1.9 密度、比重、粘度

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(1)密度・比重
 密度や比重を測定する方法には、浮きばかり比重瓶法、ピクノメータ法、固有振動法などの様々な方法がある。その中で、計測器として自動装置化しやすいものとして、固有振動法を応用したものがあげられる。固有振動法では、細いU字管の両端を固定した測定セルに液体を満たし、振動を与えると、試料セルはその質量に比例した固有振動周期で振動する。このとき、固有振動数はその試料の密度に比例し、両者の間には、次の関係がある。
  T=2π・√[(M+d・V)/K]  (1)
ここで、T:振動周期、K:弾性係数を含む定数、d:振動部分に入っている液体の密度、V:振動部分に入っている液体の体積、M:液体が入っている振動部分の質量

(1)式の両辺を2乗して、dについて整理すると、次のようになる。
  d=(K/4π2・V)・T2−(M/V)
ここで(K/4π2・V)および(M/V)は、定数なので、それぞれA、Bとおくと、
  d=A・T2+B
となり、振動周期を測定することにより、密度を求めることができる。


(2)粘度
 石油化学、高分子化学、食品、薬品業界において、工程管理、品質管理等で粘度測定の需要が急増している。粘度を測定する場合、試料として水、アルコールのようにニュートン流体(粘性力が速度こう配に比例する)系と、高分子物質の溶液やコロイド溶液の非ニュートン流体系がある。粘度計には、細管粘度計があり、これは細管を通して一定体積の流体が流れる時間を測定し、ポアズイユの法則から粘度を求めるもので、代表的なものはオストワルト粘度計がある。この他にも、静止流体中での球の落下速度を測定する落球粘度計や気泡の上昇速度を測定する気泡粘度計、回転体の受ける粘性抵抗を測定する回転粘度計などもある。また、振動式粘度計には、流体中で振動する物体が受ける粘性抵抗を測定するものもある。


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