مقياس الكثافة هو أداة شائعة الاستخدام لقياس كثافة السوائل ، وتطبيقها على نطاق واسع في عملية التحكم في عملية الإنتاج وفحص جودة المنتج عبر الصناعات مثل البتروكيماويات والغذاء والمشروبات والمستحضرات الصيدلانية. تعد معايرة عدادات الكثافة واختبارها خطوات مهمة لضمان دقة وموثوقية نتائج القياس ، مما يؤثر بشكل مباشر على مراقبة جودة المنتج واستقرار عمليات الإنتاج.
ما هو عداد الكثافة
يعد مقياس الكثافة ، المعروف أيضًا باسم مقياس الكثافة أو مقياس هيومتر ، أداة دقيقة تستخدم لقياس قيم الثقل والكثافة المحددة بدقة. تعمل هذه الأدوات بناءً على مبدأ التذبذب ، باستخدام تواتر أنبوب الاهتزاز المملوء بمواد العينة. يتأثر تردد التذبذب بكثافة المادة ، مما يتيح القياس الدقيق. يتم استخدامها على نطاق واسع في مختلف الصناعات ، بما في ذلك صناعة المشروبات ، والأبحاث المختبرية ، والتنمية الكيميائية. يمكن أن تعمل هذه الأدوات في درجات حرارة مختلفة وقياس عينات السائل والصلبة والغاز.
كيف يعمل عداد الكثافة
يعتمد مبدأ عمل عداد الكثافة بشكل أساسي على نوعين من المبادئ: الطفو والاهتزاز. تعتمد عدادات الكثافة من نوع الطفو على مبدأ أرخميدس ، وتحدد كثافة السائل عن طريق قياس قوة الطفو التي تعمل على تعويم في السائل. تستخدم عدادات الكثافة من نوع الاهتزاز العلاقة بين التغيرات في تواتر أنبوب الاهتزاز والكثافة السائلة للقياس. أنواع مختلفة من عدادات الكثافة لها خصائصها الخاصة ونطاقات قابلة للتطبيق.
كيفية استخدام عداد الكثافة
أولاً ، قم بتقدير النطاق المحتمل للتأثير على قيمة كثافة السائل المراد قياسه ، وحدد متر كثافة بناءً على الدقة المطلوبة.
نظف عداد الكثافة بعناية. عند قياس كثافة السائل ، امسك الجزء أعلى من أعلى علامة بيدك وأخذها رأسياً.
بعد تنظيف الحاوية ، صب ببطء السائل ليتم قياسه فيه وحركه بشكل مستمر حتى لا توجد فقاعات في السائل ، ثم ضعها في مقياس الكثافة. لا ينبغي أن تلتزم الفقاعات بجزء من العداد الكثافة المنغمس في السائل.
يجب تنظيف مقياس الكثافة جيدًا قبل الاستخدام. إذا ظهرت الغضروف المفصلي غير طبيعي بعد غمر عداد الكثافة في السائل ، قم بتنظيف مقياس الكثافة مرة أخرى.
يجب أن تعتمد القراءات على الخط أسفل الغضروف المفصلي. يجب ألا يتلامس مقياس الكثافة مع جدران الحاوية أو القاع أو التحريك أثناء القراءة. بالنسبة للسوائل غير المعتادة ، يجب استخدام طريقة القراءة فقط باستخدام الحافة العلوية من الغضروف المفصلي.
كيفية قياس كثافة المواد الصلبة
يعد قياس كثافة المواد الصلبة باستخدام توازن بسيطًا ومريحًا ، مما يوفر نتائج موثوقة للغاية مقارنة بالطرق الأخرى التي تحدد الحجم بشكل مستقل عن الوزن. يمكن تنفيذ هذه العملية البسيطة بسهولة عن طريق تعديل توازن المختبر القياسي في مجموعة الكثافة ، دون الحاجة إلى شراء معدات متخصصة.
كيفية قياس كثافة السوائل
القيم المجردة
المقياس هو أداة بسيطة واقتصادية تستخدم لقياس كثافة السوائل. عادةً ما يكون مصنوعًا من الزجاج المنفوخ ، مع قاع كروي ، مرجح مع كرات الرصاص أو الصلب ، وجذور نحيلة ، وعلامات متدرجة. عندما يتم غمر المقياس في السائل والطفو ، يمكن قراءة كثافة السائل من خلال مقارنة موضعه العائم مع العلامات على المقياس. تُستخدم معظم أجهزة قياس الهيدرومتر لقياس الجاذبية المحددة للسوائل ، وهي كثافة السائل بالنسبة للماء. إذا كان السائل يحتوي على ثقل معين أعلى (على سبيل المثال ، ماء السكر) ، فسوف يطفو أعلى من السوائل ذات الجاذبية المحددة المنخفضة (على سبيل المثال ، الماء النقي أو الكحول).
عداد الكثافة
يمكن أن يحدد مقياس الكثافة بسرعة ودقة كثافة السائل. يقيس الكثافة عن طريق تحديد طفو السائل. يعتمد المبدأ على مبدأ أرخميدس ، والذي ينص على أن القوة المزدهرة التي تعمل على كائن في السائل تساوي وزن السائل النازح بواسطة الكائن. يتكون مقياس الكثافة عادة من أنبوب زجاجي متدرج وأسفل مرجح. عند استخدامه ، يتم غمر عداد الكثافة رأسياً في السائل المراد اختباره ، والارتفاع الذي يطفو فيه يتناسب عكسيا مع كثافة السائل.
الخطوات المحددة هي كما يلي:
الانغماس في السائل: أدخل مقياس الكثافة رأسياً في السائل ، مما يضمن أنه مغمورة بالكامل ولا يمس قاع الحاوية.
تعويم: سوف يطفو مقياس الكثافة وفقًا لكثافة السائل. سوف تتسبب السوائل ذات الكثافة الأعلى (مثل الجلسرين) في أن يطفو متر الكثافة أعلى ، في حين أن السوائل ذات الكثافة المنخفضة (مثل الكحول) ستؤدي إلى انخفاضها.
قراءة المقياس: عندما يستقر مقياس الكثافة في وضعه العائم ، تشير العلامة التي يتوافق فيها السطح السائل مع المقياس على مقياس الكثافة إلى قيمة كثافة السائل.
كيفية حساب قياسات الكثافة
إذا كانت كتلة وحجم عينة (صلبة أو سائلة) معروفة ، يمكن حساب كثافتها على النحو التالي:
يكون حساب الكثافة باستخدام الكتلة والحجم بسيطًا نسبيًا إذا كان يمكن وزن العينة بدقة ، ولكن تحديد حجم العينة بدقة يمكن أن يكون تحديًا.
الطفو: تتجنب طريقة الطفو مسألة تحديد الحجم ، لأنها تتطلب وزن العينة مرتين في وسائط مختلفة (الهواء والسائل).
الإزاحة: أبسط تطبيق لطريقة الإزاحة هو تحديد حجم عينة صلبة من خلال مراقبة الارتفاع في مستوى السائل عندما يتم غمر العينة في السائل. على العكس ، عندما يتم غمر كائن من حجم معروف في سائل ذو كثافة غير معروفة ، يمكن استخدام الفرق في قيم الوزن لتحديد كثافة السائل.
Pycnometer: Pycnomer هو قارورة زجاجية مصممة خصيصًا مع حجم ثابت. ويستخدم بشكل شائع لتحديد كثافة السوائل.
مقياس الكثافة الرقمية: يهتز أنبوب زجاجي مجوف بتردد محدد. عندما يملأ الأنبوب بمواد مختلفة ، يتغير التردد: كلما زاد كتلة العينة ، انخفض التردد. يعمل مقياس الكثافة الرقمية عن طريق قياس التردد وتحويله إلى كثافة.
أنواع عدادات الكثافة
هناك أنواع مختلفة من عدادات الكثافة ، كل مناسبة لمتطلبات القياس المختلفة. فيما يلي عدة أنواع شائعة من عدادات الكثافة وأوصافها التفصيلية:
1. مقياس المقياس التقليدي (طريقة الطفو)
المبدأ: بناءً على مبدأ أرخميدس ، يحدد مقياس الكثافة الكثافة عن طريق قياس طفو السائل. كلما كان الكثافة السائل ، زاد الطفو ، وكلما زاد عداد الكثافة.
الهيكل: عادة ما يكون من الزجاج المنفوخ ، مع قاع مرجح (مثل كرات الرصاص أو الصلب) والعلامات المتدرجة في الجزء العلوي.
التطبيقات: تستخدم على نطاق واسع في المختبرات لقياس الجاذبية المحددة للسوائل.
نطاق التطبيق: يستخدم في المقام الأول لقياس الجاذبية المحددة للسوائل ، مثل الحلول والزيوت والكحول.
2. عداد الكثافة الرقمية
المبدأ: باستخدام مبدأ أنبوب الاهتزاز ، فإنه يحدد الكثافة عن طريق قياس تردد الاهتزاز للسائل. تؤثر كثافة السائل على تردد الاهتزاز لأنبوب الاهتزاز.
الهيكل: يتكون من مستشعر مع أنبوب الاهتزاز والمعدات الإلكترونية. يتدفق السائل عبر المستشعر ، ويرتبط تغييرات التردد المقاسة بكثافة السائل.
التطبيقات: قياس كثافة عالية الدقة ، مناسبة لمختلف السوائل والحلول ، وخاصة المستخدمة على نطاق واسع في الصناعات الصناعية والغذائية والكيميائية.
نطاق التطبيق: يمكن قياس كثافة السوائل والحلول والغازات.
3. عداد كثافة الغاز (على سبيل المثال ، عداد كثافة الغاز الاهتزاز)
المبدأ: بناءً على الخواص الفيزيائية للغازات ، فإنه يقيس كثافة الغاز. عادةً ما يستخدم أنبوب اهتزاز أو مستشعر آخر لتحليل تأثير جزيئات الغاز على اهتزازات الأنبوب.
الهيكل: يتكون عمومًا من أنبوب اهتزاز لقياس الغازات وعناصر التدفئة وأجهزة الاستشعار ، مما يتيح قياس الخواص الجزيئية للغاز عبر المستشعر.
التطبيقات: مناسبة للغازات الصناعية ومختبرات الغاز والتطبيقات الأخرى.
نطاق التطبيق: يستخدم في المقام الأول لقياس كثافة الغازات مثل الغاز الطبيعي والهواء والغازات الصناعية الأخرى.
4. مقياس كثافة السائل الأوتوماتيكي (متر متذبذب متر ثنائية الأنبوب)
المبدأ: يقيس هذا النوع من الكثافة كثافة الكثافة عن طريق اهتزاز السائل داخل أنبوب على شكل حرف U. تؤثر كتلة وحجم السائل على تردد الاهتزاز ، وبالتالي تحديد الكثافة.
الهيكل: يتضمن عادةً أنبوبًا U مملوء بالسائل ، مع مستشعر خارجي يقيس تردد الاهتزاز والمعدات الإلكترونية التي تقرأ البيانات.
التطبيقات: تستخدم في الصناعات الكيميائية والبترولية والغذائية ، وخاصة لقياس دقيق لكثافة السائل.
نطاق التطبيق: السوائل والحلول والزيوت المنخفضة اللزوجة والحلول الكيميائية الأخرى.
5. متر كثافة الأنبوب المتذبذب (متر كثافة مع أنبوب متذبذب على شكل حرف U)
المبدأ: يتم حساب الكثافة عن طريق قياس فترة التذبذب للسائل أثناء مروره عبر الأنبوب على شكل حرف U. كثافة السائل تتناسب عكسيا مع تردد التذبذب للأنبوب.
الهيكل: تمتلئ الأنبوب على شكل حرف U بالسائل ، ويتم قياس كثافة السائل عن طريق تطبيق تردد التذبذب أو الرنين.
التطبيقات: تستخدم للقياسات التجريبية عالية الدقة ، وتطبيقها على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والبترولية والصيدلانية وغيرها من الصناعات.
نطاق التطبيق: مناسب لقياس كثافة السوائل المختلفة ، وخاصة في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية.
6. عداد الكثافة من نوع الطفو
المبدأ: استنادًا إلى مبدأ الطفو ، يطفو مقياس الكثافة في السائل ، مع عمق الطفو الذي يتناسب بشكل مباشر مع كثافة السائل. كلما زاد العمق ، كان الكثافة السائل.
الهيكل: يتميز بأسفل مرجح ، وعادة ما يكون على شكل أسطوانة أو كرة طويلة ، مع علامات متدرجة على السطح.
التطبيق: يستخدم لقياسات كثافة السائل البسيطة ، والتي توجد عادة في المختبرات والإعدادات التعليمية.
نطاق التطبيق: يستخدم في المقام الأول لقياس كثافة الحلول القائمة على الماء وحلول الضوء والسوائل الأخرى.
7. مقياس كثافة الجاذبية
المبدأ: يحسب الكثافة عن طريق قياس كتلة وحجم السائل. يتم قياس الكتلة والحجم باستخدام توازن دقيق والأسطوانة المتدرجة ، ويتم حساب الكثافة باستخدام صيغة الكثافة.
الهيكل: تم تجهيز مقياس الكثافة هذا عادة بتوازن وحاويات قياسية.
التطبيق: يقيس بدقة كثافة السوائل ، مناسبة للتجارب عالية الدقة.
نطاق التطبيق: يستخدم في المقام الأول للبحث الأكاديمي والقياسات المختبرية عالية الدقة.
8. عداد الكثافة البصرية
المبدأ: يحسب كثافة السائل عن طريق قياس العلاقة بين مؤشر الانكسار السائل وسرعة انتشار الضوء. تتغير سرعة الضوء مع الاختلافات في الكثافة السائلة.
الهيكل: يتضمن مصدر إضاءة ومستشعر وأدوات لقياس مؤشر الانكسار.
التطبيق: يستخدم لقياس كثافة السوائل ذات الخصائص البصرية ، وتطبيقها على نطاق واسع في الصناعات الغذائية والكيميائية والصيدلانية.
نطاق التطبيق: مناسب لقياس السوائل والسوائل الشفافة مع خصائص بصرية معينة.
9. متر الرنين المغناطيسي النووي (NMR)
المبدأ: يستخدم تقنية الرنين المغناطيسي النووي لتحديد الكثافة بناءً على إشارات الرنين المغناطيسي للنوى الذرية في مادة ما. هذه الطريقة دقيقة للغاية ويمكنها قياس كثافة الكتلة للسوائل.
الهيكل: يستخدم المجال المغناطيسي عالي الكثافة وموجات الراديو لتحليل الإشارات النووية داخل السوائل.
التطبيق: قياس كثافة السائل عالية الدقة ، يستخدم عادة في المجالات البتروكيماوية والبحث.
نطاق التطبيق: يستخدم في المقام الأول للقياسات التي تتطلب دقة عالية الكثافة للغاية ، مثل السوائل عالية اللزوجة والحلول الكيميائية المعقدة.
خاتمة
تلعب عدادات الكثافة دورًا مهمًا في الصناعات الحديثة من خلال توفير قياسات دقيقة وموثوقة لكثافة السائل والغاز. تضمن قدرتهم على تقييم خصائص المواد بسرعة وعدم الغابات الاتساق والجودة في مختلف القطاعات ، من الأدوية إلى معالجة الأغذية. مع التقدم في التكنولوجيا ، تستمر هذه الأجهزة في التطور ، مما يوفر الدقة المعززة وسهولة الاستخدام. سواء بالنسبة للاختبار الروتيني أو إنتاج المخاطر العالية ، تظل عدادات الكثافة أدوات لا غنى عنها في الحفاظ على سلامة المنتجات والعمليات.
العربية
