Застосовувані для вимірювання щільності прилади - щільноміри за принципом дії можна розділити на наступні групи: поплавкові, гравітаційні, гідростатичні (п'єзометричні) і радіоізотопні.

Принцип дії поплавкових щільномірів заснований на використанні закону Архімеда. Поплавкові щільноміри бувають двох видів:

щільноміри із плаваючим поплавцем, у яких виміряється глибина занурення поплавця, зворотньо пропорційна щільності рідини (наприклад ареометр);
щільноміри з повністю зануреним поплавцем, у яких глибина занурення поплавця залишається постійною, а змінюється діюча на поплавець сила, що виштовхує, пропорційна густині речовини.

Прилади першого типу називають ареометр - це запаяна скляна трубочка із вантажом унизу й шкалою вгорі.

Залежно від щільності рідини ареометр занурюється на ту або іншу глибину, яку можна визначити по шкалі, яка нанесена на скляній трубці. Так як ступінь занурення ареометра зворотньо пропорційна щільності рідини, його шкалу можна відградуювати в одиницях щільності.

Щільномір з повністю зануреним поплавцем Щільномір з повністю зануреним поплавцем складається з вимірювальної посудини, у якій плаває металевий поплавець. Рідина в прилад надходить через нижній патрубок і виходить із приладу через верхній патрубок. Швидкість потоку встановлюється дроселем постійного перетину.

Зміна щільності рідини викликає переміщення поплавця й пов'язаного з ним сердечника, який пере-міщається в котушках диферен-ційно-трансформаторного датчика. Вторинний прилад градуюють в одиницях вимірювання щільності.

В’язкість — властивість текучих тіл (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї їх частини щодо іншої.

Одиницею динамічної в'язкості в Міжнародній системі одиниць (СІ) є паскаль-секунда (Па*с). Паскаль-Секунда дорівнює динамічній в'язкості середовища, дотичне напруження в якій при ламінарному (упорядкованому) перебігу й при різниці швидкостей шарів, що перебувають на відстані 1 м по нормалі до напрямку швидкості, рівної 1 м/с, становить 1 Па.

Кінематична в'язкість дорівнює відношенню динамічної в'язкості середовища до її щільності при тій же температурі:

Одиницею кінематичної в'язкості в СІ є квадратний метр у секунду (м²/с). При кінематичній в'язкості 1 м²/с динамічна в'язкість середовища щільністю 1 кг/м³ рівна 1 Па*с.

Залежно від способу вимірювання віскозиметри поділяються на капілярні (віскозиметри витікання), кулькові, ротаційні, вібраційні й ультразвукові.

При користуванні капілярними віскозиметрами виміряється час витікання відомої кількості (об'єму) рідини крізь капілярні трубки певного діаметра. Скляні капілярні віскозиметри частіше за інши використовуються в практиці хімічних лабораторій.

При користуванні кульковими віскозиметрами виміряється швидкість падіння кульки в досліджуваній рідині – вона тим менша, чим більше в'язкість рідини.

У ротаційних віскозиметрах виміряється обертальний момент або кутова швидкість обертання одного із двох співвісних тіл, у зазорі між якими перебуває випробувана рідина.

Область вимірювання в'язкості 0,5–1000000 Па*с. Вони широко використовуються для визначення в'язкості високомолекулярних рідин і розчинів полімерних з'єднань.

Вимірювання в'язкості вібраційними віскозиметрами засноване на залежності амплітуди коливань тіла в досліджуваній рідині від її в'язкості.

Ультразвуковими віскозиметрами вимірюють швидкість загасання коливань магнітострикційного матеріалу, поміщеного в досліджувану рідину.

Незалежно від конструкції віскозиметра, визначення в'язкості слід проводити в умовах суворого термостатування.

Вимірювання вологості повітря й газу

В наш час в технологічних процесах одержали такі методи вимірювання вологості газів і повітря:

психрометричний;
гігрометричний;
температури точки роси.

Психрометричний метод вимірювання вологості оснований на вимірюванні психрометричної різниці температур між «сухим» і «мокрим» термометрами. Мокрий термометр змочується через спеціальний гніт водою. Випаровування, а відповідно й охолодження з поверхні резервуара мокрого термометра тим більше, чим нижча вологість газу. Тому різниця температур сухого і мокрого термометрів залежить від вологості газу.

Метод точки роси базується на визначенні температури, при якій газ стає насиченим вологою, що знаходиться в ньому. Ця температура визначається за початком конденсації водяної пари на дзеркальній поверхні, температура якої повинна встановлюватися будь-якою в інтервалі температур роботи вологоміра.

Гігрометричні методи, основані на залежності фізичних властивостей гігроскопічних матеріалів від вологості навколишнього середовища. До них відносяться:

гігрометри, що використовують подовження знежиреного людського волосся від вологості повітря;
електричні гігрометри, які використовують залежність опору або діелектричної проникності гігроскопічного матеріалу від вологості навколишнього повітря.

Інші методи вимірювання вологості газів (повного поглинання, дифузійний, інфрачервоного поглинання, теплопровідності тощо) не знайшли широкого застосування для технологічних процесів.

Точка Роси — це максимальна температура поверхні, на яку випадає конденсат. Чим нижче вологість, тим точка роси нижча за фактичну температуру. Чим вище вологість, тим точка роси вище і ближче до фактичної температури. Якщо відносна вологість складає 100 %, то точка роси збігається з фактичною температурою.

Вимірювання вологості твердих й сипучих матеріалів

Методи вимірювання вологості твердих і сипучих тіл умовно можна розділити на дві групи:

прямі методи, що дозволяють визначати масу вологи або сухої речовини в пробі;
непрямі методи, що визначають вологість за параметром, функціонально зв'язаним з вологістю.

Прямі методи відрізняються високоюточністю, але дуже довготривалі (до 10 – 15 годин).

Непрямі методи характеризуються високою швидкодією і значно меншою точністю вимірювань.

У технічних вимірюваннях застосовуються майже винятково непрямі методи. З непрямих методів найбільше поширення одержали електричні методи вимірювання вологості, такі як кондуктометричний, ємнісний і деякі інші. Як відзначалося вище, більшість промислових матеріалів є капілярно-пористими тілами. У сухому вигляді ці матеріали є діелектриками з питомим опором 10⁸Ом×м і вище.

Контрольні запитання

Що називається щільністю, з якою метою використовується цей параметр?
Як залежить щільність від температури, за якою формулою визначається ця залежність?
Що являє собою в’язкість рідини?
До якого типу щільномірів відноситься ареометр?
Які методи вимірювання вологості газів й повітря ви знаєте?
Назвіть методи вимірювання вологості твердих і сипучих тіл.