取扱説明書密度キット

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しおりきせんばる
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1 取扱説明書密度キット固体と液体の定量

3 目次 3 はじめに 1 標準付属品 2 密度測定のための天びんの準備 3 密度測定の方法 4 固体の密度測定 5 基本原理 5.1 固体の密度測定 5.2 結果の精度を向上するために 5.3 液体の密度測定 6 基本原理 6.1 液体の密度測定の実行 6.2 結果の精度を向上するために 6.3 補足情報 7 影響する要因 7.1 蒸留水の比重表 7.2 エタノールの比重表 7.3 目次

5 1 はじめにこのたびはメトラートレド天びんの密度測定キットをご購入いただきありがとうございますこのキットにより天びんを使用して固体と液体の密度を測定することができます密度測定キットの使用法を以下に説明します天びんの操作方法については天びんに付属の取扱説明書をご覧ください Note: 最初にインストールされているソフトウェアのバージョンが V1.30 およびそれ以降の天びん : 密度アプリケーションが利用可能です最初にインストールされているソフトウェアのバージョンが V1.30 より古い場合 : 密度アプリケーションにはソフトウェアおよび TDNR のアップデートが必要ですメトラートレドのカスタマーサービスへご連絡ください天びんの取扱説明書に記載されたすべての注意事項を順守してくださいはじめに 5

6 2 標準付属品固体用の密度測定キットには以下の表にある個々の部品が含まれますプラットフォームブラケット非浮遊固体と浮遊固体用のユニバーサルバスケット ( ) 皿スクリューガラス製ビーカー Ø 80 mm ( ) ホルダー付き精密温度計 ( ) ( オプションの証明書付き校正済みバージョンは ) 湿潤剤 ( ) 取扱説明書 CD ( ) 風防リング (MS-DNY-54 を除く ) 重量補償用ウェイトはキットによって異なります 6 標準付属品

7 液体の密度測定ではキットとオプションの 10 cm 3 シンカーが必要です ( ) 証明書付き校正済みシンカー ( ) 新規証明書 ( 再校正済みシンカー ) ( ) 標準付属品 7

8 3 密度測定のための天びんの準備重量補償用ウェイトの設置適切な補正重量を選択するには標準付属品の章の表を参照してください適切な重量補償用ウェイトをスクリューでブラケットに固定します注意 : 接地が適切となるようにスクリューを締めてください a) 天びんの計量皿計量皿サポート ( 設置されている場合 ) をから取り外します b) シリーズ d の場合 = 1 mg: 風防リングを配置します c) 設置された重量補償用ウェイトとともにブラケットを計量コーンにのせます a) 風防リングの上にプラットフォームをのせます b) プラットフォームと合うようにブラケットを回します注意 : どんな場合でもブラケットがプラットフォームの内側に触れないようにしてください皿をプラットフォームにのせます 8 密度測定のための天びんの準備

9 a) 用意された温度計をビーカーの端に取り付けます b) ビーカーを皿にのせます天びんによる密度測定の準備ができました Note: 測定中に天びんがオフになった場合 ( 停電など ) 天びんを再起動する前にキットを図のように設定してください密度測定のための天びんの準備 9

10 4 密度測定の方法密度は質量 m を体積 V で割った値です国際単位系では密度の単位に kg/m 3 を指定していますただし単位 g/cm 3 は実験室での目的により適しています天びんを利用する密度測定ではアルキメデスの原理が使われますこの原理は流体の中にあるすべての物体には物体が押しのけた部分の流体の重さに等しい浮力が働くというものです測定手順に違いはありますがアルキメデスの原理を使用して固体または液体の密度を測定することが可能です 10 密度測定の方法

11 5 固体の密度測定 5.1 基本原理固体の密度は密度 0 が既知の液体を使用して測定します ( 通常は水やエタノールが置換液として使用されます ) 固体の重量を大気中で測定 (A) した後置換液の中で測定 (B) します密度はこの 2 つの重量から以下のようにして算出できます密度 : 体積 : 5.2 固体の密度測定 = サンプルの密度 A = 大気中のサンプルの重量 B = 置換液中のサンプルの重量 V = サンプルの体積 = 置換液の密度 = 大気の密度 ( g/cm3) = 調整重量の大気の浮力を考慮に入れるための重量の補正ファクター ( ) Note: この取扱説明書では密度測定キットの使用方法について説明しており手作業で密度を測定する手順について記載しています天びんの操作に関する情報は天びんに付属の取扱説明書をご覧ください取扱説明書には天びんに内蔵された密度測定アプリケーション ( 天びんのソフトウェアバージョン 1.30) の操作方法が含まれています固体の密度測定の場合非浮遊固体と浮遊固体にはユニバーサルバスケットを使用します天びんの準備の項に記載されたとおりに密度測定キットを天びんに設置します a) ビーカーに置換液 ( 既知の密度 0 を持つ蒸留水やエタノールなどの液体 ) を入れます固体が 1 cm 以上浸かるように十分な量の置換液を追加します b) 固体用のユニバーサルバスケットをブラケットに取り付けます ( 図は非浮遊固体を測定する場合のユニバーサルバスケットの取付方法を示します ) バスケットの沈められた部分に気泡が付着しないようにしてください ( バスケットを動かすか目の細かいブラシで気泡を取り除きます ) 大気中での重量測定 : a) 風防ドアを閉めて風袋引きをします b) ブラケットの 2 つの計量皿のどちらかに固体をのせます c) 天びんの重量表示が安定するまで待ちます ( 安定マークが消えます ) d) 表示された重量 A( 大気中でのサンプル重量 ) を記録します固体の密度測定 11

12 0.01 mg および 0.1 mg モデルの注意事項 : 大気中での重量が 20 g を超える固体の場合バスケット上部の計量皿にのせます ( 荷重が 20 g を超えると偏置誤差の影響が大きくなるためです ) 液体中での計量 : a) 計量皿から固体を取り出し風防ドアを閉めて風袋引きをします b) 固体をユニバーサルバスケットに図のように載せます固体に気泡が付着していないか確認してください ( 目の細かいブラシで気泡をすべて取り除きます ) c) 天びんが安定するまで待って表示された重量 B ( 置換液中でのサンプルの重量 ) を記録します d) 前述の公式に基づいて固体の密度を測定します密度が 1 g/cm 3 未満の固体に関する注意 : ユニバーサルバスケットを回転させて浮遊固体のためにユニバーサルバスケットの準備をする必要があります置換液表面より下に固体が維持されるようにします固体の浮力がバスケットの重量を超える場合ブラケットの計量皿上部に追加の重量を置くことが可能です追加の重量をのせた後に天びんの風袋を計量してから空気中での固体の重量 (A) を測定し続いて置換液中の重量 (B) を測定することにより密度測定の手順をやり直します 5.3 結果の精度を向上するために以下のヒントを参考にすれば固体の密度測定結果の精度の改善に役立ちます温度固体密度は一般的に温度変化にあまり敏感ではないため温度変化による影響はほとんどありませんただし固体の密度測定はアルキメデスの原理に従って置換液を使用して作業を実行します液体は温度の影響を非常に受けやすく 1 C あたり 0.1 から 1% の密度変化が発生するため温度を考慮する必要があります液体の温度変化は固体密度測定の結果の小数点以下第 3 位まで影響があります正確な結果を得るにはすべての密度測定において置換液の温度を常に考慮することをお薦めします蒸留水とエタノールの各温度における密度表は第 6 項にあります 12 固体の密度測定

13 置換液の表面張力バスケットを釣っているステンレスワイヤーに対して最大 3 mg の表面張力が発生します密度測定における固体の両方の計量 ( 大気中と置換液中 ) においてユニバーサルバスケットが置換液に沈められ各測定の前に天びんの風袋引きがなされる場合この表面張力の影響は無視できますできるだけ高い精度が必要な場合は付属の潤湿剤を数滴使用してください固体の密度測定 13

14 6 液体の密度測定 6.1 基本原理液体の密度は体積が分かっているシンカーを使用して測定します空気中でシンカーの重量を測定してから密度を測定する液体の中でシンカーを計量します密度は 2 回の計量から以下のようにして測定されます電子天びんを使用すると動かされた液体の重量 P (P = A B) および浮力を測定できますこのとき前述の計算式は以下のように簡略化できます密度 : = 液体の比重 6.2 液体の密度測定の実行 A = 大気中でのシンカーの重量 B = 液体中でのサンプルの重量 V = シンカーの体積 = 大気の密度 ( g/cm3) = 調整重量の大気の浮力を考慮に入れるための重量の補正ファクター ( ) P = 動かされた液体の重量 (P = A-B) Note: この取扱説明書では密度測定キットの使用方法について説明しており手作業で密度を測定する手順について記載しています天びんの操作に関する情報は天びんに付属の取扱説明書をご覧ください取扱説明書には天びんに内蔵された密度測定アプリケーション ( 天びんのソフトウェアバージョン 1.30) の操作方法が含まれています液体の密度測定にはオプションのシンカーを使用します大気中でのシンカーの計量 : 天びんの準備の項に記載されたとおりに密度測定キットを天びんに設置します a) シンカーをブラケットから吊り下げてビーカーやサーモメーターに触れないようにします b) 天びんの風袋引きを行います 14 液体の密度測定

15 液体中でのシンカーの計量 : a) 密度を測定する液体をビーカーに追加します ( シンカーを吊り下げる穴から約 1 cm 上まで ) シンカーに気泡が付着していないようにしてください ( 目の細かいブラシで気泡をすべて取り除きます ) b) 天びんの重量表示が安定する ( 安定マークが消える ) まで待ち表示された値 P ( 動かされた液体の重量 ) を記録します c) 前述の計算式にしたがって ( 温度計から読み取った温度で ) 液体の密度を測定します 6.3 結果の精度を向上するために以下のヒントは液体の密度測定結果の精度を向上する上で役立ちますシンカーの体積の誤差液体の密度測定に推奨されるオプションのシンカーはドイツの重量および測定に関する法令 (EO 13 4 パラグラフ 9.21) の要件に対応しています吊り下げ用ワイヤーの上半分を含むシンカーの体積は温度 20 C の水の密度測定における最大誤差が ± g/cm 3 となるように調整されています液体の密度測定 15

16 7 補足情報ここでは実験結果の精度に悪い影響を与える可能性のある要因について説明しますまたこの項には蒸留水とエタノールの密度表も記載されています 7.1 影響する要因液体の温度空気の浮力表面張力のほかに以下の要素が実験結果に影響することがありますバスケットまたはシンカーの沈められた深さ気泡固体の有孔性バスケットまたはシンカーの沈められた深さ液体の密度測定用シンカーは直径 0.2 mm のプラチナワイヤーから吊り下げられます水中ではワイヤーは沈められた深さ 10 mm につき約 0.3 mg の浮力を受けます例 : シンカーを吊り下げる穴から 10 mm 上まで液体が入っている場合約 40 mm のワイヤーが沈められていますこれによって密度 1 で 1.2 mg の浮力が発生しますただし計算の際に測定した浮力を 10 cm3 (= シンカーの体積 ) で割ることにより結果の誤差は問題にならないほど小さくなるため修正の必要はありません固体の密度測定におけるユニバーサルバスケットの沈められた部分は直径 0.6 mm の 2 本のワイヤーからなります液体の密度が 1 の場合浸かっている深さ 1 ミリについて約 0.4 mg の浮力が発生します大気中での固体の計量において予めユニバーサルバスケットを置換液に沈めた状態で測定するとバスケットにかかる浮力は一定となるため無視することができますただし計量のたびに液体レベルが変わらないことは重要です ( 固体が沈められることによる液体レベルの変化は通常は重要ではありません ) 気泡潤湿液の質が良くない場合 ( または潤湿剤の含まれない水 ) 置換液に沈められた物質 ( 固体シンカーバスケット ) に気泡が付着し浮力によって結果が影響を受ける可能性があります直径 1 mm の気泡は 0.5 mg の浮力直径 2 mm の気泡は最高で 4 mg の浮力をそれぞれ発生させます気泡を回避するには以下の予防措置をお薦めします付属している湿潤財または市販のの潤湿剤または有機液体を使用します ( 潤湿剤を追加することによる蒸留水の密度変化は無視して問題ありません ) 耐溶剤性の固体を脱脂しますバスケットおよびシンカーを定期的に洗浄し沈められた部分には決して手を触れないでください最初に沈める際にバスケットとシンカーを軽く振って気泡を取り除きます頑固に付着する気泡は目の細かいブラシで落とします付属している湿潤財または市販のの潤湿剤または有機液体を使用します ( 潤湿剤を追加することによる蒸留水の密度変化は無視して問題ありません ) 固体の有孔性固体が液体に沈められる際細孔内のすべての空気が出ていくわけではありませんこれによって浮力に誤差が発生し多孔質体の密度は概算値しか測定できなくなります 16 補足情報

17 7.2 蒸留水の比重表蒸留水の比重表 7.3 エタノールの比重表エタノールの比重表 "米国物理学会ハンドブック"に基づくC2H5OHの密度補足情報 17

20 詳細はこちらをご覧ください Mettler-Toledo AG, Laboratory & Weighing Technologies CH-8606 Greifensee, Switzerland Tel. +41 (0) Fax +41 (0) Internet: 技術的な変更が加えられることがあります Mettler-Toledo AG 06/ Japanese 2.16 * *

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