Pengukur Kepadatan banyak digunakan di laboratorium. Artikel ini akan memperkenalkan prinsip kerja pengukur kepadatan dan jenis-jenisnya.
Prinsip Pengukur Kepadatan
Gravitasi benda menarik benda tersebut ke tanah. Namun, jika benda tersebut ditempatkan di dalam zat cair, gaya yang disebut gaya apung bekerja dalam arah yang berlawanan. Besarnya gaya apung sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda, atau zat cair yang dipindahkan.
Gravitasi alat ukur densitas bersifat konstan, dan alat tersebut mengapung atau tenggelam sesuai dengan perubahan daya apung. Densitometer yang berfungsi akan mengapung setelah ditempatkan dalam cairan cukup lama (dengan syarat densitas cairan yang diukur tidak melebihi rentangnya) sehingga daya apungnya naik sama besarnya dengan gaya gravitasi yang menariknya turun.
Pembacaan densitometer yang besar dan kecil disebabkan oleh mg=pgV. Semakin dalam densitometer memasuki cairan, semakin besar volume V cairan yang dipindahkan. Selain itu, mg konstan, sehingga densitas cairan lebih kecil pada saat ini. Oleh karena itu, pembacaan densitometer besar di bagian bawah dan kecil di bagian atas, dan indikasinya menunjukkan densitas cairan, dengan satuan g/cm³.
Metode pengukur kepadatan cocok untuk menganalisis partikel halus dengan ukuran partikel lebih kecil dari 0.075 mm. Hukum Stokes menyatakan bahwa kecepatan tenggelam partikel halus berbentuk bola di dalam air sebanding dengan kuadrat diameter partikel. Oleh karena itu, prinsip bahwa tanah dengan ukuran partikel yang berbeda tenggelam dengan kecepatan yang berbeda di dalam air dapat digunakan untuk mengelompokkan partikel halus dengan ukuran partikel sekecil 0.075 mm. Metode pengukur kepadatan didasarkan pada prinsip ini. Hukum Stokes mengasumsikan:
① partikelnya berbentuk bulat;
② aliran air di sekitar partikel bersifat linier;
③ ukuran partikel jauh lebih besar daripada molekul.
Ukuran partikel yang diperoleh dengan metode densitometer bukanlah ukuran butiran sepuluh yang sebenarnya, melainkan diameter bola ideal dengan kecepatan pengendapan yang sama dengan butiran sepuluh yang sebenarnya di dalam cairan, yaitu diameter ekuivalen hidrolik atau diameter nominal. Metode densitometer dapat mengukur densitas suspensi pada jarak L dari pengendapan partikel tanah, dan menghitung persentase kandungan kumulatif yang lebih kecil dari ukuran partikel d. Dengan menggunakan waktu uji t yang berbeda, kandungan relatif dari kelompok partikel halus yang terukur dapat ditentukan.
Jenis Alat Pengukur Kepadatan
Pengukur Kepadatan CairanPengukur densitas cairan adalah instrumen ukur asli yang umum digunakan dalam teknik. Pengukur densitas cairan adalah instrumen ukur fotolistrik untuk mengukur nilai abu-abu dari data asli hitam putih dan mengukur nilai nada atau titik kontinu. Terdapat dua jenis densitometer: densitometer transmisi dan densitometer refleksi. Pengukur densitas cairan yang digunakan dalam eksperimen fisika adalah instrumen untuk mengukur densitas cairan. Pengukur densitas cairan diproduksi dan bekerja berdasarkan prinsip bahwa gaya apung pada benda yang mengapung dalam cairan sama dengan gaya gravitasi.
Pengukur densitas cairan menggunakan prinsip sensor densitas silinder getar untuk menguji densitas cairan. Setelah cairan yang akan diukur dipompa ke dalam sensor silinder resonansi, proses pengukuran dilakukan oleh komputer mikro chip tunggal yang cepat, langsung, dan sangat sensitif. Pengukur densitas dapat digunakan secara luas untuk mengukur densitas berbagai cairan. Dengan perangkat lunak konversi konsentrasi yang berbeda, alat ini juga dapat langsung membaca nilai konsentrasi atau berat jenis cairan yang bersangkutan, seperti alkohol.
Melalui pemrosesan perangkat lunak komputer chip tunggal, alat ini dapat langsung membaca konsentrasi volume. Selain itu, pengujiannya pun lebih mudah. Instrumen ini cocok untuk mengukur densitas berbagai reagen kimia (kecuali asam fluorida), makanan dan minuman cair (jika mengandung asam karbonat, gelembung udara harus dihilangkan terlebih dahulu), produk cair petroleum, dan berbagai produk cair kimia lainnya. Alat ini tidak memerlukan analis yang terampil dan tidak bergantung pada lingkungan pengukuran. Alat ini merupakan alat terbaik untuk mengukur densitas dan konsentrasi larutan cairan di lokasi dengan aman.
Jenis Alat Pengukur Kepadatan Cairan
Biasanya digunakan pengukur kepadatan cairan dan hidrometer termasuk meteran kepadatan apung, meteran kepadatan tekanan statis, meteran kepadatan getaran, dan meteran kepadatan radioisotop.
1. Pengukur Kepadatan Apung
Prinsip kerjanya adalah: gaya apung yang diterima benda di dalam fluida berbanding lurus dengan densitas fluida, dan semakin besar densitas fluida, semakin besar pula gaya apungnya. Jika suhu sampel yang akan diukur ditentukan (misalnya, 25°C), instrumen juga dapat menggunakan nilai berat jenis sebagai nilai skala. Instrumen yang paling sederhana adalah hidrometer kaca tipe pelampung visual, yang disebut hidrometer kaca.
2. Pengukur Kepadatan Statis
Prinsip kerjanya adalah: tekanan statis kolom cairan pada ketinggian tertentu sebanding dengan massa jenis cairan, sehingga massa jenis cairan dapat diukur sesuai dengan nilai tekanan statis yang diukur oleh alat pengukur tekanan.
Diafragma (lihat Diafragma dan Diafragma) adalah elemen pengukur tekanan yang umum digunakan, dan pengukur densitas yang secara langsung mengukur tekanan statis kolom cairan sampel dengannya disebut pengukur densitas tekanan statis diafragma. Pengukur densitas lain yang umum digunakan adalah pengukur densitas tabung tunggal. Alat ini mengukur tekanan udara, alih-alih mengukur tekanan kolom cairan secara langsung. Masukkan tabung tiup hingga kedalaman tertentu di bawah permukaan cairan yang akan diukur, dan udara terkompresi akan terus keluar dari dasar tabung melalui tabung tiup. Pada saat ini, tekanan udara di dalam tabung sama dengan tekanan kolom cairan sampel pada ketinggian tersebut, dan nilai tekanan tersebut dapat dikonversi menjadi densitas.
3. Alat Pengukur Kepadatan Getaran
Prinsip kerja dasarnya adalah: ketika suatu benda dieksitasi hingga bergetar, frekuensi atau amplitudo getarannya berkaitan dengan massa benda itu sendiri. Jika sejumlah sampel cairan dimasukkan ke dalam benda tersebut, perubahan frekuensi atau amplitudo getarannya akan mencerminkan massa atau densitas volume sampel cairan tersebut.
4. Pengukur Kepadatan Radioisotop
Instrumen ini dilengkapi dengan sumber radiasi isotop radioaktif. Radiasi radioaktifnya (seperti sinar-v) diterima oleh detektor radiasi setelah melewati ketebalan tertentu dari sampel yang diuji. Jumlah radiasi yang diserap oleh sampel dengan ketebalan tertentu berkaitan dengan densitas sampel, dan sinyal detektor radiasi berkaitan dengan jumlah serapan, sehingga mencerminkan densitas sampel.
