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摘要：本文根據(jù)GB4472-84和GB/T338-92通過(guò)測(cè)定同一試樣在不同溫度下的密度的實(shí)際數(shù)據(jù)的分析論述了在甲醇密度測(cè)定中溫度對(duì)其的影響。
關(guān)鍵詞：密度、溫度、密度計(jì)、線性關(guān)系
前言：密度是表征物質(zhì)特性的物理量。在科學(xué)技術(shù)大力發(fā)展的今天，對(duì)密度的測(cè)量幾乎涉及到每個(gè)部門，應(yīng)用相當(dāng)廣泛 ，它不僅與半成品、成品的數(shù)量與質(zhì)量控制、檢測(cè)有關(guān)，而且對(duì)加強(qiáng)及提高生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)量管理水平、促進(jìn)科學(xué)研究及國(guó)內(nèi)外貿(mào)易的發(fā)展密切相關(guān)，因而不論從技術(shù)或經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)上，密度計(jì)量測(cè)試都是必不可少的。而在我廠生產(chǎn)的產(chǎn)品甲醇的質(zhì)量指標(biāo)中，由于密度是貿(mào)易結(jié)算的主要指標(biāo)，所以有著重要的意義。本文就溫度對(duì)甲醇密度測(cè)定的影響進(jìn)行論述。
正文：按GB4472-84《化工產(chǎn)品密度、相對(duì)密度測(cè)定通則》中2.3.3的規(guī)定和GB/T338-92《工業(yè)甲醇》，在常溫下進(jìn)行測(cè)定。密度計(jì)的視值范圍為0.750～0.800g/cm3。在15～35℃的溫度范圍內(nèi)，試樣密度的溫度校正系數(shù)K值為0.00093 g/cm3℃。
兩次平行測(cè)定結(jié)果的差值不大于0.0005 g/cm3。
密度指的是單位體積內(nèi)流體的質(zhì)量，以ρ表示．在流體內(nèi)任意取微小體積V，該體積內(nèi)包含的流體質(zhì)量為m，則其平均密度為ρ=m/V．
常用測(cè)定密度的方法有密度瓶法、天平法、韋氏天平法、密度計(jì)法和密度儀法。
試驗(yàn)原理：我們現(xiàn)在測(cè)定甲醇密度采用的是密度計(jì)法，它是利用浮力來(lái)測(cè)定樣品的密度。它的原理是阿基米德原理，測(cè)定時(shí)將密度計(jì)沉入液體中，當(dāng)密度計(jì)所排開液體的質(zhì)量等于其本身的質(zhì)量時(shí)，則密度計(jì)處于平衡狀態(tài)，漂浮與液體中。液體的密度越大浮力越大，密度計(jì)露出液面部分也越多；反之，液體的密度小，浮力也小，密度計(jì)露出液面部分也越少。
試驗(yàn)步驟：我們所使用的密度計(jì)是必須經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)檢驗(yàn)合格的。測(cè)定方法如下：使待測(cè)試樣處于規(guī)定溫度，將試樣注入清潔、干燥的量筒內(nèi)，不得有氣泡，待溫度穩(wěn)定后，將清潔干燥的密度計(jì)緩緩的放入試樣中，其下端應(yīng)距離量筒底2cm以上，不能與筒壁接觸，由于干管上多余的液體會(huì)影響讀數(shù)，在密度計(jì)干管液面以上部分應(yīng)盡量減少殘留液,用溫度計(jì)作垂直旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)攪拌試樣，使整個(gè)量筒中試樣的密度和溫度達(dá)到均勻。待密度計(jì)在量筒中穩(wěn)定后讀出密度計(jì)彎月面下緣的刻度（標(biāo)有讀彎月面上緣刻度的密度計(jì)除外）以及此時(shí)試樣的溫度。
為了保證測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在整個(gè)試驗(yàn)期間，環(huán)境溫度變化應(yīng)不大于±2℃。當(dāng)環(huán)境溫度變化大于±2℃時(shí)應(yīng)使用恒溫浴，以避免溫度變化太大。記錄溫度變化接近到0.1℃.把密度計(jì)放在液體中，達(dá)到平衡位置時(shí)放開，讓密度計(jì)自由的漂浮，要注意避免弄濕液面以上的干管。在放置時(shí)，要輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)一下密度計(jì)，使它能在離開量筒壁的地方靜止下來(lái)自由漂浮，要有充分的時(shí)間讓密度計(jì)靜止。讀數(shù)時(shí)，先使眼睛稍低于液面，再慢慢的升到表面，先看到一個(gè)不正的橢圓，然后變成一條與密度計(jì)刻度相切的直線，密度計(jì)讀數(shù)為液面下彎月面與密度計(jì)刻度相切的那一點(diǎn)，讀到最接近刻度間隔的1/5。
由于密度計(jì)的準(zhǔn)確讀數(shù)是在規(guī)定的溫度下標(biāo)定的。在其他溫度下的刻度讀數(shù)僅是密度計(jì)的讀數(shù)（稱視密度）。而不是在該溫度下的密度。
常溫t（℃）下試樣的密度ρt（g/cm3）按下式進(jìn)行計(jì)算：
ρt=ρt′+ρt′α(t-20)
式中：ρt′----試樣在t（℃）時(shí)密度計(jì)的讀數(shù)值，g/cm3；
α-------密度計(jì)的玻璃膨脹系數(shù)，一般為0.000025；
20-------密度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)溫度，℃；
t--------測(cè)定時(shí)的溫度，℃。
常溫t（℃）下試樣的密度換算為20℃時(shí)的密度ρ20（g/cm3）按下式進(jìn)行計(jì)算：
ρ20=ρt + k(t-20)
式中：k----試樣密度的溫度校正系數(shù)，可根據(jù)查表或由不同液態(tài)化工產(chǎn)品實(shí)測(cè)求得。
試樣水分含量為0.003%時(shí)（同一試樣），各溫度下的密度值如下：
|
溫度（℃） |
視密度（g/cm3） |
校正后密度(g/m3) |
|
15.0 |
0.7959 |
0.7915 |
|
15.5 |
0.7955 |
0.7915 |
|
16.0 |
0.7948 |
0.7915 |
|
16.5 |
0.7943 |
0.7915 |
|
17.0 |
0.7939 |
0.7915 |
|
17.5 |
0.7935 |
0.7915 |
|
18.0 |
0.7930 |
0.7915 |
|
19.5 |
0.7916 |
0.7915 |
|
20.0 |
0.7912 |
0.7915 |
|
21.0 |
0.7902 |
0.7915 |
|
23.0 |
0.7885 |
0.7915 |
|
24.0 |
0.7876 |
0.7915 |
|
25.0 |
0.7869 |
0.7915 |
|
27.0 |
0.7848 |
0.7915 |
|
28.0 |
0.7840 |
0.7915 |
|
29.0 |
0.7830 |
0.7915 |
|
30.0 |
0.7820 |
0.7915 |
|
溫度（℃） |
視密度（g/cm3） |
校正后密度(g/m3) |
|
30.0 |
0.7820 |
0.7915 |
|
30.5 |
0.7818 |
0.7915 |
|
31.0 |
0.7813 |
0.7916 |
|
31.5 |
0.7807 |
0.7916 |
|
32.0 |
0.7803 |
0.7916 |
|
33.0 |
0.7795 |
0.7916 |
|
34.0 |
0.7786 |
0.7917 |
|
35.0 |
0.7777 |
0.7918 |
|
溫度（℃） |
視密度（g/cm3） |
校正后密度(g/m3) |
|
35.0 |
0.7777 |
0.7918 |
|
36.0 |
0.7769 |
0.7919 |
|
36.5 |
0.7765 |
0.7919 |
|
37.0 |
0.7762 |
0.7920 |
|
38.0 |
0.7753 |
0.7921 |
|
39.0 |
0.7746 |
0.7922 |
|
40.0 |
0.7737 |
0.7922 |
將以上數(shù)據(jù)綜合成以下一張總圖以更清楚的觀察結(jié)果的規(guī)律性：
根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以看出：如圖一所示在10～15℃，結(jié)果有偏離且無(wú)規(guī)律性。圖二所示，溫度在規(guī)定范圍內(nèi)測(cè)定,密度隨溫度的變化可近似的看作直線關(guān)系。圖三所示,在30～35℃時(shí)結(jié)果數(shù)據(jù)偏大,但仍在允許誤差范圍內(nèi)。圖四所示,在35～40℃時(shí)結(jié)果偏離太大。溫度較低時(shí)，試樣不易均衡。由于甲醇閃點(diǎn)較低，屬于易揮發(fā)物，溫度較高時(shí)，揮發(fā)較為劇烈，使試樣中水分含量變大，水的密度與甲醇密度相差較大，會(huì)直接影響測(cè)量結(jié)果，使結(jié)果偏大。故在測(cè)量時(shí)根據(jù)氣候、溫度的變化注意調(diào)節(jié)樣品的溫度。另外，注意液面以上的密度計(jì)管桿所沾試液不得超過(guò)兩個(gè)分度值，因?yàn)闂U體上多余的液體會(huì)影響所得讀數(shù)。除此之外，還受最小分度值及測(cè)試人員視力的限制其準(zhǔn)確度不能太高。
結(jié)論：溫度對(duì)甲醇密度測(cè)定的影響是非常大的。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)同一試樣的密度基本上呈直線，溫度過(guò)低及溫度過(guò)高時(shí)則偏離此直線。一般要求測(cè)定的溫度是15-35℃，但是甲醇的揮發(fā)點(diǎn)比較低，所以平時(shí)測(cè)量時(shí)溫度不宜太高，一般保持在20℃左右，環(huán)境溫度變化應(yīng)不大于±2℃，記錄溫度變化接近到0.1℃。
甲醇屬于中度危害毒物，對(duì)呼吸道及胃腸道黏膜有刺激作用。對(duì)血管神經(jīng)有毒作用，引起血管痙攣，形成瘀血或出血。對(duì)視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊的選擇作用，使視網(wǎng)膜因缺乏營(yíng)養(yǎng)而壞死。我們?cè)跍y(cè)定中應(yīng)該注意對(duì)自身的保護(hù)，測(cè)定甲醇試樣時(shí)，因?yàn)榧状紝?duì)眼睛傷害較大且為不可逆轉(zhuǎn)性傷害。作分析時(shí)應(yīng)該戴好防護(hù)眼鏡和手套,有條件的話可以佩帶防毒面具。另外分析時(shí)應(yīng)注意所使用的密度計(jì)量筒中應(yīng)干燥清潔，避免試樣飛濺，減少揮發(fā)。把裝有試樣的量筒垂直的放在沒(méi)有空氣流動(dòng)的地方。
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