Versuch 1 Bestimmung der Dichte einer Flüssigkeit

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1 Versuh 1 Bestiung der Dihte einer Flüssigkeit

2 Versuh 1 Bestiung der Dihte einer Flüssigkeit Dihteessung it de digitalen Dihteeßgerät nah DIN ( Verfahren D ) Die Dihte ρ ist eine wihtige und vielfah erforderlihe Grundeigenshaft aller Stoffe. Insbesondere bei den Mineralöldestillaten, ( z.b. Benzin, Dieselöl, Kerosin u.a. ) liefert sie Hinweise auh auf andere wihtige Eigenshaften. Sie ist sowohl in den Noren als auh in den Herstellerspezifikationen in Grenzen festgelegt. Zur Dihteessung verwenden wir ein digitales Dihteeßgerät für Flüssigkeiten und Gase, wobei die Messung auf eine elektronishe Shwingungsdaueressung zurükgeführt wird. Bild 1 zeigt die Vorderansiht des Gerätes. Die Probe wird in ein V-förig ausgebildetes Glasröhrhen eingebraht, das durh Magnete zu einer ungedäpften Shwingung angeregt wird. Die Shwingungsrihtung liegt senkreht zur V-Ebene. Beide Enden des Röhrhens sind fest eingespannt, d.h. die Enden befinden sih in Ruhe. Soit gleiht dieses Röhrhen eine elastishen Shwinger, dessen Eigenfrequenz wie folgt angesetzt werden kann: f 1! "! M Bild 1

3 Federkonstante des Röhrhens M Masse des Glasröhrhens it Inhalt M "! V + Masse des Glasröhrhens V Voluen der Flüssigkeit Aus de Ansatz ist erkennbar, daß die Eigenfrequenz des Shwingers von der Masse der Flüssigkeit (ρ V) und von der Masse des Röhrhens abhängig ist. Wihtig ist, daß die Flüssigkeit das Glasröhrhen zwishen den Einspannstellen vollständig (ohne uftblasen) ausfüllt. Die Flüssigkeit kann auh den Shwinger kontinuierlih durhströen, d.h. it diese Gerät kann auh die Dihte ströender Stoffe stetig geessen werden. Die Berehnung der Dihte wird erleihtert, wenn anstelle der Frequenz f die Shwingungsdauer geessen wird: 1! "! f #! V + und 4! "! (#! V + ) Die apparativen Größen, V, werden durh Konstanten A und B wie folgt ausgedrükt: 4# 4#! "!! V + A! " + B A 4"! V B 4 "! Die Konstante A kann durh Eihessungen it Proben bekannter Dihte ( hier Wasser! W und uft! ) festgestellt werden. B entfällt wie folgende Uforung zeigt: W W! ( A " # + B)! ( A " # + B) W W! A " (#! # ) A W! "! " W

4 W und ist die jeweilige Shwingungsdauer bei Wasser und uft. Sie wird vo Gerät als 5-stellige Zahl digital angezeigt. Die vo Gerät angezeigte Shwingungsdauer hat die Einheit x 10-5 s. Die Konstante A uß vor jede Versuh bei der gleihen Geräteteperatur erittelt werden, bei der auh die Dihte der Probe zu essen ist. Durh Anshluß an einen herostaten wird die Geräteteperatur auf 0 C eingeregelt. Bei dieser eperatur gelten folgende Werte: kg kg Wasser! W 998, und uft! 1, ( bei 0 C, 1 bar und 65% relativer uftfeuhte) Die Konstante A kann sih bei längere Gebrauh des Gerätes durh Alterung des Glases und der Einspannung ändern. Die Bestiung der Probendihte! P erfolgt dann durh Vergleih der Shwingungsdauer bei Füllung des Shwingers it der Probe und it Wasser. Die Dihte der Probe wird dann: 1 P W W P!! " ( " ) # A Messung der Shwingungsdauer: Durh eine i Gerät eingebaute Quarzuhr wird die Dauer einer vorgegebenen Anzahl von Shwingungsperioden geessen. Durhführung der Messung: Noralerweise wird das Gerät it herostat 0 in vor Beginn der Übungen eingeshaltet. Dait besteht Gewähr, daß die eperatur des Shwingers 0 C beträgt und konstant bleibt. 4

5 1. aste "Null" drüken, wenn Zahlen auf der Anzeige stehen.. Durh Drüken der aste "Start" wird der luftgefüllte Shwinger angeregt. Die Shwingungsdauer ersheint als Zahlenwert auf der Anzeige. Diesen Vorgang wiederholen bis konstant bleibt.. Mit einer Injektionsspritze wird destilliertes Wasser durh die untere Einfülltülle eingebraht. Dabei ist die Beleuhtung einzushalten, dait die einwandfreie Füllung feststellbar ist. Danah Messung der Shwingungsdauer W wie unter. 4. Das Wasser wird in die Spritze zurükgesaugt und der Shwinger it Ethanol gespült. Danah wird it der eingebauten Pupe solange uft durh den Shwinger geblasen, bis der Anfangswert wieder erreiht ist. 5. Einbringen der Probe wie unter. und Messung der Shwingungsdauer der Probe P. 6. Reinigung des Shwingers wie unter Berehnung der Konstanten A und der Dihte ρ P und Vergleih der Ergebnisse it den i aborbuh eingetragenen Werten. Aufgabe : Messung der Dihte von Kerosin 5