Dichte (Feststoffdichte) spezifisches Gewicht Gehaltsbestimmung Ausdehnungskoeffizient: Messgerät Dichte von Feststoffen

Die Dichte ist eine fundamentale Eigenschaft
- natürlich gehört sie richtig gemessen! -

 

Die Dichte bzw. das spezifische Gewicht - besser ist von spezifischer Masse zu sprechen - von Stoffen ist eine grundlegende Information. Stoff- bzw. Körperdichten werden im technischen Umfeld mit unterschiedlichen Zielsetzungen bestimmt. Relativ grobe Verfahren genügen, um einfach Verwechslungen zu vermeiden, z.B. ob es sich bei einem Metallstück um Gold oder gefärbtes Blei handelt, deren Dichten sich ja deutlich unterschieden. Genauere Bestimmungen sind angezeigt, um zwischen Volumen und Gewicht eine Relation zu erhalten. Kaum je zu genau kann eine Messung sein, wenn Fragen der Identität, Reinheit, Gehalt, Einheitlichkeit bzw. Homogenität oder Fragen zur Struktur geklärt werden sollen. imeter deckt alle Anwendungsbereiche ab, wobei auf dem genauen Messen das Augenmerk liegt. Als universelle und zerstörungsfreie Methode zur Prüfung von Körpern (z.B. Gussteile: Prüfungen auf Lunker) liefert imeter mit der Angabe von Masse und Körpervolumen Aussagen über die Einheitlichkeit bzw. Produktkonstanz. Die Dichte kann als Indikator anzeigen, ob weitere Prüfungen anzuwenden sind. Für die Identitätsklärung mag die Dichtebestimmung zusätzliche Methoden nicht ersetzen, sie ist jedoch eine der wirklich wichtigen Kategorien, die eben auch über einen Körper bzw. ein Material insgesamt Auskunft gibt. "Insgesamt" ist das, was andere Analysemethoden eben kaum in vergleichbarer Präzision leisten können.   Die Dichte von festen Stoffen wird nach dem Auftriebsverfahren bestimmt.  (hydrostatische Methode, archimedisches Prinzip).          imeter - Dichtemessung ¨      Volumenauflösung 0.0001cm³  Reproduzierbarkeit 0.0002cm³. (bzgl. der Verwendung von Wasser. Die tatsächliche Messauflösung der Dichte ergibt sich aus dem Volumen der Prüfmasse sowie der Dichte und Wärmedehnung der Messflüssigkeit) ·         Probenformen  - Kompakte Körper, Granulat, Pulver, poröse Materialien, Pasten und Flüssigkeiten.      (z.B. Gips Pulver.pdf, Honig.pdf, Vaseline.pdf) ·         Reinheits- / Gehalts- Bestimmung - für binäre Mischungen. Mit Berücksichtigung von Mischungskoeffizienten.  (z.B. Gold-Silbergehalt.pdf, Kochsalz-Wasser.pdf) ·         Wärmedehnung, (Thermo-)Dilatometrie - kubische thermische Ausdehnungskoeffizient  (z.B. Plexiglas.pdf, Edelstahl.pdf, Eis.pdf) ·         Zeitliche Volumenänderung (Tempo-)Dilatometrie   ·         genaueste und sicherste Dichtemessung - Eliminierung systematischer Fehler und Nullpunktdriftungen (Meniskusauslöschung, Differenzwägung, in-Process-Justierungen), Übertragungstechnik von Volumennormalen auf Probenvolumen (alternierende Fest/Flüssigkeitsdichte­messung), Mittelwertsmessungen.  (z.B. 10ppm: Aluminium.pdf) ·         Ergebnisdarstellung - Trendanalysen, vollständige Rückkopplung (Bericht)   Automatisch ausgegebene Eigenschaften - Stoff- und Körpereigenschaften: Dichte, Temperaturkoeffizienten, zeitliche  Veränderung, relative Dichte, Wichte, spezifisches Gewicht,  spezifisches Volumen sowie Masse, Gewicht, Volumen, Litervolumen.   imeter bietet ein sehr reiches Technikangebot - auch in der Dichtebestimmung! Mit der patentierten Technik bietet imeter wahrscheinlich die weltweit genaueste Dichtemessung - mindestens für reale Proben. Beachten Sie dazu bitte die Anwendungsbeispiele im nächsten Abschnitt, die aussagekräftiger sein könnten, als in schlichten Worten versuchte Beschreibungen. Die beiden Diagramme, unten, präsentieren das offenbar werdende Ausmaß von Genauigkeit und Langzeitstabilität an Ergebnissen zur Wärmedehnung verschiedener Stoffe.        Zum Ausdehnungskoeffizient -  (Zusammenschau der Beispiele) (links) rot = Silizium, grün = Edelstahl, schwarz = Aluminiumwerkstoff; (rechts) zusätzlich eingeblendet, ocker = Plexiglas (PMMA), violettrosa = Teflon (PTFE), türkis = Vaseline.

 Anwendungsbeispiele

 

Beispiele,  Prüfberichte Sie finden in dieser Rubrik doku­mentierte Berichte zu Messaufgaben. Es handelt sich bei den beigefügten imeter-Prüfberichten um auto­matisch generierte Doku­mentationen, diese stellen sozusagen die vollständige Anzeige des imeter-Messgerätes dar. Es sind authentische Messungen und Tests, die nicht durchweg im Optimum der Möglichkeiten ausgeführt wurden.   einfache Messung 1. Gold, einfach.pdf einfache, schnelle Messung, gleichwohl mit Aussagekraft   2. EPS (Styropor).pdf Messung an einem Körper mit geringerer Dichte. 3. Aluminium, einfach.pdf    ... es gibt "1375 Unterschiede" zu "Aluminium"   genauere Messung 4. Stahl, alternierend gemessen.pdf Die alternierende Messung mit einer Probe Walzstahl.   5. Glasprobe (Duran), alternierend.pdf    Die alternierende Messung mit Stücken von Glas.   Ausdehnungskoeffizienten 6. Silizium, Ausdehnungskoeffizient.pdf Temperaturabhängigkeit der Dichte einer Siliziumprobe. - Allerdings grenzfälliges Beispiel: die geringe Dilatationen bei der kleinen Probe führt zu Schwierigkeiten.   7. Vaseline, hohe Wärmedehnung.pdf ..hat einen sehr hohen Ausdehnungskoeffizient. (Durch das Messverfahren kann auch an nicht-festen Proben die Dichte genauestens bestimmt werden.)   8. Teflon, Übergang bei 19°C.pdf Dichtemessung an PTFE (Teflon) zwischen Null und 40°C. Bei 19°C ändert sich die Struktur. Dies drückt sich also auch in einer Dichteänderung aus.   9. PMMA, Plexiglas  Wärmedehnung.pdf Plexiglas zeigt einen relativ konstanten Ausdehnungs-koeffizienten.   10. Edelstahl: Dichte und Dilatation.pdf Bestimmung der Dichte und Wärmedehnung an einer definierten Edelstahlprobe.   Reinheit, Gehaltsbestimmung 11. Aluminium: Dichte, Dilatation und Reinheit.pdf Sehr präzise Dichtemessung (10ppm) Die Dichte-Abweichung von Aluminium wird Proforma als Kupfer ausgegeben. 12. Gold - Silbergehalt.pdf Dichtebestimmung an Gold und Angabe der Abweichung als Silber, Quecksilber, Diamant oder Lunkervolumen (Luft).   Messungen an Granulaten, Pulvern, 'Flüssigkeiten' 13. Kochsalz, Natriumchlorid, NaCl.pdf Messung von Streusalz, Ausweisung der Abweichung als Wasser (eine neue Möglichkeit der Feuchtebestimmung). 14. Sand von der Ostsee.pdf Sand - rechnerische Aufteilung in Anteile an Quarz und Quarzglas. 15. Zinn, Ganulat.pdf Messung granulatförmiger Proben. (Verunreinigung als 'Blei' ausgegeben.) 16. Honig (zur Feststoffdichte).pdf Die Messung der Dichte als Festkörper ist für solche Stoffe wahrscheinlich einfacher. 17. Gips Pulver.pdf Es gibt evtl. noch andere Anwendungen bei Messungen gleichermaßen oberflächenreicher Proben.   Studien zur Dichte 18. Phasenwechsel:  Eis-Wasser (Dichte- und Dilatationsmessung).pdf Gemessen wurde die Wärmedehnung von Wasser-Eis (unter Toluol) bei Temperaturanstieg bis in die flüssige Phase.    19. Körper mit negativer Wärmedeh-nung.pdf Die Manipulation des Ausdehnungskoeffi-zienten hat sicher ein ziemliches Zukunfts-potential. Hier, ist die wahr-scheinlich  größte je festgestellte negative Wärme-dehnung dokumentiert.

Spezifische Vorteile   Für Anwender im QS Bereich ist die Validierbarkeit ein sehr wichtig Punkt, auch dass die Komponenten (Temperatur-, Kraft- Messung) einzeln für sich, als auch zusammen überprüft werden können (und das äußerst einfach), besonders aber, dass das Messprinzip außer Zweifel steht, dass Resultate rückführbar sind und Messungen mit detaillierter Benutzerführung ausgestaltet werden; dass die Handhabung robust ist und Ergebnisse in hoher Präzision ohne Anspruch an Anwenderqualifikation und mit sehr geringem Zeitbedarf hervorgebracht werden. Das meiste macht imeter als - ereignisgesteuerter Fertigungsautomat - ohnehin automatisch (z.B. die kritischen Punkte, wie Sicherheit der Temperierung abzuwarten und gerechte Messwerte akquirieren, alle Rechnungen übernehmen und Prüfberichte erzeugen). Ein Expertensystem, wo der Experte nicht davor sitzen muss, sondern eingebaut ist. Auf jeden Fall ist die Reinheits- bzw. Gehaltsbestimmung eine sehr hilfreiche und einfach zu nutzende Zusatzfunktion, gelingt es doch auch selbst Pulver, viskose Flüssigkeiten, Gemenge, Legierungen, sogar u.E. Feuchtigkeit zu bestimmen. Und das einfach einfach.         Für Anwender in der Forschung dürfte die vollständige Transparenz von Aktionen, Rohdaten und Resultaten bedeutsam sein, und dass die imeter-Dichtemessung als eine Formel funktioniert, die in speziellem Kontext qua nach eigenem Gutdünken ausgefüllt wird. -- Messkörper, Messgefäße etc. können in der eigenen Werkstatt hergestellt und auf imeter eingesetzt werden; die Umstände des Einsatzes ob in Labormessungen, in einer Glove-box, Zeit, Temperatur, Umstände sind freie verfügbare Variable; auch kann eine Prozesssteuerung konfiguriert werden. Die zeitlich unbegrenzt korrekte Messtechnik liefert mit der Möglichkeit Mittelwerte und Verläufe zu bestimmen eine Brille durch die noch kaum geblickt wurde. Und immer gibt es unverzüglich ein Feedback, da imeter Resultate in Echtzeit anzeigt. - Und wenn 0.1mg/0.01K Auflösung nicht genügen, dann können die Sensoren auch durch feinere ersetzt werden.   Diagramm: klare, einfach begreifbare Ergebnisdasrstellung.        imeter ist ein Vademekum für die mechanische Mess-/Prüf- und Steuerungstechnik, es enthält die Formeln und es verfügt über die Gestaltungsmittel, um Abläufe und Zubehör passgenau mit den Anforderungen zusammenzuführen.     ohne systematische Fehler ... Abgesehen von den zahlreichen Rationalisierungen die auf der Strecke zwischen Aufgabe und Ergebnis vorliegen und dazu führen, dass aus der Arbeitszeit ein Maximum an Effektivität gewonnen wird, ist Messen ohne systematische Fehler ein Punkt von überragender Wichtigkeit. Und hier geht es leider neben den satten Möglichkeiten der Technik fast unter. Es beinhaltet zusammen mit der In-Prozess-Justierung die genaue Bestimmung der Wärmedehnung und das Potential die Temperaturmessung mittels Standardflüssigkeit auf das Prüfgewicht zu justieren - aber das nur Mal so am Rande.   Dichte und Ausdehnungskoeffizient Verglichen mit dem apparativen und personellen Aufwand und dem Bedienungs-Know-How für interferometrische Bestimmungen (Temperierung, Optik, Spannungsfreie Befestigung, Messbereich) ist die Einfachheit und Robustheit mit imeter unerhört. Außerdem, Ausdehnungs-koeffizienten z.B. von Teer, Fett, Bitumen, Gelen etc. kann man einfacher oder eleganter wohl nicht ermitteln.   Einiges ist auch noch gar nicht probiert worden, Quellung, Schwund bei der Polymerisation, Kinetik - man braucht es eigentlich nur zu tun. - imeter ist halt einfach ein anders dimensioniertes Werkzeug.   Mittelwerte Abgesehen von den vielfältigen Feinheiten - Messgeräte, die selbstständig, weitgehend unabhängige Mittelwerte messen? Im mechanischen Umfeld - genau, das gibt es sonst gar nicht...   Und auf imeter passt man nicht die Probe an das Messgerät an, sondern Zubehör und die Messgeräteigenschaften an die Probe!

Dichte und Ausdehnungskoeffizient von Eis (=Beispiel 18.).

Thermodilatation / Dichteänderung eines speziellen Körpers (=Beispiel 19.)

 Hinweise, Dienstleistungen, Beschaffung

Die Anzeige zur Messung erfolgt in Echtzeit. Die vollständige Anzeige - was zur Messung formal festgestellte werden kann - wird durch Berichte mitgeteilt.
 

Wir führen auch Auftragsmessungen durch. Gerne auch mit Ihrem Standard-volumen-normal.

Beschaffung: Spezifikationen werden nach Anforderung / Aufgabe vereinbart. Die Funktion wird diesbezüglich garantiert. Mit Standardkomponenten sind Messauflösungen der Dichte im ppm-Bereich möglich. Die Auflösung ergibt sich über Probengewicht und Volumen. Die Bestimmungsgrenzen bewegen sich bezüglich der Volumenbestimmung formal bei 0.1µL (Wasser) bis 0.008µL (Quecksilber). Maximalbelastung des Wägesystems 220g (Probengewichte können größer sein). Auflösung 0.1mg. Skalenteilung 2.200.000 (2.2 Millionen), Linearitätsabweichung 0.2mg, relative Abweichung bei Vollausschlag 1·10^-10 (0.1ppb). Temperatur: -50 bis +200°C, Auflösung 0.01K, Unsicherheit 0.03K
Andere Grundspezifikationen sind möglich.
imeter ist ein System -  Erweiterungen werden in der Basiseinheit (imeter 4) integriert.

 Weitere Informationen

Zuletzt bearbeitet: 20. Juli 2006

imeter.