени  способа. Устройство содержит термостат 1,полый пикнометр 2 с разъемом 3, термометр 4, запорное уст- ройстао 5, разъемное соединение б с сальниковым уплотнением дл  капилл ра, балластную камеру 7 на капилл ре 8, стакан 9 и квадрантные весы 10. Термостат заливают водой дл  работы при положительных температурах и спиртом (этил енгликолем, денатуратом, керосином, жидким диоксидом углерода, жидким азотом и т. п.) дл  работы при отрицательных температурах (отОдо-196°С).

Способ определени  плотности заключаетс  в следующем Все детали пикнометра осушают, а затем провод т первое взвешивание. При этом взвешивают пикнометр в сборе с капилл ром mKi и отдельно стакан mci, Масса пикнометра в сборе с капилл ром и стаканом ггм равна mi - mKi+mct (при взвешивании внос тс  все поправки в соответствии с инструкцией дл  весов).

Затем пикнометр 2 разбирают по месту разъема 3 и заливают внутрь пикнометриче- скую жидкость в количестве 80-90% вместимости , после чего собирают пикнометр 2 по месту разъема 3, открывают запорное устройство Бис помощью воронки доливают пикнометрическую жидкость до удйле- ни  воздуха. Лишнюю воду удал ют с пикнометра и взвешивают пикнометр с пик- нометрической жидкостью и капилл ром, получа  (mK2). Стакан 9 на 50% вместимости заполн ют пикнометрической жидкостью и взвешивают, получа  (тс2).

Затем пикнометр устанавливают внутрь термостата, а свободный конец капилл ра 8 помещают н стакан 9 Температуру в термостате повышают на 10-15°С дл  удалени 

воздуха из капилл ра. Выход щий воздух барботирует через слой воды в стакане Затем температуру понижают до комнатной и стабилизируют, при этом пикнометрическа  жидкость из стакана 9 по капилл ру 8 попадает внутрь пикнометра 2. После выдержки 30-60 мин вынимают капилл р и взвешивают стакан, получа  тс2. Затем капилл р помещают в стакан и температуру в термостате повышают до 99-1 РО°С и выдерживают 30-60 мин. Стакан 9 снова взвешивают без капилл ра, получа  (т°2) , котора  необходима дл  определени  вместимости пикнометра и капилл ра при двух температурах . Измерени  при двух температурах

могут быть выполнены несколько раз. Масса пикнометра в сборе с капилл ром, ззпол- ненных пикнометрической жидкостью, равнаt

mK2(mK2)+(mc2)1-mc2

Таким образом, фиксируетс  масса пикнометра и стакана при полном заполнении жидкостью пикнометра и при частичном заполнении стакана.

Перед третьим взвешиванием дл  лучшего удалени  воздуха из исследуемого вещества его измельчают. Дл  внесени  исследуемого вещества пикнометр освобождают от пикнометрической жидкости на

70% и разбирают по разъему 3 В оставшуюс  жидкость внос т исследуемое вещество заданной массы mn и перемешивают до удалени  пузырьков воздуха из кагтилл ров исследуемого вещества. Затем пикнометр

собирают по разъему 3. Сначала запорное устройство, а затем через капилл р доливают пикнометрическую жидкость до полного заполнени  внутреннего объема пикнометра . Излишнюю жидкость удал ют с пикнометра и пикнометр с исследуемым веществом, пикнометрической жидкостью и капилл ром взвешивают, получа  (ткз). Дл  полученных данных при другой температуре , отличной от температуры зар дки, необ0 ходимо на 50% вместимости заполнить стакан пикнометрической жидкостью, взвесить его, получив (тсз), поместить капилл р в стакан, а корпус - в термостат с более низкой положительной температурой, чем

5 тарировочна , выдержать 30-60 мин при стабильной температуре, вынуть капилл р и взвесить стакан, получив тзс. Тогда

ткз(ткз) + (тсз) -тсз.

При четвертом взвешивании, при четвертом измерении, капилл р вставл ют в стакан, а пикнометр - в термостат, в котором устанавливают температуру, равную температуре измерени , и выдерживают при этой температуре 30-60 мин. Выдел ющийс  из исследуемого вещества растворенный газ вытесн ет в стакан пикномет- рическую жидкость в объеме, равном объему выделившегос  газа. Этот объем определ етс  по разности масс стакана с жидкостью до и после газовыделени , а также по известной плотности пикнометрической

1,

ЖИДКОСТИ . f- X

Однако дл  определени  массы газа необходимо знать его давление, поэтому измерение объема выделившегос  газа провод т при атмосферном давлении. Последнее с достаточной точностью измер етс  барометром.

Равенство давлени  газа внутри пикнометра атмосферному давлению обеспечиваетс  в следующей последовательности. При размещении стакана на весах и капилл ра в стакане у самого дна, при уровне жидкости в стакане выше запорного устройства в термостате начинают дискретно, например с шагом 5 мм, поднимать пикнометр с капилл ром и фиксировать массу стакана до тех пор, пока (mcn-rficn-i) уменьшаетс  до 0 или до смены знака этой разности. Затем шаг уменьшают, например до 1 мм и опускают пикнометр до уменьшени  разности масса стакана (mcn mcn-i) до- 0. В этот момент давление газа внутри пикнометра равно атмосферному (уровни в стакане и пикнометре совпадают, а длины погруженных участков капилл ров одинаковы), так как нет перемещени  жидкости из одного сосуда в другой. В этом случае фиксируетс  масса стакана (тс4) При введении поправки на погруженный капилл р (т4кап) получают

mV(mc4)Lm4Kan.

Тогда объем воздуха внутри пикнометра равен

А / Ши ГПи

AVn,

РЖ

где тс4 - масса стакана с пикнометрической жидкостью при нормальных услови х;

т°и масса стакана с пикнометрической жидкостью при температуре измерений;

плотность пикнометрической жидкости при температуре измерений.

Таким образом, количество растворенного в исследуемом веществе воздуха равно;

ть(тси-тсн) &, РН

где рв - плотность воздуха при температуре измерений;

РН - плотность пикнометрической жидкости при нормальных услови х,

Плотность исследуемого вещества (без растворенного в нем воздуха) рассчитывают по формуле

А, Л Ши Шв

г11 IJ ж, гс

ти + ти - ти

где рл - плотность исследуемого вещества;

риж - плотность пикнометрической жидкости при температуре измерений;

ти - масса исследуемого вещества;

т°и - масса стакана с пикнометрической жидкостью при нормальных услови х;

тси - масса стакана с пикнометрической жидкостью при температуре измерений ,

Последовательность операций определени  количества выделившегос  воздуха при отрицательных температурах аналогична определению при положительных температурах . Отличие состоит в том, что прежде всего выбираетс  пикнометрическа  жидкость , не замерзающа  в диапазоне температур проведени  опыта, например керосин, который обезгаживаетс , а затем определ етс  его плотность в широком диапазоне температур

5

0

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Способ определени  плотности веществ , включающий взвешивание при нормальных услови х пикнометра, заполненного пикнометрической жидкостью, пикнометра, заполненного исследуемым веществом, а также незаполненного пикнометра и расчет плотности исследуемого вещества , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  плотности вещества при темггературах, отличных от нормальной, и дополнительного определени  количества растворенного в исследуемом веществе воздуха, используют стакан, заполненный пикнометрической жидкостью , который соедин ют с пикнометром, измер ют массу стакана с пикнометрической жидкостью тсн при нахождении пикнометра в нормальных услови х, измен ют температуру исследуемого вещества и выдерживают пикнометр при температуре измерени  от 30 до 60 мин, устанавливают давление выделившегос  внутри Пикнометра воздуха равным атмосферному и измер ют массу стакана с пикнометрической жидкостью тси, определ ют количество рас5

   0

   растворенного в исследуемом веществе воздуха

   тв тси-тсн) РВ//ЭН,

   где ръ - плотность воздуха при температуре измерений;

   /Эй - плотность пикнометрической жидкости при нормальных услови х, а гт отность исследуемого вещества при температуре измерени  определ ют по формуле

   /Эй -//ж (гпи - тв)/(ти + тси - тсн), где ти - масса исследуемого вещества:

   - плотность пикнометрической жидкости при температуре измерений.
2. 2. Способ поп, 1,отличающийс  тем, что определение момента равенства давлени  газа внутри пикнометра атмосферному давлению провод т путем дискретного изменени  взаимного расположени  стакане относительно пикнометра и взвешивани  первого в направлении уменьшени  разности измеренных значений массы стакана до нул .
3. 3. Устройство дл  определени  плотности веществ, содержащее пикнометр с запорным элементом и капилл ром, размещенный в термостате, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени 

   плотности веществ при температурах, отличных от нормальной, и расширени  функ- циональных возможностей за счет определени  количества растворенного в исследуемом веществе воздуха, оно дополнительно содержит стакан, пикнометр выполнен разъемным и соединен со стаканом при помощи капилл ра, причем капилл р выполнен с возможностью перемещени  в полост х стакана и пикнометра и снабжен

   балластной камерой.

   4