Mesure de la densité
La densité permet de caractériser les substances, de déterminer leur qualité ou leur pureté et de mesurer les concentrations dans des mélanges binaires ou quasi-binaires. La détermination de la densité est également un moyen important de vérifier l’identité des matières premières et des substances pures.
Il existe différentes méthodes pour mesurer la densité :
L’
Aréomètre
est peu coûteux, mais il est difficile à lire dans les échantillons hautement visqueux ou sombres et il est très fragile. De plus, un volume d’échantillon d’au moins 100 ml est nécessaire et la précision de mesure maximale de 0,001 g/cm³ implique une régulation de température précise et de longue durée.
Le
pycnomètre
– un récipient en verre appelé à l’origine « fiole de densité », dont le volume intérieur peut être déterminé de manière très précise et reproductible – sert à la mesure gravimétrique de la densité. La mesure est complexe, longue et nécessite un personnel formé.
Nos densimètres faciles à manipuler mesurent au moyen de tubes en U oscillant. Ils fournissent des résultats bien reproductibles et rapides, une régulation de température précise et nécessitent un volume d’échantillon de 1 ml maximum.
Contenu
Méthode à tube en U oscillant
Cette méthode exploite le fait que la fréquence de vibration d’un corps dépend de sa masse. Un capillaire en forme de U est rempli de l’échantillon de liquide et excité pour vibrer de manière piézoélectrique ou magnétique. La fréquence propre résultante du tube en U oscillant permet de calculer la masse et donc la densité de l’échantillon. Les mesures effectuées à l’aide d’un tube en U oscillant nécessitent un faible volume d’échantillon et fournissent rapidement des résultats précis.
Densité en tant que taille de la substance
La densité est une taille caractéristique de la substance et désigne le rapport entre la masse (m) et le volume (V). Elle est exprimée en g/cm³ ou kg/m³. En termes simples, la densité indique à quel point les molécules d’une substance sont proches les unes des autres dans l’espace. La lettre grecque Rho « ρ » est généralement utilisée comme abréviation de la densité. Par exemple, la densité de l’eau ultra-pure à 20,00 °C = 0,998203 g/cm3.
Systèmes binaires
La mesure de la masse volumique est également volontiers utilisée pour déterminer la concentration de mélanges de substances liquides. Au sens strict, cela s’applique aux mélanges de deux substances, également appelés systèmes binaires. Des tableaux de concentration complets peuvent être enregistrés dans la DS7800 pour nos clients et facilitent la lecture directe de la concentration. Mais la densité est également l’un des paramètres de référence les plus importants pour l’analyse de solutions complexes comme la bière ou les jus de fruits.
Comment fonctionne un densimètre ?
Mesure de la densité avec la méthode du tube en U oscillant
La méthode du tube en U oscillant permet de mesurer la densité des liquides. L’échantillon est placé dans un transducteur en forme de U qui est excité électroniquement pour osciller à sa propre fréquence. La fréquence de résonance du tube en U varie en fonction de la densité de l’échantillon rempli. La densité est donc déterminée par la mesure de la fréquence de résonance qui s’établit. En gros, plus la masse de l’échantillon est importante, plus la fréquence est basse.
La température de l’échantillon est l’un des facteurs les plus importants pour obtenir des mesures de haute précision, c’est pourquoi la cellule de mesure doit être tempérée avec une grande précision. Les autres facteurs d’influence sont : Les propriétés du liquide à mesurer, telles que la viscosité et la compressibilité, l’homogénéité et les propriétés de sédimentation, ainsi que la chaleur spécifique et la conductivité thermique.
Voir la vidéo sur la mesure de la densité
Température et densité
Dans de nombreux cas, plus la température est élevée, plus le volume est important et plus la densité est faible, elle diminue. Si la température diminue, le volume diminue également et la densité augmente. La masse de la substance ne change pas.
La température est importante, car elle influence l’espace que les atomes occupent dans une molécule. Les oscillations s’intensifient avec la croissance de la température, ce qui éloigne les atomes les uns des autres et entraîne une baisse de la valeur de la densité. Une variation de 0,1 °C signifie une variation de la valeur mesurée de 0,0001 g/cm³ à 0,0003 g/cm³.
L’eau liquide se comporte un peu différemment : la densité de l’eau est maximale à 4°C, puis elle diminue à nouveau lorsque la température continue de baisser jusqu’à 0°C. La densité de l’eau liquide est plus faible à 0°C qu’à 4°C.
Déplier et tout savoir sur la préparation correcte des échantillons
Une bonne préparation des échantillons garantit des mesures de densité précises
Saviez-vous qu’une bulle d’air de 1 mm de diamètre dans un échantillon peut provoquer une erreur de 0,000052 g/cm³ dans le résultat de la mesure ? Les petites bulles ou les coussins d’air sont souvent à peine visibles à l’œil nu. Celles-ci peuvent être dues à un mouillage insuffisant de la cellule. Même dans les échantillons sombres, les bulles sont à peine visibles. Si vous voulez être sûr de vos résultats, effectuez plusieurs mesures comparatives et prenez la moyenne.
En outre, nous recommandons de vérifier quotidiennement le système de votre densimètre. Le meilleur moyen d’y parvenir est de mesurer un échantillon dont la densité est connue avec précision, par exemple de l’eau distillée (0,998203 g/cm³ à 20°C) ou un étalon.
Aperçu de la préparation des échantillons
Échantillons de viscose
Pour les crèmes, les shampooings, les savons ou le miel, le défi consiste à éviter que l’échantillon ne contienne des bulles d’air lorsqu’il est introduit dans la cellule de mesure. Nous recommandons pour cela de chauffer l’échantillon dans un récipient fermé et de le laisser reposer quelques minutes avant la mesure. La viscosité de l’échantillon diminue ainsi et les bulles d’air peuvent se dissoudre plus facilement.
Échantillons volatils
Les échantillons qui ont tendance à dégazer sont, par exemple, le carburant d’hiver qui contient du butane dissous. Dans ce cas, la formation de bulles d’air est fréquente en raison du dégazage de l’échantillon. Nous recommandons de conserver ce type d’échantillons au réfrigérateur et de les mesurer à des températures plus basses (inférieures à la température ambiante), car la solubilité d’un gaz dans un liquide augmente lorsque la température diminue.
Echantillons contenant des gaz dissous
Lors de la mesure de boissons rafraîchissantes gazeuses contenant des gaz dissous, celles-ci doivent être dégazées avant la mesure. Dans le cas contraire, les résultats obtenus seront incorrects. Nous recommandons de remuer les échantillons (plusieurs minutes) jusqu’à ce que les bulles cessent de se former. Il est également possible de passer l’échantillon à travers un filtre en papier.
Échantillons/suspensions inhomogènes
Lorsque des suspensions telles que le mortier ou le béton (suspensions minérales), l’encre de Chine, les peintures murales sont laissées au repos pendant un certain temps, des matériaux solides peuvent se déposer ou un gradient de concentration se former. Ces échantillons doivent être remués avant la mesure. Veuillez toujours vous assurer qu’aucune nouvelle bulle d’air ne pénètre dans l’échantillon lors de l’agitation.
Échantillons exigeants et mesures de valeurs moyennes
Pour les échantillons tels que le ketchup ou les crèmes, une homogénéisation complète n’est souvent pas possible. De plus, l’introduction de bulles d’air pendant la mesure ne peut pas toujours être évitée.
Dans ces cas, nous recommandons de répéter les mesures plusieurs fois et de calculer la moyenne des différentes mesures pour obtenir des valeurs fiables.
Échantillons et valeurs de mesure
La densité est une référence importante
En tant que paramètre physique de base, la densité est une valeur de référence importante pour de nombreuses autres caractéristiques et conversions dans le quotidien du laboratoire.
La densité identifie les substances en termes de qualité et de pureté. Particulièrement important : il permet des mesures de concentration et de teneur très précises.
En étroite collaboration avec l’industrie et la science, nous avons développé des densimètres robustes et faciles à fonctionner avec une cellule de mesure en verre oscillante, qui répondent à des exigences élevées en termes de précision, de rapidité et de volume d’échantillon nécessaire. Nous proposons des kits de densimètres adaptés à chaque méthode de travail, en fonction du type d’échantillon ou des exigences de précision.
N’hésitez pas à vous informer : Pour vous orienter, vous trouverez dans notre tableau un aperçu des échantillons et substances typiques, classés par ordre alphabétique. Pour la plupart des données, 3 chiffres après la virgule sont enregistrés pour la densité en g/cm³ à une température de référence de 20°C.
Mesure de la densité aperçu des échantillons
Normes et directives
Mesure de la densité selon les normes et directives
Les normes dans le domaine de la métrologie décrivent les termes, les méthodes de mesure et les unités de mesure. Mais les normes régissent également la mise en réseau en uniformisant les ports de communication, la communication et la transmission sécurisée des données. Ils permettent un accord de qualité pour les normes et les tolérances. Même si elle n’est pas juridiquement contraignante, l’action normative est associée à une grande sécurité juridique pour l’utilisateur. Il facilite le choix des appareils et sécurise ainsi ses propres processus et la qualité de ses produits.
Les densimètres sont également conçus et utilisés en tenant compte des normes. Les normes en matière de mesure de la densité régissent les conditions environnementales et la préparation des échantillons, ainsi que les tolérances de mesure, les conditions de mesure et les propriétés d’un appareil ou d’un agent d’étalonnage, dans l’optique de la « best practice ». En utilisant des densimètres conformes aux normes, vous pouvez garantir que les mesures sont effectuées correctement et selon des procédures reproductibles.
Remarque: Il s’agit d’un bref aperçu général en guise de synthèse. Nous pouvons également discuter des spécifications auxquelles répondent les différents modèles de densimètres d’A.KRÜSS dans le cadre d’une consultation personnelle. N’hésitez pas à nous contacter.
Mesure de la densité aperçu des normes
Domaines d’application typiques
La mesure de la densité est effectuée dans de nombreuses industries
Sur la base de la densité mesurée, il est possible de déduire différents paramètres des échantillons. Dans le contrôle de qualité, la densité permet de vérifier si un produit se trouve ou non dans des limites définies.
La mesure de la densité, associée à d’autres méthodes comme la réfractométrie (détermination de l’indice de réfraction), permet en outre d’obtenir des informations précises sur la qualité à chaque étape du processus de production. Il est ainsi possible de déterminer indirectement les propriétés d’écoulement du ketchup, d’analyser les mélanges de caoutchouc des pneus de voiture ou de déterminer les mélanges d’asphalte.
N‘hésitez pas à vous informer : dans notre aperçu, nous avons listé différents exemples d’application avec des substances de mesure typiques. A cet effet, les différentes exigences et normes sont énumérées. Nous avons également noté les densimètres recommandés. Cet aperçu sert de synthèse. Nous pouvons également discuter des appareils qui conviennent lors d’une consultation personnelle.
Densitomètres domaines d’application
Conseils de nettoyage
Un nettoyage incorrect est la raison la plus fréquente de résultats de mesure erronés
Assurez-vous que la cellule de mesure ne contient aucun résidu d’échantillons précédemment mesurés ou de solutions de rinçage. Les dépôts de produits mesurés antérieurement ne sont pas toujours visibles. Par exemple, lorsque des produits contenant de l’huile ou de la graisse sont mesurés, une très fine pellicule d’huile peut se déposer sur la cellule de mesure. C’est pourquoi le nettoyage suivi d’une mesure de contrôle immédiatement après la mesure est particulièrement important. En fonction de l’échantillon mesuré, il faut choisir un solvant approprié pour le nettoyage. Il peut être utile d’effectuer le nettoyage avec deux solvants différents afin de gagner du temps lors du séchage qui suit. Cela peut être particulièrement important lors de l’utilisation d’un échantillonneur. Le remplacement d’un échantillon précédent par un nouvel échantillon est également une Application fréquemment utilisée et qui permet de gagner du temps.
Nettoyage : Le tube en U oscillant est rincé avec le produit approprié via une seringue ou une pompe péristaltique. Il suffit ensuite d’appuyer sur un bouton pour que l’unité de séchage élimine tous les résidus liquides. Il est également possible de configurer des procédures de nettoyage avec un séchage semi-automatique ou entièrement automatique.
Conseil : Pour savoir si le tube en U oscillant est propre et sec, il est possible de faire un test de mesure. L’air sec doit donner une valeur mesurée d’environ 0,0012 g/cm³ à 20 °C et à la pression atmosphérique normale.
Voir la vidéo nettoyage
Aperçu complet des produits de nettoyage & conseils
Ouvrir découvrir les produits de nettoyage qui donnent de bons résultats :
Pour le nettoyage, le tube en U oscillant est rincé avec le produit approprié via une seringue ou une pompe péristaltique. Il suffit ensuite d’appuyer sur un bouton pour que l’unité de séchage élimine tous les résidus liquides. Il est également possible de configurer des procédures de nettoyage avec un séchage semi-automatique ou entièrement automatique.
Conseil : Pour savoir si le tube en U oscillant est propre et sec, il est possible de faire un test de mesure. L’air sec présente une valeur mesurée de 0,0012 g/cm³ à 20 °C et à la pression atmosphérique moyenne (1013,25 hPa).
| Échantillon | Produit de nettoyage 1 | Produit de nettoyage 2 |
|---|---|---|
| L’industrie: Alimentation, boissons et spiritueux | ||
| Jus de fruits, jus d’orange, | Eau | Éthanol |
| Boissons non alcoolisées | Eau | Éthanol |
| Vinaigrette, mayonnaise | Essence de lavage | Éthanol |
| Bière, moût de bière | Eau, nettoyant enzymatique de laboratoire (3 % de mucasol) | Éthanol |
| Spiritueux | Éthanol | – |
| L’industrie: Chimie, cosmétique, industrie pharmaceutique | ||
| Arômes, parfums | Éthanol, isopropanol | _ |
| Shampooing | Eau | Éthanol |
| Détergents, savon liquide | Eau | Éthanol |
| Lait solaire | Essence de lavage | Éthanol |
| Polyamides, polymères | Kresol | – |
| Cire, parafine | Toluène | Xylène, benzine |
| Produits de protection du bois à base de térébenthine | Essence de lavage | Éthanol |
| Produits de protection du bois à base d’eau | Eau | Éthanol |
| L’industrie: Pétrochimie | ||
| Huile moteur, huile de lubrification | Essence de lavage | Acétone |
| Liquide de frein (éthylène glycol) | Xylène | _ |
| Diesel, kérosène, kérosène, mazout | Essence de lavage, éther de pétrole | Acétone |
Automatisation de la mesure de la densité
Avec nos densimètres de la série DS7000, l’ensemble du processus de mesure, de l’introduction de l’échantillon au nettoyage et au séchage, peut être effectué de manière semi-automatique ou entièrement automatique, sans intervention manuelle.
Grâce à l’automatisation complète, les mesures peuvent être effectuées indépendamment de l’utilisateur et pendant la nuit ou le week-end. Cela augmente la productivité et réduit les coûts par mesure.
Dans la solution entièrement automatique, le densimètre est complété par une pompe d’échantillonnage intégrée et un échantillonneur. L’interface utilisateur du densimètre permet de regrouper des paramètres individuels pour les mesures dans des méthodes et de créer des procédures de nettoyage, ainsi que des modèles d’échantillons en nombre illimité. Cela permet de mesurer jusqu’à 89 échantillons sans surveillance tout en réduisant l’encombrement de cette automatisation.
Comment utiliser
Effectuer une mesure de la densité
Les densimètres qui mesurent selon le principe du tube en U oscillant se distinguent par leur grande facilité d’utilisation. Leur utilisation est déjà rentable pour quelques échantillons par jour, mais ces appareils conviennent également pour les mesures de routine rapides sur un grand nombre d’échantillons. L’Application et le nettoyage sont simples, voyez par vous-même dans nos vidéos. Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur la mesure par tube en U oscillant, avec alimentation manuelle, semi-automatique et automatique des échantillons, ainsi que des détails sur la facilité de nettoyage.
Mesure de la densité mesurer & nettoyer
2 Vidéos
Mesure de la densité – Comment cela fonctionne-t-il ?
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Mesure de la densité – Mesurer et nettoyer
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