Có nhiều thiết bị, dụng cụ hỗ trợ đo trọng lượng riêng của chất lỏng, nhưng đơn giản và dễ sử dụng nhất là tỷ trọng kế. Hôm nay Thịnh Phú sẽ hướng dẫn người dùng cơ chế hoạt động, cấu tạo và cách sử dụng dụng cụ thí nghiệm này.
Nội dung bài viết
Tỷ trọng là gì?
Tỷ trọng được định nghĩa là tỉ số giữa khối lượng riêng của của một chất lỏng với khối lượng riêng của một chất chuẩn, thường là nước.
Loại nước nên sử dụng là nước cất 1 lần hoặc nước cất 2 lần.
Công thức tính tỷ trọng
Tỷ trọng = p(chất cần đo) / p (chất chuẩn)
Chúng thường được hiệu chuẩn để đo trọng lượng riêng của chất lỏng. Ngoài trọng lượng riêng, các thang đo khác có thể được sử dụng, chẳng hạn như trọng lượng của dầu mỏ, thang đo Plato cho sản xuất bia, thang đo Baume cho hóa học và thang đo độ Brix cho rượu vang và nước trái cây.
Cấu tạo tỷ trọng kế và cách sử dụng
Cấu tạo
- Tỷ trọng kế thường có hình dáng là hình trụ làm bằng thủy tinh.
- Một bầu chứa bằng thủy ngân hoặc chì để làm cho nó nổi thẳng đứng.
- Một thang đo trọng lượng riêng được in dọc thân tỷ trọng.
Nguyên lý hoạt động của tỷ trọng kế
Tỷ trọng kế hoạt động dựa trên nguyên lý của Archimedes hoặc nguyên tắc tuyển nổi, cho biết một chất rắn lơ lửng trong chất lỏng sẽ bị đẩy lên bởi một lực tương đương với trọng lượng của chất lỏng bị dịch chuyển.
Vì vậy, tỷ trọng kế chìm sâu hơn vào một chất lỏng có tỷ trọng thấp, và ngược lại chúng sẽ nổi với các chất lỏng có tỷ trọng cao.
Cách sử dụng
Bước 1: Chất lỏng cần thử nghiệm được đổ vào một bình chứa cao, thường là một ống nghiệm chia độ hoặc ống đong tỷ trọng kế được thiết kế đặc biệt và tỷ trọng kế được hạ nhẹ vào chất lỏng cho đến khi nó nổi tự do.
Bước 2: Điểm mà bề mặt của chất lỏng tiếp xúc với thân của tỷ trọng kế được ghi nhận là kết quả cuối cùng và đó là trọng lượng riêng của chất lỏng đó.
Để có độ chính xác cao hơn, số đọc này phải được hiệu chỉnh theo nhiệt độ vì khối lượng riêng của chất lỏng thay đổi theo nhiệt độ.
Phân loại tỷ trọng kế
Tùy thuộc vào mục đích và ngành nghề sử dụng, tỷ trọng kế được phân loại gồm:
Thang đo độ Brix:
Một tỷ trọng kế được hiệu chuẩn để đọc theo độ Brix hoặc Balling, hoặc phần trăm sucrose (đường) nguyên chất theo trọng lượng. Một sản phẩm khác cũng thường được sử dụng để đo độ brix là khúc xạ kế đo độ ngọt
Thang đo Baume
Được hiệu chuẩn để đọc độ Baume, là một cặp thang đo: một cho chất lỏng nặng hơn nước và một cho chất lỏng nhẹ hơn nước.
Tỷ trọng cồn
Một tỷ trọng kế tiêu chuẩn dùng để đo trọng lượng riêng trước và sau khi chất lỏng lên men. Sự khác biệt của hai số đọc khối lượng riêng được quy chiếu vào thang đo độ cồn để xác định phần trăm độ cồn theo khối lượng.
Thang đo API
Thang đo API là thước đo mức độ nhẹ hay nặng của chất lỏng gốc dầu mỏ so với nước. Nó được thiết kế để cho phép so sánh giữa mật độ của chất lỏng dầu mỏ.
Ứng dụng của tỷ trọng kế
Tỷ trọng kế được sử dụng đặc biệt để đo các chất lỏng có tỷ trọng thấp như xăng, cồn và dầu hỏa cũng như các chất lỏng có tỷ trọng cao như axit, nước muối và sữa.
Sự khác biệt duy nhất là nó sẽ có giá trị đo cao khi mật độ cao và giá trị thấp khi mật độ chất lỏng thấp.
Ứng dụng của tỷ trọng kế thường đặt theo tên gọi của chất lỏng đó, cụ thể gồm:
Ngành sản xuất rượu, bia
Sử dụng một loại tỷ trọng kế đặc biệt được gọi là áp kế và nhiệt kế để kiểm tra lượng đường của rượu hoặc bia.
Lượng chất tan trong một dung dịch có thể được xác định bởi trọng lượng riêng của nó vì chất tan làm tăng khối lượng riêng của dung dịch.
Nồng độ cồn của thành phẩm cũng có thể được xác định bằng một loại tỷ trọng kế cụ thể được gọi là tỷ trọng kế cồn hoặc tỷ trọng kế bằng chứng.
Các loại tỷ trọng kế này thường được hiệu chỉnh theo nhiệt độ phòng (20 độ C) và trong những trường hợp này, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ thường sẽ nhỏ.
Ngành sản xuất sữa
Máy đo lượng sữa là một loại tỷ trọng kế để kiểm tra sữa. Sữa chứa nhiều chất vừa nhẹ vừa nặng hơn nước nên trọng lượng riêng không có ý nghĩa riêng.
Do đó, trọng lượng riêng phải được kết hợp với các phép thử khác để cung cấp thông tin cụ thể về thành phần của nó.
Các nhà sản xuất sữa thường quan tâm nhất đến việc biết hàm lượng chất béo trong sữa của họ.
Đo kích thước và thành phần đất
Đất cũng có thể được phân loại bằng tỷ trọng kế. Đường kính của hạt đất thường được quan tâm khi nghiên cứu đất, và một số hạt có thể quá nhỏ để đo bằng sàng.
Loại tỷ trọng kế này đo mật độ của những hạt này và vận tốc đầu của chúng khi chúng rơi qua dung dịch. Các giá trị này cho phép tính toán đường kính của các hạt đất, do đó cung cấp phần trăm các hạt trong mẫu vượt quá kích thước nhất định.
Các ứng dụng khác gồm:
- Đo độ mặn các chất lỏng có hàm lượng muối cao.
- Đo nồng độ axit trong dung dịch.
- Đo mật độ chất lỏng của dầu mỏ.
- Những lưu ý khi sử dụng tỷ trọng kế
Cách vệ sinh tỷ trọng kế
Tỷ trọng kế, bình tỷ trọng kế và chất lỏng mà các số đọc được lấy phải được làm sạch đúng cách. Bề mặt của tỷ trọng kế và thân cây đặc biệt quan trọng để chất lỏng có thể dâng lên đồng nhất, hòa vào nhau thành một lớp màng gần như không nhìn thấy trên thân cây.
Nhiệt độ
Tỷ trọng kế và chất lỏng phải có cùng nhiệt độ của khí quyển xung quanh. Điều này sẽ ngăn chặn những thay đổi về mật độ trong quá trình đo.
Ngâm thích hợp
Một bình tỷ trọng kế phải có đường kính bên trong lớn hơn đường kính bên ngoài của tỷ trọng kế khoảng 1 inch (25mm).
Kết luận: Đây là dụng cụ để đo trọng lượng riêng của chất lỏng đơn giản, dễ sử dụng. Tùy vào ngành nghề mà người dùng lựa chọn loại tỷ trọng kế tương ứng.