液体密度

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第260页（2627字）

1．液体密度基准和标准

液体密度基准通常是借助于溯源到纯水密度标准物质的液体静力衡量法或密度瓶衡量法建立起来的，属于相对测量法。这种基准主要包括基准装置和基准密度计组，测量范围通常为(650～2000)kg／m³，用于保存与复现液体密度量值。基准装置即液体静力衡量装置或密度瓶衡量装置，我国已将测量上限扩大到3000kg／m³，液体密度的标准温度为20℃。

基准密度计组由137支浮计组成，系由基准装置定值，总不确定度在(650～2000)kg／m³量程内为(2～8)×10^－2kg／m³，在(2000～3000)kg／m³量程内为(8～20)×10^－2kg／m³。用这些基准密度计，即可校准或检定副基准酒精计和一等标准浮计。

副基准酒精计是用于酒精溶液浓度量值传递的副基准器。我国的副基准酒精计组由25支组成，测量范围为(0～100)%vol，分度值为0．05%vol，标准温度为20℃，用于校准或检定一等标准酒精计。

标准浮计是按规定的准确度等级，用于液体密度、相对密度及浓度量值传递的一种标准器。我国设有一等和二等标准浮计，即一等标准海水密度计、一等标准密度计、一等标准糖量计、一等标准酒精计，以及二等标准密度计、二等标准酒精计、二等标准乳汁计、二等标准石油密度计。它们的标准温度除一等标准海水密度计为17．5℃外，其余均为20℃。在一等标准浮计中，除一等标准酒精计用副基准酒精计直接比较来定值外，其余均用基准密度计直接比较定值；二等标准浮计则是用相应的一等标准浮计直接比较定值。

标准浮计用于检定工作浮计或对其定值。工作浮计的种类很多，例如石油密度计、乳汁密度计、酒精计、糖量计、土壤密度计等，它们是直接测量液体密度、相对密度及浓度的一种工作计量仪器。

2．液体静力衡量法测量液体密度

对于液体，若将已知质量和体积的物体(通常称为浮子)浸没其中，仍按图5．4－1所示的原理用天平进行衡量，只是将样品改为浮子，把蒸馏水改为被测密度的液体，此时式(5．4－10)仍成立，并可改写为：

式中 d′_t——被测液体在t℃时的密度；

m——浮子质量；

m₃——在被测液体中称得的浮子质量；

V_t——浮子在t℃时(液体中)的体积；

D₃——衡量时的空气密度；

δ——衡量时所用砝码材料的密度。

浮子是上部带挂钩的空心玻璃筒，筒底有一个固着的镇重，以便于沉入液体并处于稳定平衡状态。浮子的质量m和体积V_t已事先确定，方法同上节，即在空气和蒸馏水中分别衡量浮子后求得。通常三次衡量求d′_t的合并表达式比较复杂，其简化公式为：

式中 D′——在空气中、蒸馏水中及被测液体中衡量时空气密度的平均值。

在密度的精密计量中，衡量时蒸馏水和被测液体的温度应尽量保持一致，温度不一时可按玻璃的体胀系数进行修正。

3．用浮计测量液体密度

浮计是测量液体密度、相对密度、浓度或其它类似量的直读式仪器。它的主体是一个玻璃制的浮筒，筒底有胶固着的镇重(填满小铅丸)。筒的上部是一根细管，内壁贴有标尺。当浮计浸入被测液体时，有一段细管铅垂地伸出液面，见图5．4－2所示

图5．4－2 测量液体密度的浮计

根据阿基米德定律，液体密度愈大，浮力随之增大，浮计伸出液面也愈多；反之，液体密度愈小，浮计伸出液面也愈少。但是，标尺的分度是不等分的，其间距从上向下愈来愈小。浮计的允许误差，通常规定为±1个分度值。

在液体与固体接触处，由于表面张力的作用，液面会发生弯曲。对于清澈的液体，如图5．4－2的A侧所示，读数的视线应自液面由下至上，直到与液面重合。而对于乳汁和某些油液这类浑浊的液体，则应按弯月面上缘读数。

被测液体的温度对浮计的体积，从而对浮力和示值的影响显着。所以当在标准温度之外使用时，应对示值进行修正。为此，有些浮计内装有温度计，称之为测温式浮计或热式浮计。

【参考文献】：

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