Grundlagen
Wie wird die Dichte von Flüssigkeiten bestimmt?
Dichtemessung mit dem Biegeschwingerprinzip
Ein Dichtemessgerät ist ein Messgerät zur Bestimmung der “Dichte” (ρ), d. h. des Verhältnisses von Masse m zu Volumen V. Sie wird in g/cm³ oder kg/m³ gemessen.
Aufgrund der Wärmeausdehnung hängt die Dichte eines Stoffes stark von seiner Temperatur ab. Das SCHMIDT + HAENSCH Dichtemessgerät VariDens ermöglicht eine präzise Messung der Dichte bei gleichzeitiger Stabilisierung der Probentemperatur. Unsere Dichtemessgeräte arbeiten nach dem Biegeschwingerprinzip: In einem Hohlkörper wird die Schwingungsfrequenz beobachtet, aus der elektronisch der Dichtewert berechnet wird. Dieses Messprinzip ist in der untenstehenden Grafik dargestellt.
Relative und spezifische Dichtebestimmung
Zusätzlich kann mit dem VariDens die relative oder spezifische Dichte sowie die wahre oder scheinbare Dichte bestimmt werden. Die relative oder spezifische Dichte ist das Verhältnis der Dichte einer Substanz zur Dichte eines bestimmten Referenzmaterials. In den meisten Fällen wird die Dichte auf die Dichte von Wasser bei 4 °C bezogen.
Bestimmung der wahren und der scheinbaren Dichte
Die wahre Dichte ist die Dichte eines Stoffes, die sich ergibt, wenn die Vakuummasse durch das Volumen des Stoffes geteilt wird. Sie ist unabhängig von äußeren Bedingungen, wie dem Auftrieb in der Luft oder der Schwerkraft. Während die scheinbare Dichte einer Probe das Gewicht in Luft pro Volumen ist, messen alle SCHMIDT + HAENSCH Dichtemessgeräte die wahre Dichte.
Wie werden die flüssigen Proben gemessen?
Flüssige Proben werden gemessen, indem die Probe in einen Behälter mit Schwingungsfähigkeit gefüllt wird. Die sogenannte “Eigenfrequenz” dieses Behälters wird durch die Masse der Flüssigkeiten beeinflusst. Dieser Behälter besteht aus Borosilikatglas und ist aufgrund seiner U-Form schwingungsfähig – daher das “Biegeschwingerprinzip”. Dieser Behälter wird dann elektronisch zu einer konstanten Schwingung angeregt.
Eine Überfüllung des Schwingers über die Speicherpunkte hinaus hat keinen Einfluss auf die Messung. Aus diesem Grund können SCHMIDT + HAENSCH-Dichtemessgeräte auch zur Messung der Dichte von Probenmedien eingesetzt werden, die das Rohr durchströmen (kontinuierliche Messung).
Bei vielen Zweistofflösungen besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Brechungsindex und der Zusammensetzung. Das bekannteste Beispiel für ein solches Gemisch ist eine Lösung von Saccharose in Wasser, die eingehend untersucht wurde. Der Brechungsindex eines Refraktometers kann so skaliert werden, dass der Wert direkt die Trockensubstanz in % RTS angibt. Für Saccharose wird diese Einheit auch Brix genannt (Abkürzung Brix).
Auch die Dichte von Proben kann refraktometrisch bestimmt werden. In der Regel entsprechen Dichte und Trockensubstanz bei optischen Messungen einander.
Refraktometer rechnen die gemessenen Brechungsindizes in Konzentration oder Dichte um.
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