Gęstość

Oznaczanie gęstości – metodą z areometrem wg PN-EN ISO 3675:2004Gęstość (masa właściwa) jest jedną z podstawowych właściwości fizycznych substancji, która wyraża stosunek masy substancji m do jej objętości V, mierzonych w tej samej temperaturze :mp~ VObowiązującą w układzie SI jednostką gęstości jest kg/m3. Częściej jest jednak stosowana jednostka układu CGS g/cm3 (lub g/ml). Gęstość substancji zależy od ciśnienia i temperatury. Zależność gęstości od temperatury jest związana z rozszerzalnością cieplną. W miarę wzrostu temperatury objętość ciał na ogół wzrasta, tym samym maleje gęstość (wyjątek stanowi woda). Zależność gęstości od temperatury uzasadnia konieczność stosowania przy symbolu gęstości indeksu t, mówiącego o temperaturze pomiaru (odniesienia) w stopniach Celsjusza (°C). Dla niewielkich zakresów temperatur stosuje się przybliżony wzór

p =pp +r(t0 -1)

gdzie: to-temp. pomiaru gęstości, °C

t-temp., w której oblicza się gęstość, °C

Y- współczynnik cieplnych zmian gęstości (Tab. 1)

Tabela 1. Wartości współczynnika cieplnych zmian gęstości dla przetworów naftowych
Gęstość g/cm3 (odczytana) Współczynnik cieplnych zmian gęstości y g/(cm3 • °C) Gęstość g/cm3 (odczytana) Współczynnik cieplnych zmian gęstości Y g/(cm3 • °C)
0,6900- -0,6999 0,000910 0,8500- -0,8599 0,000699
0,7000- -0,7099 0,000897 0,8600- -0,8699 0,000686
0,7100- -0,7199 0,000884 0,8700- -0,8799 0,000673
0,7200- -0,7299 0,000870 0,8800- -0,8899 0,000660
0,7300- -0,7399 0,000857 0,8900- -0,8999 0,000647
0,7400- -0,7499 0,000844 0,9000- -0,9099 0,000633
0,7500- -0,7599 0,000831 0,9100- -0,9199 0,000620
0,7600- -0,7699 0,000818 0,9200- -0,9299 0,000607
0,7700- -0,7799 0,000805 0,9300- -0,9399 0,000594
0,7800- -0,7899 0,000792 0,9400- -0,9499 0,000581
0,7900- -0,7999 0,000778 0,9500- -0,9599 0,000567
0,8000- -0,8099 0,000765 0,9600-0,9699, 0,000554
0,8100- -0,8199 0,000752 0,9700-0,9799j 0,000541
0,8200- -0,8299 0,000738 0,9800-0,9899 0,000528
0,8300- -0,8399 0,000725 0,9900-1,0000 0,000515
0,8400- -0,8499 0,000712
W obrocie produktami naftowymi spotyka się także:

  1. pojęcie gęstości względnej; wyrażanej stosunkiem gęstości substancji w określonej temperaturze do gęstości wzorca (najczęściej wody w temp. 4 lub 15 lub 20°C, a w krajach anglosaskich w temp. 60°F, która odpowiada temp. 15,55oC);
1

 

  • - dla gęstości względnej przyjęto symbol d‘tr, gdzie t jest temperaturą odniesienia dla substancji badanej, a tr temperaturą odniesienia dla substancji wzorcowej (najczęściej wody); jest to wielkość bezwymiarowa np. d%° oznacza, że gęstość wyznaczoną w 20oC odniesiono do gęstości wody w 4o
  1. jednostki 100-stopniowej skali API (stopnie API wg American Petroleum Institute). Skala ta bazuje na pomiarze gęstości względnej cieczy w temperaturze 60oF (15,55oC) i między API a gęstością względną d6600 (°F) istnieje prosta zależność:
141,5OTNp. 10oAPI odpowiada gęstości d^5 =1,000, 50oAPI odpowiada gęstości d^5 =0,779.
oAPI =-—2————————- 131,57 00/- OT-’\                                ~d60(F )
  1. Stosowana aparatura
  • - cylinder o średnicy wewnętrznej co najmniej 25 mm większej niż zewnętrzna średnica

areometru i o wysokości takiej, aby areometr pływał w badanej próbce, a prześwit
między dolnym końcem areometru a dnem cylindra wynosił co najmniej 25 mm

  • - areometry szklane
  1. Przygotowanie zestawu i próbki

próbka powinna być reprezentatywna

  • - doprowadzić próbkę do temperatury badania, czyli takiej w której próbka będzie w stanie

ciekłym (jeśli to konieczne)

  • Pomiar gęstości
  • - napełnić cylinder próbką (unikając tworzenia się pęcherzyków powietrza) w takiej ilości aby można było zanurzyć areometr
  • - zamieszać badaną próbkę za pomocą termometru; zanotować temperaturę z dokładnością do 0,1 oC
  • - odpowiedni areometr (można kierować się tabelą 2) zanurzyć w cieczy i pozwolić na

swobodne ustalenie jego położenia w równowadze

  • - odczytać wartość gęstość z podziałki areometru; wskazanie odczytać zgodnie z rys. 1.

2

3
5Objaśnienia:1- ciecz; 2- pozioma płaszczyzna powierzchni cieczy; 3- dolna krawędź menisku; 4- miejsce odczytu wskazania areometru; 5- pozioma płaszczyzna powierzchni cieczy; 6- menisk

 

Rys. 1. Ilustracja sposobów odczytu wskazania aerometru: a) odczyt wskazania areometru w przypadku cieczy przezroczystych, b) odczyt wskazania areometru w przypadku cieczy nieprzezroczystych.
2

 

  1. Wyniki i obliczenia:

Na podstawie wykonanych pomiarów:

  1. Obliczyć gęstość w 15 i 20 oC
  2. Obliczyć d 2°
  3. Obliczyć gęstość w stopniach API (przyjmując, że gęstość wody w 15,5oC wynosi
  • 0, 9990g/cm3 wg tabeli 3).

Przykład obliczenia gęstości w 15 oC

  • - zmierzona temperatura 21,3 oC
  • - zmierzona gęstość p21,3 = 0,836 g/cm3
  • - odczytujemy wartość współczynnika
  • - p15= p21,3 + 0,000725 (21,3 – 15) = 0,841 g/cm3

 

Tabela 2. Zakresy gęstości podstawowych grup paliw

 

Gatunek paliwa Przedział gęstości, g/cm3 (w 20oC)
Benzyna lotnicza 0,690- -0,770
Benzyna silnikowa 0,720- -0,770
Paliwo do turbinowych silników 0,770- -0,860
Olej napędowy 0,825- -0,845
Tabela 3. Gęstość wody w wybranych temperaturach

 

Temperatura, oC Gęstość wody w temp. t,g/cm3
0 0,9998396
4 0,9999720
15 0,9990977
15,56=60oF 0,9990114
20 0,9982019
25 0,9970429

 

 

Clipboard012