Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к способам определения физико-химических свойств веществ и может быть использовано в физико-химических исследованиях при определении плотности твердых веществ, находящихся в мелкодисперсном состоянии, например армирующих материалов в композиционных материалах, в частности стеклопластиках.
Известен способ, заключающийся в определении веса исследуемого тела и тела с известным объемом на воздухе, помещении их в герметичную емкость, вакуумировании емкости, заполнении ее предварительно дегазированной рабочей жидкостью с известной плотностью, последующей разгерметизации емкости, взвешивании исследуемого тела и тела с известным объемом в рабочей жидкости и определении плотности и объема исследуемого тела по известной зависимости (а.с. СССР 1420465, кл G 01 N 9/10, 1987 г.).
Недостаток способа заключается в том, что с его помощью не удается точно определить плотность частиц высокодисперсных твердых веществ, так как существуют потери мелких частиц за счет конвективного и диффузионного переноса частиц в рабочую жидкость из чашки для взвешивания (кюветы).
Наиболее близким техническим решением является способ определения плотности твердых тел, заключающийся во взвешивании измерительной кюветы и груза с известным объемом, помещении пустой кюветы в стакан и вакуумировании до давления не более 100 Па, заполнении кюветы рабочей жидкостью с последующим ее взвешиванием в рабочей жидкости и определении объема измерительной кюветы. Затем описанную последовательность операций повторяют, поместив в кювету навеску исследуемого вещества, и определяют плотность вещества по известной формуле (пат. РФ 2038576, кл G 01 N 9/10, 1995 г.).
Недостатками способа являются использование глубокого вакуума и, как следствие, специализированного вакуумного оборудования, высокие требования по герметизации всех используемых приборов, а также наличие теоретически обусловленной погрешности из-за невозможности достижения абсолютного вакуума.
Задача настоящего изобретения заключается в создании метода, позволяющего определять плотность твердого тела, находящегося в мелкодисперсном состоянии, исключающего погрешности, связанные с поверхностными явлениями на исследуемом образце.
Технический результат от использования изобретения состоит в отсутствии влияния на процесс измерения побочных или привлеченных к измерению физико-химических явлений, простоте используемого оборудования и, как следствие, повышении точности измерений.
Этот результат достигается тем, что в способе определения плотности твердых тел, включающем взвешивание исследуемого тела, помещенного в измерительную кювету, взвешивание осуществляют в рабочей жидкости в воздушном пузыре, вначале - при нормальном давлении, затем - при пониженном, после чего очищают кювету от исследуемого тела, заполняют ее рабочей жидкостью и определяют вес кюветы в рабочей жидкости, а расчет плотности исследуемого вещества проводят по формуле:
где ρж - плотность рабочей жидкости;
m - навеска исследуемого вещества;
G1 - вес кюветы с исследуемым веществом в рабочей жидкости при нормальном давлении;
G2 - вес кюветы с исследуемым веществом в рабочей жидкости при пониженном давлении;
G3 - вес пустой кюветы в рабочей жидкости;
РH - нормальное давление;
РB - пониженное давление.
Пример осуществления способа.
На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа.
Устройство состоит из подвески тензометрических весов 1, стеклянного стакана 2 с рабочей жидкостью (дистиллированная вода) и измерительной кюветы 3, представляющей собою стеклянную пробирку диаметром 3-4 мм.
Способ осуществляют следующим образом.
Навеску исследуемого вещества массой m помещают в измерительную кювету, заполнив последнюю на 30-40% ее длины. Кювету с навеской закрепляют на подвесе и погружают в рабочую жидкость. С помощью шприца откачивают излишки воздуха таким образом, чтобы навеска вещества оказалась запертой в воздушном пузыре, но не касалась жидкости. Проводят замер веса кюветы с порошком в рабочей жидкости G1 при нормальном давлении РH.
Затем вакуумируют стакан 2 до давления 0,75-0,85 атм и проводят повторный замер веса кюветы с порошком в рабочей жидкости G2 при пониженном давлении Рв.
Затем очищают кювету от исследуемого вещества, заполняют рабочей жидкостью и проводят замер веса кюветы в рабочей жидкости G3.
Определение плотности исследуемого вещества проводят по формуле:
Совокупность существенных признаков позволяет преодолеть теоретические ограничения, связанные с физико-химическими явлениями на поверхности мелкодисперсного вещества, и, как следствие этого, упростить процесс измерения, снизить его погрешность и исключить использование специализированного оборудования.