Návod k obsluze Sada k určování hustoty

Transkript

1 KERN & Sohn GmbH Ziegelei 1 D Balingen info@kern-sohn.com Tel.: +49-[0] Fax: +49-[0] Internet: Návod k obsluze Sada k určování hustoty KERN AES-A01N Verze /2012 CZ AES-A01N-BA-cz-1210

2 CZ KERN AES-A01N Verze /2012 Návod k obsluze Sada k určování hustoty pro analytické váhy KERN AES_N/AEJ_N Obsah: 1 ÚVOD ROZSAH DODÁVKY ROZMĚRY [MM] PRINCIP URČOVÁNÍ HUSTOTY OVLIVŇUJÍCÍ VELIČINY A ZDROJE CHYB MONTÁŽ SADY PRO URČOVÁNÍ HUSTOTY URČOVÁNÍ HUSTOTY PEVNÝCH TĚLES VYVOLÁNÍ REŽIMU URČOVÁNÍ HUSTOTY PEVNÉHO TĚLESA PROVÁDĚNÍ URČOVÁNÍ HUSTOTY URČOVÁNÍ HUSTOTY PEVNÝCH TĚLES S HUSTOTOU MENŠÍ NEŽ 1 G/CM URČOVÁNÍ HUSTOTY KAPALINY VYVOLÁNÍ REŽIMU URČOVÁNÍ HUSTOTY KAPALINY PROVÁDĚNÍ URČOVÁNÍ HUSTOTY PODMÍNKY PŘESNOSTI MĚŘENÍ VÝPOČET VÝSLEDKŮ ČINITELE OVLIVŇUJÍCÍ CHYBU MĚŘENÍ Vzduchové bublinky Vzorek pevné látky Kapaliny Povrch VŠEOBECNÉ INFORMACE Hustota / relativní hustota Drift indikace váhy TABULKA HUSTOTY KAPALIN UŽITEČNÉ POKYNY AES-A01N-BA-cz

3 1 Úvod Abyste zajistili spolehlivý a bezproblémový provoz, přečtěte si pozorně návod k obsluze. V tomto návodu jsou popsány pouze práce prováděné se sadou pro určování hustoty. Další informace týkající se obsluhy váhy se nacházejí v návodu k obsluze přiloženém ke každé váze. 1.1 Rozsah dodávky Ihned po vybalení zkontrolujte, zda obal a sada pro určování hustoty nejsou viditelně uvnitř poškozeny. Ujistěte se, že všechny dodané části jsou kompletní. 12 Č. Označení 1 Hák ponorného tělíska 9 Drát 2 Stojan 10 Dodatečný stojan (odkládání misek na vzorky / ponorná tělíska) 3 Drát 11 Spodní miska se sítkem ponorného košíčku 4 Skleněná odměrka 400 ml 12 Ponorný košíček pro plovoucí pevné látky (hustota < 1 g/cm³) 5 Skleněné ponorné tělísko Teploměr, chybí obrázek 6 Dodatečné závaží (viz kap. 4 a 5) Úchyt teploměru, chybí obrázek 7 Podstavec pod skleněnou odměrku Pinzeta, chybí obrázek 8 Horní miska na vzorky z ponorného košíčku Návod k obsluze 3 AES-A01N-BA-cz-1210

4 1.2 Rozměry [mm] AES-A01N-BA-cz

5 2 Princip určování hustoty Tři důležité fyzikální veličiny: objem a hmotnost těles, jakož i hustota látek. Hmotnost a objem jsou navzájem spojeny prostřednictvím hustoty: Hustota [ρ] je poměr hmotnosti [m] k objemu [V]. ρ = m V Jednotkou hustoty v soustavě SI je kilogram na metr krychlový (kg/m 3 ). 1 kg/m 3 se rovná hustotě homogenního tělesa, které při hmotnosti 1 kg zabírá objem 1 m 3. Jinými často používanými jednotkami jsou: 1 g cm 3, 1 kg m 3, 1 g l Díky použití naší sady pro určování hustoty v kombinaci s našimi váhami KERN AES_N/AEJ_N můžeme rychle a jistě určit hustotu pevných těles a kapalin. Ve způsobu práce se sadou pro určování hustoty se používá Archimédův zákon : TĚLESO PONOŘENÉ DO KAPALINY JE NADLEHČOVÁNO VZTLAKOVOU SILOU, ROVNAJÍCÍ SE TÍZE KAPALINY STEJNÉHO OBJEMU JAKO JE PONOŘENÁ ČÁST TĚLESA. Díky tomu výpočet hustoty probíhá podle následujících vzorců: Při určování hustoty pevných těles Pomocí našich vah lze vážit pevné těleso jak ve vzduchu [A], tak i ve vodě [B]. Pokud známe hmotnost vytlačovaného média [ρ o ], hustotu pevného tělesa [ρ] vypočítáme následujícím způsobem: ρ = A A-B ρ o ρ = Hustota vzorku A = Hmotnost vzorku ve vzduchu B = Hmotnost vzorku v pomocné kapalině ρ o = Hustota pomocné kapaliny 5 AES-A01N-BA-cz-1210

6 Při určování hustoty kapaliny Hustota kapaliny se určuje pomocí ponorného tělíska, jehož objem ([V], viz výtlak) je znám. Ponorné tělísko se váží jak ve vzduchu [A], tak i ve zkušební kapalině [B]. V souladu s Archimédovým zákonem na těleso ponořené v kapalině působí výtlačná síla [G]. Tato síla je přímo úměrná tíhové síle (hmotnosti) kapaliny vytlačené objemem tělesa. Objem [V] ponořeného tělesa se rovná objemu vytlačené kapaliny. ρ = G V G = Výtlak ponorného tělíska Výtlak ponorného tělíska = Hmotnost ponorného tělíska ve vzduchu [A] Hmotnost ponorného tělíska ve zkušební kapalině [B] A tedy: ρ = A-B V +ρ L ρ = Hustota zkušební kapaliny A = Hmotnost ponorného tělíska ve vzduchu B = Hmotnost ponorného tělíska ve zkušební kapalině V = Objem ponorného tělíska 2.1 Ovlivňující veličiny a zdroje chyb Tlak vzduchu Teplota Změna objemu ponorného tělíska Povrchové napětí kapaliny Vzduchové bublinky Hloubka ponoření misky na vzorky nebo ponorného tělíska Pórovitost pevného tělesa AES-A01N-BA-cz

7 3 Montáž sady pro určování hustoty Pokud je to nutné, před montáží sady pro označování hustoty proveďte požadované justování. Při smontované sadě pro určování hustoty nelze provést správné justování. Abyste mohli justovat, sejměte sadu pro určování hustoty a nasaďte standardní vážní desku. Vypněte váhu a odpojte od napájecího napětí. Z váhy odstraňte následující části: 1 2 (1) Standardní vážní deska (2) Úchyt vážní desky (3) Ochranný kroužek 3 7 AES-A01N-BA-cz-1210

8 Nainstalujte sadu pro určování hustoty. nebo nebo AES-A01N-BA-cz

9 4 Určování hustoty pevných těles Při určování hustoty pevných těles nejprve pevné těleso zvažte ve vzduchu a potom v pomocné kapalině se známou hustotou. Z rozdílu hmotností vyplývá výtlak, který software přepočítá na hustotu. Jako pomocná kapalina se nejčastěji používá destilovaná voda nebo etanol, tabulky hustoty viz kap. 7. Připravte váhu podle popisu v kap. 3 Montáž sady pro určování hustoty. Umístěte podstavec skleněné nádoby tak, aby se nedotýkal vážní desky. Umístěte skleněnou odměrku do středu základny. Nesmí se dotýkat stojanu. Zavěste ponorný košíček na stojan. Musí být zavěšen do středu výřezu. Do skleněné odměrky nalijte kapalinu. Hladina naplnění musí činit alespoň ¾ objemu. Ponořte teploměr. Tak dlouho temperujte teplotu kapaliny a nástrojů, až bude konstantní. Zohledněte čas zahřívání váhy. Zavřete skleněná dvířka. Váhu připojte k napájecímu napětí, proběhne samodiagnostika váhy. V případě vah série AEJ se dodatečně provádí justování pomocí vnitřní kalibrační hmotnosti. Počkejte, až se zobrazí indikace v gramech. V případě zobrazení chybové zprávy Er 1 Hi nebo nereagování ukazatele přiložte dodatečné závaží. Dodatečné závaží 9 AES-A01N-BA-cz-1210

10 4.1 Vyvolání režimu Určování hustoty pevného tělesa ; zobrazí se první funkce F1 basic. ; stiskněte vícekrát, až se zobrazí indikace F6 d_co. Potvrďte stisknutím tlačítka. Zobrazí se indikace Liq-id střídavě s názvem aktuálně nastavené pomocné kapaliny. Stiskněte tlačítko nebo, až se zobrazí požadovaná pomocná kapalina. Indikace H20 C2H5OH Another Pomocná kapalina Destilovaná voda Etylalkohol (etanol) Další pomocná kapalina Výběr potvrďte stisknutím tlačítka. AES-A01N-BA-cz

11 Nebo V případě výběru destilované vody nebo etanolu přečtěte teplotu na teploměru a zvyšte číselnou hodnotu tlačítkem nebo ji snižte tlačítkem. Potvrďte zadanou hodnotu stisknutím tlačítka ; od tohoto okamžiku se spustí určování hustoty pevného tělesa (viz kap. 4.2). nebo V případě výběru nastavení Another zadejte libovolnou hustotu pomocné kapaliny. Zobrazí se aktuálně nastavená hustota pomocné kapaliny. Aktivní položka bliká. Abyste změnili hodnotu tlačítkem nebo, vyberte měněnou položku a zvyšte číselnou hodnotou tlačítkem. nebo ji snižte tlačítkem Potvrďte zadanou hodnotu stisknutím tlačítka ; od tohoto okamžiku se spustí určování hustoty pevného tělesa (viz kap. 4.2). 11 AES-A01N-BA-cz-1210

12 4.2 Provádění určování hustoty 1. Během zobrazování indikace LOAD A střídavě s nulovou indikací položte pevné těleso do horní misky na vzorky. Zobrazí se hmotnost vzorku ve vzduchu. 2. Počkejte, až se zobrazí ukazatel stabilizace ( ) a potom stiskněte tlačítko. Hmotnost vzorku ve vzduchu bude uložena. AES-A01N-BA-cz

13 3. Během zobrazování indikace LOAD L střídavě s nulovou indikací vyjměte vzorek z horní misky na vzorky a položte na spodní misku se sítkem. K tomu použijte přiloženou pinzetu a všímejte si, aby k pevné látce pokud možno nepřilnuly vzduchové bublinky. Zobrazí se hmotnost vzorku v pomocné kapalině. 4. Počkejte, až se zobrazí ukazatel stabilizace ( ) a potom stiskněte tlačítko. Hustotu pevného tělesa určí váha a zobrazí ji [g/cm 3 ]. Po připojení libovolné tiskárny můžete výsledek vytisknout stisknutím tlačítka g/cm3 Vzorek vyjměte. Abyste provedli další měření, stiskněte tlačítko postup od 1. kroku. a začněte Vraťte se zpět do menu stisknutím tlačítka vážení stisknutím tlačítka. a potom přejděte do režimu 13 AES-A01N-BA-cz-1210

14 4.3 Určování hustoty pevných těles s hustotou menší než 1 g/cm 3 V případě pevných těles s hustotou nižší než 1 g/cm 3 určování hustoty můžete provést pomocí dvou různých metod. Metoda 1: Jako pomocná kapalina se používá kapalina s hustotou nižší než je hustota pevné látky, např. etanol asi 0,8 g/cm 3. Tuto metodu používejte, jestliže hustota pevné látky se pouze nepatrně liší od hustoty destilované vody. Před použitím etanolu zkontrolujte, zda nebude pevné těleso poškozeno. Metoda 2: Při práci s etanolem nutně dodržujte platné bezpečnostní předpisy. V tomto případě se vzorek nepokládá na, ale pod spodní misku na vzorky. Pro tento účel použijte ponorný košíček pro plovoucí pevná tělesa [viz obr. 1.1, č. 12]. Vyvolejte režim Určování hustoty pevného tělesa a zadejte parametry pomocné kapaliny, viz kap Proveďte určování hustoty, viz kap. 4.2, ve 3. kroku vzorek umístěte pod misku se sítkem. Pokud je výtlak vzorku tak velký, že ponorný košíček je nadnášen, musíte jej zatížit simulovanou hmotností a vytárovat během vážení ve vzduchu. AES-A01N-BA-cz

15 5 Určování hustoty kapaliny Při určování hustoty kapaliny se používá skleněné ponorné tělísko se známým objemem (viz výtlak na háku pro zavěšení). Skleněné ponorné tělísko se nejprve váží ve vzduchu a potom v kapalině, jejíž hustotu je třeba určit. Z rozdílu hmotností vyplývá výtlak, který software přepočítá na hustotu. Připravte váhu podle popisu v kap. 3 Montáž sady pro určování hustoty. Úchyt na teploměr umístěte na okraj skleněné odměrky. Zavěste teploměr. Nalijte zkušební kapalinu do skleněné odměrky. Hladina naplnění musí činit asi ¾ objemu. Tak dlouho temperujte teplotu zkušební kapaliny, až bude konstantní. Připravte skleněné ponorné tělísko. 15 AES-A01N-BA-cz-1210

16 Jestliže se zobrazí chybová zpráva Er 1 Hi nebo nereaguje ukazatel, přiložte dodatečné závaží. Dodatečné závaží 5.1 Vyvolání režimu Určování hustoty kapaliny ; zobrazí se první funkce F1 basic. ; stiskněte několikrát, až se zobrazí indikace F7 d_li. Potvrďte stisknutím tlačítka. AES-A01N-BA-cz

17 Při indikaci vol zadejte objem skleněného ponorného tělíska (viz výtlak na háku pro zavěšení). Zadejte tolik míst po čárce, kolik vyžaduje váha. Zobrazí se objem posledně použitého skleněného ponorného tělíska. Abyste změnili hodnotu tlačítkem nebo, vyberte měněnou položku (aktivní položka bliká) a zvyšte číselnou hodnotu tlačítkem anebo snižte tlačítkem. Potvrďte zadanou hodnotu stisknutím tlačítka ; objem skleněného ponorného tělíska bude zapamatován. Od tohoto okamžiku se spustí určování hodnoty kapaliny (viz kap. 5.2). 17 AES-A01N-BA-cz-1210

18 5.2 Provádění určování hustoty 1. Během zobrazování indikace LOAD A střídavě s nulovou indikací zavěste ponorné tělísko. Zobrazí se hmotnost ponorného tělíska ve vzduchu. 2. Počkejte, až se zobrazí ukazatel stabilizace ( ) a potom stiskněte tlačítko. Hmotnost ponorného tělíska ve vzduchu bude uložena. AES-A01N-BA-cz

19 3. Během zobrazování indikace LOAD L střídavě s nulovou indikací postavte skleněnou odměrku se zkušební kapalinou na podstavec. Zcela ponořte skleněné ponorné tělísko do kapaliny, pokud možno zabraňte vzniku bublinek. Skleněné ponorné tělísko musí být ponořeno asi mm do zkušební kapaliny. 5. Počkejte, až se zobrazí ukazatel stabilizace ( ) a potom stiskněte tlačítko. Hustotu kapaliny určí váha a zobrazí ji [g/cm 3 ]. Po připojení libovolné tiskárny výsledek můžete vytisknout stisknutím tlačítka g/cm3 Vzorek vyjměte. Abyste provedli další měření, stiskněte tlačítko postup od 1. kroku. a začněte Vraťte se zpět do menu stisknutím tlačítka vážení stisknutím tlačítka. a potom přejděte do režimu 19 AES-A01N-BA-cz-1210

20 6 Podmínky přesnosti měření Během určování hustoty existuje mnoho možností výskytu chyb. Abyste získali přesné výsledky s použitím této sady pro určování hustoty v kombinaci s váhou, jsou nutné: podrobné znalosti a opatrnost. 6.1 Výpočet výsledků Během určování hustoty pomocí váhy jsou výsledky vždy zobrazovány se 4 místy po čárce. Neznamená to však, že výsledky jsou přesné až po poslední zobrazované místo jako při výpočtu hodnoty. Proto také k přepočtům používaných výsledků vážení přistupujte kriticky. Příklad určování hustoty pevné látky: Aby bylo možné garantovat nejvyšší kvalitu výsledků, jak čitatel, tak i jmenovatel v následujícím vzorci se musí vyznačovat požadovanou přesností. Pokud je jeden z nich nestabilní nebo chybný, pak je výsledek také nestabilní a chybný. ρ = A A-B ρ o ρ A B ρ o = Hustota vzorku = Hmotnost vzorku ve vzduchu = Hmotnost vzorku v pomocné kapalině = Hustota v pomocné kapalině 6.2 Činitele ovlivňující chybu měření Vzduchové bublinky Malá bublinka o průměru 1 mm způsobuje výtlak 0,5 mg, zatímco bublinka o průměru 2 mm vytváří již výtlak 4 mg. Proto zabraňte, aby k pevným látkám nebo tělískům ponořeným do kapaliny nepřilnuly vzduchové bublinky. Naolejovaný povrch přispívá ke vzniku vzduchových bublinek při ponořování do kapaliny, proto: odmastěte vzorek pevné látky odolný vůči působení rozpouštědel pravidelně čistěte všechny ponořované části a nedotýkejte se jich prsty. Vzorek pevné látky (zvláště plochých předmětů) nedávejte na misku na vzorky kromě kapaliny, protože při společném ponoření vznikají vzduchové bublinky Vzorek pevné látky Pokud má vzorek příliš velký objem a byl ponořen do kapaliny, hladina kapaliny ve skleněné odměrce se zvedne. Způsobí to ponoření části zavěšení misky na vzorky, a tímto se zvýší výtlak. Ve výsledku se hmotnost vzorku v kapalině zmenšuje. Nelze měřit vzorky s proměnlivým objemem nebo které pohlcují kapaliny. AES-A01N-BA-cz

21 6.2.3 Kapaliny Z principu jsou pevné látky tak málo citlivé na výkyvy teploty, že vyplývající z nich změny hustoty se nezohledňují. Protože se však určování hustoty pevných látek provádí s použitím Archimédova zákona pomocí pomocné kapaliny, její teplotu je třeba zohlednit. V případě kapaliny má teplota silnější vliv a ve většině případů způsobuje změny hustoty velikostní řady od 0,1 do 1 na každý C. Má to již vliv na výsledek na třetím místě po čárce Povrch Zavěšení misky na vzorky proniká povrchem kapaliny. Tento stav se neustále mění. Pokud vzorek nebo ponorné tělísko jsou relativně malé, povrchové pnutí zhoršuje opakovatelnost výsledků. Přidání malého množství povrchově aktivního přípravku (přípravek na mytí nádobí) umožňuje vyhnout se povrchovému napětí a zvýšit opakovatelnost. 6.3 Všeobecné informace Hustota / relativní hustota Relativní hustota je hmotnost zkoušené látky vydělená hmotností vody (při 4 C) se stejným objemem. Proto také relativní hustota nemá žádnou jednotku. Hustota je hmotnost vydělená objemem. Pokud místo hustoty kapaliny ve vzorci použijete relativní hustotu, získáte chybný výsledek. Pro kapalinu je směrodatná pouze její hustota Drift indikace váhy Driftování (pravidelná změna výsledků v určitém směru) nemá žádný vliv na konečný výsledek určování hustoty, i když zobrazovaná hmotnost se týká vážení ve vzduchu. Přesné hodnoty se vyžadují pouze tehdy, jestliže hustota kapaliny se určuje pomocí ponorného tělíska. V případě změny teploty okolí nebo lokality je nutné justovat váhu. Za tímto účelem sejměte sadu pro označování hustoty a proveďte justování váhy se standardní vážní deskou. 21 AES-A01N-BA-cz-1210

22 7 Tabulka hustoty kapalin Teplota [ C] Hustota ρ [g/cm 3 ] Voda Etylalkohol Metylalkohol 10 0,9997 0,7978 0, ,9996 0,7969 0, ,9995 0,7961 0, ,9994 0,7953 0, ,9993 0,7944 0, ,9991 0,7935 0, ,9990 0,7927 0, ,9988 0,7918 0, ,9986 0,7909 0, ,9984 0,7901 0, ,9982 0,7893 0, ,9980 0,7884 0, ,9978 0,7876 0, ,9976 0,7867 0, ,9973 0,7859 0, ,9971 0,7851 0, ,9968 0,7842 0, ,9965 0,7833 0, ,9963 0,7824 0, ,9960 0,7816 0, ,9957 0,7808 0, ,9954 0,7800 0, ,9951 0,7791 0, ,9947 0,7783 0, ,9944 0,7774 0, ,9941 0,7766 0,7877 AES-A01N-BA-cz

23 8 Užitečné pokyny Pro vytvoření opakovatelné průměrné hodnoty je třeba několikrát změřit hustotu. Vzorek / skleněné ponorné tělísko / skleněnou odměrku odolné vůči rozpouštědlům odmastěte. Misky na vzorky / skleněné ponorné tělísko / skleněnou odměrku pravidelně čistěte, nedotýkejte se rukama ponořované části. Vzorek / skleněné ponorné tělísko / pinzetu po každém měření osušte. Velikost vzorku přizpůsobte misce na vzorky (ideální velikost vzorku > 5 g). Používejte pouze destilovanou vodu. Při prvním ponoření lehce zatřepejte miskou na vzorky a ponorným tělískem, aby se uvolnily případné vzduchové bublinky. Nutně dávejte pozor, aby při opětovném ponoření do kapaliny nevznikaly dodatečné vzduchové bublinky; vzorek vkládejte nejlépe pinzetou. Silně přilnavé vzduchové bublinky stáhněte pinzetou nebo jiným předmětem. Abyste zabránili přilnutí vzduchových bublinek, vzorek s pórovitým povrchem nejprve vyhlaďte. Dávejte pozor na to, aby během vážení nekapala voda z pinzety na horní misku na vzorky. Abyste snížili povrchové pnutí vody a tření vody o drát, do zkušební kapaliny přidejte tři kapky povrchově aktivního přípravku, dostupného v prodeji (přípravek na mytí nádobí) (změnu hustoty destilované vody ve výsledku přidání povrchově aktivního přípravku můžete vynechat). Oválné vzorky můžete snadno uchopit pinzetou za obrysy zářezů. Hustotu pórovitých pevných těles můžete určit pouze přibližně. Během ponořování do zkušební kapaliny nebude všechen vzduch vytlačen z pórů, což způsobuje zkreslený výtlak. Abyste zabránili silným nárazům váhy, vzorek vkládejte opatrně. Zabraňte statickým výbojům, např. skleněný korpus (ponorné tělísko) čistěte pouze bavlněným hadříkem. Pokud se hustota pevné látky liší pouze nepatrně od hustoty destilované vody, jako zkušební kapalinu můžete použít etanol. Ale nejprve zkontrolujte, zda je vzorek odolný vůči rozpouštědlům. Navíc při práci s etanolem nutně dodržujte platné bezpečnostní předpisy. Opatrně zacházejte se skleněnými korpusy (ponornými tělísky) (ztráta záručních nároků v případě poškození). Abyste zabránili korozi sady pro určování hustoty, nenechávejte ji delší dobu ponořenou do kapaliny. 23 AES-A01N-BA-cz-1210