Способ определения плотности веществ и устройство для его осуществления

 

Использование: холодильная техника, техническая физика. Сущность изобретения: пикнометр с пикнометрической жидкостью и исследуемым веществом соединяют при помощи капилляра со стаканом, заполненным пикнометрической жидкостью. Измеряют массу стакана с пикнометрической жидкостью при нахождении пикнометра в нормальных условиях, изменяют температуру исследуемого вещества и выдерживают пикнометр при температуре измерения, устанавливают давление выделившегося внутри пикнометра воздуха равным атмосферному , измеряют массу стакана с пикнометрической жидкостью и рассчитывают плотность исследуемого вещества при температуре измерения и количество растворенного в исследуемом веществе воздуха 2 с. и 1 з. п, ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (11) (51}5 6 01 И 9/02

1 °;.л» «у

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

Ь «(.P;1 Ëú «ÔP

", С J1 Fd»,10

„. Р,";ЩЛ1ЫМ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4702909/25 (22) 08.06.89 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт холодильной промышленности (72) В. П. Латышев (56) Практикум по физической химии. — М.;

Высшая школа, 1986,.с, 100, Там же, с, 354-355..

Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. / Справочник. — М.:

Энергоиздат, 1982, с. 436, рис, 34. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к холодильной технике и технической физике, а именно к приборам и способам определения плотности пищевых продуктов и биологических мате риалов.

Известен способ определения плотности веществ путем взвешивания сухой емкости, взвешивания емкости; заполненной до отметки водой, и взвешивания емкости, заполненной до отметки исследуемой жидкостью, а затем расчет плотности по формуле р - f(mz- mo)/(rn> - т.))рнго где е„, m7, fA2 — масса пустого пикнометра, пикнометра с водой и с исследуемой жидкостью соответственно;

РнгΠ— плОтнОСть воды пРи ЭаданНой температуре. (57} Использование: холодильная техника, техническая физика. Сущность изобретения: пикнометр с пикнометрической жидкостью и исследуемым веществом соединяют при помощи капилляра со стаканом, заполненным пикнометрической жидкостью, Измеряют массу стакана с пикнометрической жидкостью при нахождении пикнометра в нормальных условиях, изменяют температуру исследуемого вещества и выдерживают пикнометр при температуре измерения, устанавливают давление выделившегося внутри пикнометра воздуха равным атмосферному, измеряют массу стакана с пикнометрической жидкостью и рассчитывают плотность исследуемого вещества при температуре измерения и количество растворенного в исследуемом веществе воздуха, 2 с. и 1 з. и, ф-лы, 1 ил.

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

Известно устройство для определения плотности веществ, содержащие емкость с исследуемым веществом, соединенную гибкой трубкой через стеклянную измерительную баретку с уравнительным сосудом, Однако укаэанное устройство имеет большую погрешность при измерении количества газа, выделенного из пищевого продукта. Кроме того, в силу большой вязкости пищевого продукта, пузырьки воздуха остаются внутри продукта, что в данном случае сказывается на увеличении погрешности измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ оп1749772 ределения плотности веществ и устройство для его осутцествления, заключающийся в последовательном взвешивании пустого пикнометра, заполнении его тарировочной жидкостью, повторном взвешивании и

=трМьем- взвешивании пикнометра после заполнения его исследуемой жидкостью с последующим расчетом плотности исследуемой жидкости. Устройство для осуществления способа содержит полый корпус с запорным устройством и капилляром, Однако известный способ и устройство для егб бсуществления не позволяют oripeделить количество. растворенного газа в пищевых продуктах и биологических материалах.

Целью изобретения является повышение точности определения плотности веществ при температурах, отличных от нормальной. расширение функциональных возможностей эа счет определения количества растворенного в исследуемъ!х веществах в6здухз..

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способз. Устройство содержит термостат 1, полый пикнометр

2 с разъемом 3, термометр 4, запорное устройство 5, раэъемн6е соединение 6 с сальйиковым уплотнением для капилляра, балластную камеру 7 на капилляре 8; стакан

9 и квадрантные весы 10. Термостат заливают водой для работы при положительных температурах и спиртом (эти!тенглйколем. денатуратом, керосином, жидким диоксидом углерода, жидким азотом и т, и,) для работы, при отрицательных температурах (от О до — 196 С);

Способ определения плотности заключается в следующем. Все детали пикнометра Осушают, а затем проводят первое взаешмвайие. Прй этом вэвешива!От пикнометр а сборе с капилляром m и отдельно стакан m q. Масса пикнометра в сборе с капилляроМ и стаканом m> равна mj

-в">+m 1 (при взвешивании вносятся все пбправки в соответствии с инструкцией для весов).

Затем пикнометр 2 разбирают по "месту рзэьема 3 и залйвают внутрь пикнометрическую жидкость в количестве 80-90 j вместимости, после чего собирают пикнометр 2 по месту разъема 3, открывают запорное устрОйство 5 и с помощью воронки Долива" ют пикйометрическую жидкость до удзленйя воздуха. Лишнюю воду удаляют с пикнометра и взвешивают пикнометр с пикнометрической жидкостью и капйлляром, получая (m 2) . Стакан 9 на 50 вь!естимости заполняют пикнометрической жидкостью и взвешивают, получая (m 2). с I

Затем пикнометр устанавливают внутрь . термостата, а свободный конец капилляра 8 помещают в стакан 9. Температуру в термостате повышают на 10-15ОС для удаления

5 воздуха иэ капилляра, Выходящий воздух барботирует через слой воды в стакане, Затем температуру понижают до комнатной и стабилизируют, при этом пикнометрическая жидкость из стакана 9 по капилляру 8 попа10 дает вйутрь пикнометра 2, После выдержки 30-60 мин вынимают. капилляр и взвешивают стакан, получая m 2. Затем ка. пилляр помещают в стакан и температуру в термостате повышают до 99-100 С и выдер15 живают 30-60 мин, Стакан 9 снова взвешивают без капилляра, получая (m 2), которая с I! необходима для определения вместимости пикнометра и капилляра при двух температурах, Измерения при двух температурах

20 могут быть выполнены несколько раз. Масса пикнометра в сборе с капилляром, заполНЕННЫХ ПИКНОМЙТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТЬЮ, равна тп 2=(гп 2)+(!и 2) п 2

Таким образом, фиксируется масса пикнометра и стакана при полном заполнении жидкостью пикнометрз и при частичном заполнении стакана, 30 Перед третьим взвешиванием для лучшего удаления воздуха из исследуемого вещества его измельчают. Для внесения исследуемого вещества пикнометр освобождают от пикнометрической жидкости на

35 70 (, и разбирают по раэьему 3. В оставшуюся жидкость вносят исследуемое вещест -во заданной массы mn и перемешивают до . удаления пузырьков воздуха из капилляров исследуемого вещества. Затем пикнометр

40 собирают по разъему 3, Сначала запорное устройство, а затем через капилляр доливаюТ пикнометрйческую жидкость до полного заполнения внутреннего объема пикнометрз. Излишнюю жидкость удаляют с пикно45 метра и пикнометр с исследуемым веществом, пикнометрической,жидкостью и капилляром взвешивают. йолучая (и!"з), Для к I полученййх данных при другой температуре, отличной от температуры зарядки, необ50 ходимо на 50 вместимости заполнить стакайпикнометрической жидкостью, взвесить его, получив (m ç), поместить капилляр с в стакан, а корпус — в термостат с более низкой положительной температурой, чем

55 тарировочная, выдержать 30-60 мин при стабильной температуре, вынуть капилляр и взвесить стакан, получив тпз, Тогда

m"ç=(m "з) + (m ç).-m ç

1749772

При четвертом взвешивании, пр и четвертом измерении, капилляр вставляют в стакан, а пикнометр — в термостат, в котором устанавливают температуру, равную температуре измерения, и выдерживают при этой температуре 30-60 мин. Выделяющийся из исследуемого вещества растворенный газ вытесняет в стакан пикнометрическую жидкость в объеме, равном объему выделившегося газа, Этот объем определяется по разности масс стакана с жид. костью до и после газовыделения, а также по известной плотности пикнометрической жидкости Ч=

m>g

Однакодля определения массы газа необходимо знать его давление, поэтому измерение объема "выделившегося газа проводят при атмосферном давлении. Последнее с достаточн6й точностью измеряется барометром.

Равенство давления газа внутри пикнометра атмосферному давлению обеспечивается в следующей последовательности; При размещении стакана на весах и капилляра 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 капилляром и фиксировать массу стакана до тех пор, пока (m л — rh и->) уменьшается до 0 или до смены знака этой разности. Затем шаг уменьшают, например до 1 мм и опускают пикнометр до уменьшения разности масса стакана (т n — гпсп 1) до О. В этот момент давление газа внутри пикнометра равно атмосферному {уровни в стакане и пикнометре совпадают, а длины погруженных участков капилляров одинаковы), так как нет перемещения жидкости из одного сосуда в другой. В этом случае фиксируется масса стакана (m 4) При введении поправки на с 1, .погруженный капилляр (m4" ") получают

m 4=-{п1 4) m4

Тогда. объем воздуха внутри пикнометра равен с с

m,— m„

П ф где m 4 — масса стакана с пикнометрической жидкостью при нормальных условиях;

m — масса стакана с пикнометриче,ской жидкостью при температуре измерений; р ж — плотность пикнометрической жидкости при температуре измерений.

Таким образом, количество растворенного в исследуемом веществе воздуха равно;

mb=(mси-П1 н) —, pi где уЪ вЂ” плотность воздуха при температуРЕ ИЗ -16PBHMI1, 5 рн — плотность пикнометрической жидкости при нормальных условиях, Плотность исследуемого вещества (без растворенного в нем воздуха) рассчитывают по формуле

10 и П1и me

PL1=P ж

mv + 1т1й — 1т1й где р, — плотность исследуемого вещества; р""ж — плотность пикнометрической жидкости при температуре измерений, m — масса исследуемого вещества;

m и — масса стакана с пикнометричес ской жидкостью при нормальных условиях;

m — масса стакана с пикнометричес ской жидкостью при температуре измерений.

Последовательность операций определения количества выделившегося воздуха при отрицательных температурах аналогична определению при положительных температурах, Отличие состоит в том, что прежде всего выбирается пикнометрическая жидкость, не замерзающая в диапазоне температур проведения опыта, например керосин, который обезгаживается, а затем определяется его плотность в широком диапазоне температур.

Формула изобретения

1. Способ определения плотности веществ, включающий взвешивание при нормальных условиях пикнометра, запол- ненного пикнометрической жидкостью, пикнометра. заполненного исследуемым . веществом, э также незаполненного пикнометра и расчет плотности исследуемого вещес-,ва, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения плотности вещества при температурах, отличных от нормальной, и дополнительного определения количества растворенного в исследуемом веществе воздуха, используют стакан, заполненный пикнометрической жидкостью, который соединяют с пикнометрем, измеряют массу стакана с пикнометричеСКОЙ жИДКОСтЬ1О m" н ПРИ НаХОжДЕНИИ ПИКНОметра в нормальных условиях, изменяют температуру исследуемого вещества и выдерживают пикнометр при тел1пературе измерения от 30 до 60 мин, устанавливают давление выделившегося внутри пикнометра воздуха равным атмосферному и измеряют массу стакана с пикнометрической жидкостью m и, определяют количество рас1749772

2. Способ по ri. 1; отличающийся тем, что определение момента равенства давления газа внутри пикнометра атмосферному дэвлению проводят путем дискретного изменения взаимного располоСоставитель С. Клешня

Техред M.Mîðãåíòýë Корректор Л.Бескид

Редактор И, Дербак

Заказ 2590 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 растворенного в исследуемом веществе воздуха п1и=(уп и m н) ps//Ъ, где рй — плотность воздуха при температуре измерений, рн — плотность пикнометрической жидкости при нормальных условиях, а г1оотность- исследуемого вещества при температуре измерения определяют по формуле

/Ъ р ж (п1и - ms)/(ms+ m и" m н), где m — масса исследуемого вещества; р"ж — плотность пикнометрической жидкости при температуре измерений. жения стакана относительно пикнометра и взвешивания первого в направлении уменьшения разности измеренных значений массы стакана до нуля.

5 3. Устройство для определения плотности веществ, содержащее пикнометр с запорным элементом и капилляром, размещенный в термостате, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаенйя точности определения

10 плбтнщти веществ при температурах, отличных от нормальной, и расширения функциональных воэможностей эа счет определения количества растворенного в исследуемом веществе воздуха, оно допол15 нительно содержит стакан, пикнометр выполнен разьемным и соединен со стаканом при помощи капилляра, причем капилляр выполнен с возможностью перемещения в полостях стакана и пикнометра и снабжен

20 балластной камерой.