Способ определения плотности веществ и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 49772 А 1 И 9/02 5115 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ОСУДА РСТВ Е ННБПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ЕТЕНИЯ ПИСАНИ Б ТН ОСТИ ГО ОСУНПнгО, о пикнометрз,дуемой жидкори заданно К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт холодильной промышленности(72) В, П. Латышев156) Практикум по физической химии. - М Высшая школа, 1986,.с, 100,Там же, с, 354-355Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. / Справочник. - М.: Энергоиздат, 1982, с, 436, рис, 34.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛО ВЕЩЕСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ Е ЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к холодильнойтехнике и технической физике, з именно к приборам и способам определения плотности пищевых продуктов и биологических материалов.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 " Ип 1 г - в Ив 1- егде ео, а 1, вг - масса пустогпикнометра с водой и с исслестью соответственно;1 онгО - плОтность водытемперзтуре.(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 пикнометрз 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 опЗатем пикнометр устанавливают внутрь. термостата, а свободный конец капилляра 8помещают в стакан 9. Температуру в термостате повышают на 10-15 ОС для удаления5 воздуха иэ капилляра, Выходящий воздухбарботирует через слой воды в стакане, Затем температуру понижают до комнатной истабилизируют, при этом пикнометрическаяжидкость из стакана 9 по капилляру 8 попа 10 дает вйутрь пикнометра 2, После выдержки 30-60 мин вынимают капилляр ивзвешивают стакан, получая вг. Затем ка, пилляр помещают в стакан и температуру втермостате повышают до 99-100 С и выдер 15 живают 30-60 мин, Стакан 9 снова взвешивают без капилляра, получая (вс 2), котораяснеобходима для определения вместимостипикнометра и капилляра при двух температурах, Измерения при двух температурах20 могут быть выполнены несколько раз. Масса пикнометра в сборе с капилляром, заполненных пикнометрической жидкостью,равнаВ 2=(П 2)+(В 2) - В 2,ределения плотности веществ и устройстводля его осутцечствлчения, заключающийся впоследовательном взвешивании пустогопикнометра, заполнении его тарировочнойжидкостью, повторном вэвешивпании и=Гр 61 ьем- взвешивании пикнометра послезаполнения его исследуемой жидкостью споследующим расчетом плотности исследуемой жидкости. Устройство для осуществления способа содержит полый "корпус сзапорным устройством и капилляром,Однако известный способ и устройстводля егббсуществления не позволяют ойределить количество. растворенного газа впищевых продуктах и биологических материалах.Целью изобретения является повышение точности определения плотности веществ при температурах, отличных отнормальной. расширение функциональныхвозможностей эа счет определения количеСтВаРаСтВОРЕНлНОГО ВИССЛЕДУЕМЪХ ВЕЩЕСтВатХ ВОчэдуХа.,На чертеже представлена схема устройства для Осуществления способа, Устройство содержит термостат 1, полый пикнометр2 с разъемом 3, термометр 4, запОрное устройство 5, раэъемн 6 е соединение 6 ссальйиковым уплотнением длякапиллляра,балластную камеру 7 на капилляре 8; стакан9 и квадрантные весы 10. Термостат заливают водой для работы при положительныхтемпературах и спиртом (этитенглйколемденатуратом, керосином, жидкчим диоксидом углерода, жидким азотом и т, и,) дляработы, при Отрицательных температурах(от 0 до - 196 ОС);Способ Определения плотности заключается в следующем. Все детали пикнометра Осушают, а затем проводят первоеВлчЗВчааМВайИЕ, ПРЙ ЗтОМ ВЭВЕШИВаОчт ПИКНОметр в сборе с капилляром тпи ОтДельностакан в 1, Масса пикнометра в сборе сКаПИЛЛЯРкОМ И СттаКайОМ В 1 РаВНа В 1-в 1+в 1 (при взвешивании вносятся всепбпчравки в сбответствии с инструкцией длявесов).Затем пикнометр 2 разбирают по местуРаЗЬЕМа 3 И ЗаячйВалат ВНУТРЬ ПИКНОМЕтРИЧЕскую жидкость в количестве 80-90 вместимости, после чего собирают т 1 икнометр 2по месту разьема 3, открывают запорноеустрОйство 5 и с помощью воронки Долива"Ют ПИКНОМЕтРИЧЕСКУЮ жИДКОС 1 Ь ДО УтДЛиЕнйя воздуха, Лишнюю воду удаляют спикнометра и взвешивают пикнометрлс пикнометрической жидкостью и капйлляром,получая (вг) . Стакан 9 на 50 вместимости заполняют пикнометрическойжидкоотыо и аааашиааат, получая (т а.св"з=(в"з)+(вз) -вз Таким образом, фиксируется масса пикнометра и стакана при полном заполнении жидкостью пикнометра ипри 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 вп и перемешивают до .удаления пузырьков воздуха из капилляров исследуемого вещества. Затем пикнометр 40 собирают по разъему 3, Сначала запорноеустройство, а затем через капилляр доливаю 1 пикнометрйческую жидкость до полного заполнения внутреннего объема пикнометра. Излишнююжидкость удаляют с пикно метра и пикнометр с исследуечымвеществом, пикнометрической,жидкостью и капилляром взвешивают, йолучая (вкз), для полученййх данных при другой температуре, отличной от температуры зарядки, необ ходимо на 50 вместимости заполнитьстакайпикнометрической жидкостью, взвесить его, получив (вз), поместить капиллярсв стакан, а корпус - в термостат с более низкой положительной температурой, чем 55 тарировочная, выдержать 30-60 мин пристабильной температуре, вынуть капилляр и взвесить стакан, получив вз, ТогдаПри четвертом взвешивании, при 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=гпкОднакодля определения массы газа необходимо знать его давление, поэтому измерение объемавыделившегоСя газа проводят при атмосферном давлении. Последнее с достаточной 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 (аи-п 1 п) уменьшается до 0 или до смены знака этой разности, Затем шаг уменьшают; например до 1 мм и опускают пикнометр до уменьшения разности масса стакана (п 1 сп - гпмнп) 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(а 4)При введении поправки нас 1,.погруженный капилляр (пц) получают Тогда объем воздуха внутри пикнометра равенс сВи - п 1 иП1Ржгде ал - масса стакана с пикнометрической жидкостью при нормальных условиях;еи - масса стакана с пикнометриче,ской жидкостью при температуре измерений;рж - плотность пикнометрической жидкости при температуре измерений.Таким образом, количество растворенного в исследуемом веществе воздуха равно; пзь=(п 1 и - п н)Рнгде уЪ - плотность воздуха при температуре измерений5 рн - плотность пикнометрической жидкости при нормальных условиях,Плотность исследуемого вещества (безрастворенного в нем воздуха) рассчитываютпо формуле10 и пи пви = жп 1 и + ий - пйгде ри - плотность исследуемого вещества;рж - плотность пикнометрической жидкости при температуре измерений,ви - масса исследуемого вещества; гп и - масса стакана с пикнометричесской жидкостью при нормальных условиях;в - масса стакана с пикнометричесской 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, а также незаполненного пикнолетра и расчет плотности исследуемого вещеотва, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения плотности вещества и ри температурах, отличн ых от нормальной, и дополнительного определения количества растворенного в исследуемом веществе воздуха, используют стакан, заполненный пикнометрической жидкостью, который соединяют с пикнометрбм, измеряют массу стакана с пикнометрической жидкостью гпсн при нахождении пикнометра в нормальных условиях, изменяют температуру исследуемоговещества й выдерживают пикнометр при температуре измерения от 30 до 60 мин, устанавливают давление выделившегося внутри Йикнометра воздуха равным атмосферному и измеряют массу стакана с пикнометрической жидкостью ви, определяют количество рас1749772 Составитель С. КлешняРедактор И, Дербак Техред М,Моргентал Корректор Л.Б Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11 ЭОЭ 5, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аз 259 О ВНИИП Производствен ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. растворенного в исследуемом веществевоздухапи 0 п и п 1 н) ре/Ъ,где р - плотность воздуха при температуре измерений,рн - плотность пикнометрической жидкости при нормальных условиях,а "йоотность-исследуемого вещества притемпературе измерения определяют поформулеж (п 1 и - пв)/(ли+ п 1 си - гпсн),где е - масса исследуемого вещества,р"ж - плотность пикнометрическойжидкости при температуре измерений. 2. Способ по и, 1;отл ич а ю щийс я тем, что определение момента равенства давления газа внутри пикнометра атмосферному давлению проводят путем дискретного изменения взаимного расположения 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 повышенйя точности определения 10 плбтнщти веществ при температурах, отличных от нормальной, и расширения функциональных воэможностей эа счет определения количества растворенного в исследуемом веществе воздуха, оно допол нительно содержит стакан, пикнометр выполнен раэьемным и соединен со стаканом при помощи капилляра, причем капилляр выполнен с возможностью перемещения в полостях стакана и пикнометра и снабжен 20 балластной камерой.