УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ЖИДКИХ И ВЫСОКОВЯЗКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к дилатометрии, а именно к устройствам для определения плотности химически активных жидких и высоковязких материалов и может быть использовано в химической промышленности для определения плотности халькогенидных стекол и их расплавов в широком температурном интервале.
Известно устройство для определения плотности материалов в жидком состоянии [Мазурин О.В. и др. Тепловое расширение стекла. Л. 1969. с.37-42.], содержащее весы, тело, укрепленное на плече коромысла весов с помощью подвеса и помещенное в исследуемый материал, находящийся в жидком состоянии.
2
3
Однако это устройство не позволяет определять плотность материалов с вязкостью более 10-10 пз.
Известно устройство для определения плотности в жидком и высоковязком состоянии [Coenen M., Glastechn. Ber, 39, 3, 81-89, 1966.], содержащее весы, сосуд с исследуемым материалом, помещенным в нагревательное устройство. Сосуд с помощью подвеса укреплен на плече коромысла весов и погружен в солевой расплав.
Недостатком этого устройства является невозможность определения плотности для веществ химически активных по отношению к солевому расплаву.
Наиболее близким техническим решением является устройство для определения коэффициента объемного термического расширения [А.с. СССР. №987487, 1981 г. «Устройство для определения коэффициента объемного термического расширения»]. Устройство содержит весы, герметичный сосуд для исследуемого материала, выполненный в виде прямой трубки и укрепленный на коромысле под углом 25-65° к нему. Сосуд размещен в нагревательном устройстве.
Однако существующее устройство не позволяет определять плотность материала при заданной температуре.
Задачей является определение плотности химически активных жидких, высоковязких и твердых материалов в широком температурном интервале, причем метод достаточно простой, дешевый и экологически чистый.
Для достижения цели предложено устройство, содержащее весы, герметичный сосуд в виде прямой трубки, укрепленной на коромысле весов, и размещенной в нагревательном устройстве. На одном из плеч коромысла на подвесе закреплено тело, которое в процессе измерения погружают в сосуд с жидкостью известной плотности.
Исследуемый материал помещенный в герметичный сосуд при нагревании до высокой температуры не взаимодействует с окружающей средой и масса его остается постоянной, таким образом, при нагревании изменяется лишь объем и соответственно плотность. Изменения плотности исследуемого материала вызывает изменение момента сил на коромысле весов, который можно фиксировать показаниями весов. Проведение процедуры на воздухе и в жидкости определенной плотности позволяет в конечном счете определить плотность материала при заданной температуре.
Устройство (фиг.1) содержит весы 1, на коромысле 2 которых с помощью держателя 3 закреплен под углом α=25-65° к коромыслу весов сосуд 4, выполненный в виде прямой трубки, заполненной исследуемым материалом 5, сосуд с материалом помещен в нагревательное устройство 6. Для демпфирования весов и сохранения их чувствительности на стрелке 7 весов установлен подвижный противовес 8. Контроль чувствительности определяется с помощью шкалы 9 весов. На плече 10 коромысла с помощью подвеса 11 закреплено тело 12.
Устройство работает следующим образом.
Герметичный сосуд 4 с исследуемым материалом 5 помещают на коромысло 2 под углом α равным 25-65°. После чего противовесом 8 с помощью разновесов устанавливается равновесие весов. Задается рабочая
температура. С ростом температуры за счет теплового расширения меняется объем материала в сосуде, что приводит к нарушению равновесия весов 1. Сняв показания весов на воздухе, погружают тело в жидкость известной плотности и повторяют процедуру. После этого определяют плотность исследуемого материала по формуле:
3
где ρ - плотность стекла (г/см),
В
Т
P  - вес тела в воздухе (г),
Ж
Т
P  - вес тела в жидкости (г),
ж
3
ρ - плотность жидкости (г/см),
γ - постоянная.
Экспериментальные данные по определению плотности приведены в таблице (1а, 1б, 1в).
Табл. 1аИзменение плотности (ρ) селена от температуры (t)
t°, C
25
85
145
160
180
200
255
355
ρ,г/см<sup>2</sup>
4,822
4,788
4,752
4,747
4,740
4,734
4,300
3,830
t°,C
425
500
525
600
705
740
ρ, г/см<sup>2</sup>
3,760
3,671
3,641
3,565
3,462
3,419
Табл.1бИзменение плотности (ρ) Te<sub>3</sub>Cl<sub>2</sub> от температуры (t)
t°, C
25
100
200
300
350
400
450
500
ρ, г/см<sup>2</sup>
4,601
4,469
4,270
4,071
3,964
3,858
3,749
3,639
Табл.1вИзменение плотности (ρ) серы от температуры (t)
t°, C
25
120
150
180
200
240
300
400
ρ, г/см<sup>2</sup>
2,07
1,802
1,776
1,764
1,753
1,729
1,689
1,611
Как видно из выше изложенного предлагаемое устройство позволяет определить плотность большого класса химически активных жидких и высоковязких материалов. Достоинство разработанного устройства заключаются в простоте конструкции и доступности в определении плотности с меньшими затратами химически активных веществ в твердом, высоковязком и жидком состояниях в широком интервале температур.