Mettler Toledo Density determination kit For AE balances Operating Instructions Manual

METTLER TOLEDO 33360 + 210260 1

Operating instructions

Bedienungsanleitung

Mode d'emploi

Instrucciones de manejo

Istruzioni per l'uso

METTLER TOLEDO

33360

210260

Density determination kit Page 3

to determine the density of solids (33360) and liquids (33360/210260) with

top-loading electronic METTLER TOLEDO balances with pan diameters of 80 and 130 mm

Dichtebestimmungszusatz Seite 9

für die Dichtebestimmung von Festkörpern (33360) und Flüssigkeiten (33360/210260)

auf oberschaligen elektronischen METTLER TOLEDO-Waagen mit Schalendurchmesser 80 und 130 mm

Accessoires pour la détermination de la masse volumique Page 15

des solides (33360) et des liquides (33360/210260) à l'aide de balances

électroniques METTLER TOLEDO à plateau supérieur ayant un diamètre de 80 et 130 mm

Conjunto de determinación de densidades Página 21

para la determinación de densidades de sólidos (33360) y de líquidos (33360/210260) sobre

balanzas electrónicas METTLER TOLEDO de platillo elevado con diámetros de platillo de hasta 80 y 130 mm

Kit per la determinazione della densità Pagina 27

di solidi (33360) e liquidi (33360/210260) con l'ausilio di bilance

elettroniche METTLER TOLEDO con piatto di pesata superiore del diametro di 80 e 130 mm

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METTLER TOLEDO 33360 + 210260 27

Kit per la determinazione della densità

di solidi e liquidi con l'ausilio di bilance elettroniche METTLER TOLEDO con piatto di pesata superiore avente

un diametro di 80 e 130 mm.

- per la determinazione della densità di solidi: kit di determinazione della densità 33360.

- per la determinazione della densità di liquidi: kit di determinazione della densità 33360

+ corpo da immergere 210260.

1. Definizione della densità

- di solidi e liquidi con l'ausilio di bilance elettroniche METTLER TOLEDO con piatto di pesata superiore avente

un diametro di 80 e 130 mm.

La densità ρ di un corpo omogeneo è il rapporto tra la sua massa (m) ed il suo volume (V) oppure, in altre parole,

è la massa di un'unità di volume di questo corpo:

m [g] ρ = densità

ρ = m = massa

V [cm

3

] V = volume

In luogo di massa (m) si può porre, conformemente alla DIN 1305, il termine "peso".

2. Principio della determinazione della densità

Conformemente al principio di Archimede, un corpo immerso in un liquido subisce da parte di questo liquido una

spinta verticale dal basso verso l'alto pari al peso del liquido spostato. In base a questo principio si può

determinare la grandezza cercata. Il procedimento varia alquanto a seconda che si tratti di liquidi oppure di corpi

solidi.

La densità di un liquido viene determinata con l'ausilio di un corpo da immergere, del quale si conosce il volume.

Allo scopo, questo corpo viene pesato dapprima liberamente in aria e poi immerso nel liquido. In base alle due

pesate (in grammi) si calcola da densità ρ

1

del liquido come segue:

A

s

- B

s

ρ

1

=+ L

s

ρ

1

= densità del liquido in esame ad una

V

s

data temperatura T

A

s

= peso del corpo in aria

B

s

= peso del corpo immerso nel liquido

oppure più semplicemente V

s

= volume del corpo

L

s

= spinta dell'aria ogni ml del corpo

(correzione di A

s

o P

s

): circa + 0,001 g/ ml;

P

s

vedere anche 3.2, Spinta dell'aria

ρ

1

=+ L

s

P

s

= spinta del liquido sul corpo

V

s

(in luogo di A

s

- B

s

): leggibile direttamente

sulle bilance elettroniche METTLER TOLEDO,

vedere 4.1

La densità di un solido viene determinata con l'ausilio di un liquido (liquido ausilario) del quale si conosce la

densità. Allo scopo, il corpo solido viene pesato prima in aria e poi immerso in detto liquido. In base alle due

pesate (in grammi oppure in carati) si calcola la densità ρ

2

come segue:

A

ρ

2

=• ρ

o

ρ

2

= densità del corpo solido

A - B A = peso del solido in aria

B = peso del solido immerso nel liquido ausiliario

oppure più semplicemente ρ

o

= densità del liquido ausiliario ad una data

temperatura T

A P = spinta del liquido ausiliario sul solido

ρ

2

=• ρ

o

(in luogo di A - B): leggibile direttamente

P sulle bilance elettroniche METTLER TOLEDO,

vedere 4.2

La spinta dell'aria non viene generalmente presa in considerazione per i corpi solidi. Se necessario, come nel

primo caso, si può apportare al risultato ρ

2

la correzione di circa + 0,001 g/ cm

3

; vedere anche 3.2, Spinta dell'aria.

28 METTLER TOLEDO 33360 + 210260

3. Precisione della determinazione della densità

I fattori suscettibili di influire sul risultato vengono presi in considerazione a seconda della precisione richiesta

per il risultato. I punti che seguono hanno lo scopo di consentire in dettaglio una valutazione quantitativa di detti

fattori.

3.1 Temperatura

Per i corpi solidi, la variazione della densità dovuta a variazioni della temperatura è in generale così minima che

la loro temperatura non ha importanza ai fini della determinazione della densità (ciò vale anche per il corpo da

immergere).

Per i liquidi invece, la variazione della densità ha un ordine di grandezza di 0,1 … 1 %o ogni °C, per cui può già

apparire nella terza cifra dopo la virgola.

Esempi: Acqua distillata: variazione della densità circa 1 %o ogni 5 °C

Idrocarburi ed alcooli: variazione della densità circa 1 %o ogni 1 °C

Si deve tenere presente che questa variazione della densità dei liquidi si ripercuote direttamente sul risultato delle

determinazioni della densità di corpi solidi, in quanto il volume del corpo solido viene determinato per mezzo

di un liquido ausiliario, nel quale il corpo viene immerso. Se nelle determinazioni della densità si desidera una

precisione maggiore dell' 1 %, si deve sempre tener conto della temperatura del liquido!

Tabella delle densità dell'acqua distillata:

Tratto da: "Handbook of Chemistry and Physics" 66th Ed. 1985-1986, F4-F5)

Per altri liquidi, la densità alla temperatura T dovrà essere tratta da un tabellario.

Temperatura (°C) Densità (g/ ml) Temperatura (°C) Densità (g/ ml)

15,0 0,9991 24,0 0,9973

15,5 0,9990 24,5 0,9972

16,0 0,9990 25,0 0,9970

16,5 0,9989 25,5 0,9969

17,0 0,9988 26,0 0,9968

17,5 0,9987 26,5 0,9966

18,0 0,9986 27,0 0,9965

18,5 0,9985 27,5 0,9964

19,0 0,9984 28,0 0,9962

19,5 0,9983 28,5 0,9961

20,0 0,9982 29,0 0,9959

20,5 0,9981 29,5 0,9958

21,0 0,9980 30,0 0,9956

21,5 0,9979 30,5 0,9955

22,0 0,9978 31,0 0,9953

22,5 0,9977 31,5 0,9952

23,0 0,9975 32,0 0,9950

23,5 0,9974

METTLER TOLEDO 33360 + 210260 29

3.2 Spinta dell'aria

1 cm

3

di aria pesa – a seconda della sua condizione – circa 1 … 1,2 mg. Pertanto, un corpo pesato in aria subisce

una spinta di questa grandezza per ogni cm

3

del suo volume. Ciò significa che, data una densità attorno ad

1 (1 g/ cm

3

), si verifica, non tenendo conto della spinta dell'aria, un errore di circa 1 %o. Se è richiesto un risultato

con 3 (oppure 4) cifre dopo la virgola, sarà quindi necessario correggere il risultato in base alla spinta dell'aria:

La vera densità è di circa 0,001 g/ cm

3

maggiore di quella calcolata.

Il metodo di caldolo della densità di liquidi (divisione per 10 ml, conformemente al volume del corpo immerso)

fa si che già per un peso indicato con tre decimali si ottiene un risultato con quattro decimali. E' pertanto opportuno

in questo caso eseguire sistematicamente la correzione dovuta alla spinta dell'aria.

3.3 Tolleranza sul volume del corpo immerso

Legislazione tedesca di metrologia EO 13-4, paragrafo 9.21

Il volume del corpo immerso, comprensivo della metà inferiore del filo di sospensione, deve essere regolato

in modo tale che la determinazione della densità dell'acqua a 20 °C sia affetta da un errore massimo di

± 0,0005 g/ cm

3

con un corpo immerso del peso di 30 g.

3.4 Profondità d'immersione del corpo da immergere o del portapietra

Il corpo da immergere è appeso ad un filo di platino di 0,2 mm di diametro. Quindi il filo subisce nell'acqua una

spinta di circa 0,3 mg ogni 10 mm di lunghezza immersa.

Se il liquido si trova 10 mm al disopra dell'occhiello del corpo, sono immersi circa 20 mm di filo. Per densità

prossime ad 1 ne risulta una spinta di 0,6 mg. Dato però che si divide ancora per 10 ml, questa fonte d'errore

diventa del tutto trascurabile.

Il portapiertra è costituito, nella sua parte da immergere, da un filo di 0,8 mm di diametro, il che, data una densità

del liquido attorno ad 1, comporta una spinta di circa 5 mg ogni 10 mm di lunghezza immersa. Dato però che il

portapietra nella pesata del corpo solido in aria è analogamente immerso nel liquido e dato inoltre che la

profondità d'immersione, nonostante la differenza di peso, non varia sulle bilance elettroniche, la spinta del

liquido sul portapietra rimane costante e non viene quindi di considerata. Condizione: non variare il livello del

liquido (La variazione del livello del liquido a seguito dell'immersione del corpo solido è per lo più trascurabile:

un volume del solido di 1 cm

3

fa salire il livello del liquido di 0,5 mm, il che provoca una spinta di circa 0,15 mg,

cioè un errore nella determinazione della densità di circa 0,15 mg/ cm

3

).

3.5 Tensione superficiale del liquido

A seguito dell'adesione del liquido al filo di sospensione si verifica un aumento fittizio del peso. Nel caso del corpo

immerso (diametro del filo 0,2 mm) ed in acqua, questa forza ammonta a circa 1 mg; essa può essere ridotta a

circa 0,3 mg con l'impiego di agenti tensioattivi o di liquidi organici. Però anche in questo caso si deve poi dividere

per 10 ml, per cui l'errore di densità risultante ammonta al massimo a 0,0001 g/ml.

Poiché il diametro del filo è più grande, sul portapietra immerso in acqua agisce una forza che può arrivare fino

a 3 mg. Anche in questo caso, analogamente a quanto detto nel punto 3.4, una ripercussione sul risultato viene

eliminata praticamente dal fatto che il portapietra è immerso durante entrambe le pesate (A e B). Se è richiesta

la massima precisione, sarà nondimeno preferibile, per precauzione, ridurre la tensione superficiale (vedere

anche 3.6).

30 METTLER TOLEDO 33360 + 210260

3.6 Bollicine d'aria

Particolarmente nel caso di liquidi scarsamente bagnanti, come è p.es. il caso dell'acqua priva di prodotti

tensioattivi, sussiste la possibilità che sul corpo solido, sul corpo immerso o sul portapietra rimangano attaccate

delle bollicine d'aria che alterano il risultato per effetto della spinta verso l'alto da esse esercitata. Una bollicina

di 1 mm Ø genera una spinta verso l'alto di 0,5 mg, una bollicina di 2 mm Ø però già una spinta di 4 mg.

Accorgimenti precauzionali:

- Sgrassare con solventi il corpo solido ad essi resistente.

- Pulire a regolari intervalli di tempo il portapietra ed il corpo da immergere e non toccare con le mani la parte

che va immersa.

- Scuotere alquanto il portapietra nella sua prima immersione (bagnatura) nel liquido, prima ancora di

agganciarlo alla staffa, affinchè si distacchino le eventuali bollicine d'aria.

- Impiegare quale liquido ausiliario agenti tensioattivi oppure solventi organici (p.es. Foto-Flo della Kodak,

Pervitro 75% 72409). La variazione della densità dell'acqua distillata dovuta all'apporto del prodotto

tensioattivo è irrilevante; se, p.es., si immette in 250 ml d'acqua 0,1 ml di prodotto tensioattivo avente la

densità di 1.2, la densità globale varia di 0,0001 g/ ml.

3.7 Corpi porosi

Dato che immergendo corpi porosi, di regola, non tutta l'aria contenuta nei pori viene espulsa dal liquido, si

verificano degli errori. La densità del corpo può essere determinata soltanto approssimativamente.

METTLER TOLEDO 33360 + 210260 31

4. Esecuzione delle determinazioni della densità

Kit montato

1 Piatto di pesata della bilancia METTLER TOLEDO

2 Staffa, sistemata sul piatto di pesata

3 Viti fissaggio staffa sul piatto di pesata

4 Ponte, disposto trasversalmente al disopra del piatto di

pesata e poggiante sullo chassis della bilancia.

Attenzione: il piatto 1 e la staffa 2 non devono strisciare

contro il ponte!

5 Bicchiere da 250 ml, posato sul ponte;

6 Corpo da immergere o portapietra

7 Piattello di sospensione sulla staffa 2.

Il corpo da immergere ovvero il portapietra devono

pendere liberamente al centro del bicchiere senza toc-

carlo. Attenzione: la prima pesata avviene a secco!

8 Termometro

I singoli componenti sono nuovamente elencati a pag. 33

(distinta delle parti di ricambio).

Avvertenze:

- Si raccomanda di verificare la calibrazione.

- Consultare, unitamente al testo che segue, le brevi istruzioni pratiche illustrate allegate alla presente

descrizione.

4.1 Determinazione della densità di liquidi

- Utilizzare il corpo da immergere 210260 + il kit di determinazione della densità 33360.

- Porre sul ponte 4 il bicchiere vuoto, centrandolo al disotto della sospensione 7; sistemare il termometro entro

il bicchiere.

- Sospendere il corpo da immergere 6. Esso non deve toccare né il bicchiere né il termometro.

- Tarare la bilancia. Indicazione: esattamente zero.

- Introdurre nel bicchiere il liquido da esaminare, fino a circa 10 mm al disopra dell'occhiello di sospensione del

corpo immerso. Sul corpo non deve aderire alcuna bollicina d'aria; staccare eventualmente le bollicine con

un pennellino o simili.

- Sull'indicazione della bilancia compare (con segno negativo) la spinta P

s

sul corpo immerso. Dividere per 10

questa indicazione P

s

della bilancia, aggiungere poi 0,001 g/ ml.

Il risultato rappresenta la densità cercata del liquido p

1

[g/ ml] alla temperatura T (da leggere).

P

s

P

s

[g]

ρ

1

=+ L

s

= + 0,001 g/ ml a T °C (P

s

= A

s

- B

s

)

V

s

10 ml

Se si deve rinunciare all'indicazione diretta della spinta, si determinerà P

s

mediante due distinte pesate: A

s

= corpo

da immergere in aria; B

s

= corpo immerso nel liquido. Procedura: come sopra, però si tara prima della

sospensione del corpo da immergere. A corpo agganciato la bilancia indica poi A

s

, e dopo l'introduzione del

liquido (senza ripetere la taratura!) invece B

s

.

Esempio con indicazione della spinta: Determinazione della densità di acetone.

7,898 g

Valori misurati: P

s

= 7,898 g ρ

1

+ 0,001 g/ ml = 0,7908 g/ ml a 20 °C

T = 20 °C 10 ml

La densità dell'acetone impiegato nella prova è di 0,7908 g/ ml a 20 °C.

32 METTLER TOLEDO 33360 + 210260

4.2 Determinazione della densità di corpi solidi

- Utilizzare il kit di determinazione della densità di solidi 33360 (= portapietra 6).

- Versare nel bicchiere una quantità di liquido ausiliario tale che il corpo solido, quando verrà successivamente

introdotto nel cestello in filo metallico del portapietra, risulti ricoperto dal liquido per almeno

1 cm. Inserire il termometro. Posare il bicchiere sul ponte 4, centrandolo al disotto della sospensione 7.

- Agganciare il portapietra (attenzione alle bollicine d'aria, specialmente sul cestello).

- Tarare la bilancia. Indicazione: esattamente zero.

- Porre il corpo solido asciutto nel piattello superiore del portapietra, prendere nota del peso indicato (in grammi

o carati). Si tratta del peso A del corpo solido in aria.

- Tarare nuovamente la bilancia (con il corpo solido nel piattello). Indicazione: esattamente zero.

- Prelevare il corpo solido dal piattello e porlo nel cestello (immerso nel liquido). Nell'indicazione della bilancia

compare (con segno negativo) la spinta P sul corpo solido.

Dividere la prima indicazione A per la seconda indicazione P poi moltiplicare questo risultato parziale per la

densità ρ

o

del liquido ausiliario (alla temperatura T).

Questo risultato finale rappresenta le densità cercata ρ

2

del corpo solido. L'unità corrisponde a quella adottata

per la densità ρ

o

del liquido ausiliario, p.es. g/ cm

3

(il che corrisponde g/ ml).

A A [g] Pioché le unità di A e P si elidono, le pesate possono

ρ

2

=• ρ

o

=• ρ

o

[g/ cm

3

] essere eseguite tanto in carati quanto in grammi: il

P P [g] risultato ρ

2

ha sempre l'unità di ρ

o

.

Se si deve rinunciare all'indicazione diretta della spinta, P sarà determinato con A - B: B comparirà nell'indica-

zione della bilancia in luogo di P se dopo l'indicazione del peso A non si esegue per nulla la tara, oppure se si

tara dopo aver tolto il corpo solido.

Esempio con indicazione della spinta: Determinazione della densità di una moneta con l'ausilio di acqua

distillata.

Valori A = 3,011 g 3,011

misurati: P = 0,336 g ρ

2

= • 0,997 g/ cm

3

= 8,93 g/ cm

3

T = 25,5 °C →ρ

o

= 0,997 g/ cm

3

0,336

La moneta ha una densità di 8,93 g/ cm

3

.

METTLER TOLEDO 33360 + 210260 33

Spare parts Order No.

Ersatzteile Bestell-Nr.

Pièces de rechange No de commande

Repuestos No de pedido

Parti di ricambio N. ordinazione

Glass beaker 250 ml 71578

Becherglas

Bécher

Vaso

Bicchiere

Bracket 80 mm 33341

Bügel

Etrier

Estribo

Staffa

Bracket 130 mm 33342

Bügel

Etrier

Estribo

Staffa

Float packaged 210260

Senkkörper verpackt

Plongeur sous emballage

Cuerpo sumergible embalado

Corpo da immergere imballato

Gem holder 33343

Steinträger

Porte-pierre

Portapiedras

Portapietra

Thermometer 238767

Thermometer

Thermomètre

Termómetro

Termometro

Clamping screw 40288

Klemmschraube

Vis de fixation

Tornillo de apriete

Vite di fissaggio

Bridge 33347

Brücke

Pont

Puente

Ponte

Pervitro 75% 72409

34 METTLER TOLEDO 33360 + 210260

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the METTLER TOLEDO LabWare "Density".

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