Tỷ Trọng Là Gì? Phân Biệt Các Phương Pháp Đo Tỷ Trọng Phổ Biến

Tỷ trọng là gì? Có mấy phương pháp đo tỷ trọng, cũng như sự khác nhau giữa các phương pháp này là gì? Hãy cùng Thiết bị Hiệp Phát tìm hiểu rõ hơn về khái niệm này qua bài viết sau đây.

Tỷ trọng là gì?

Tỷ trọng là gì

Tỷ trọng hay còn được gọi là tỷ khối khái niệm chỉ tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất và khối lượng riêng của một chất khác ở những điều kiện xác định.

Đế xác định tỷ trọng của các chất, người ta thường so sánh khối lượng riêng của chúng với khối lượng riêng của nước cất

Công thức tính tỷ trọng:

RD = ρchât/ ρnước

Trong đó:

• RD là tỷ trọng
• ρchất là khối lượng riêng của chất cần đo
• ρnước khối lượng riêng của chất chuẩn (chất đối chứng).
• Tỷ trọng thường được biểu diễn dưới dạng hệ số và được xác định theo các tiêu chuẩn:
• ASTM: tỷ trọng được xác định ở 60 độ F tức ở 15,6°C
• TCVN: tỷ trọng được xác định ở 15°C

Phương pháp đo tỷ trọng phổ biến

phương pháp đo tỷ trọng

Tỷ trọng kế thủy tinh

Đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế thủy tinh

Nguyên lý hoạt động: Tỷ trọng kế thủy tinh hoạt động trên nguyên lý lực nổi. Phao thủy tinh chìm vào mẫu chất lỏng cho đến khi lực trọng lượng phụ thuộc khối lượng của nó và lực nổi ở trạng thái cân bằng. Tỷ trọng tương ứng với độ ngâm sâu được thể hiện trên thang đo bên trong cột phao. 

Cách đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế thủy tinh được thực hiện theo 3 bước cơ bản sau đây:

Bước 1: Mở nắp mẫu cần đo

Bước 2: Đưa tỷ trọng kế vào trong bình đựng mẫu. Sử dụng nút hút của tỷ trọng kế để hút dung dịch điện phân vào bên trong tỷ trọng kế

Bước 3: Xem kết quả nồng độ dung dịch điện phân trên vạch chia độ của tỷ trọng kế. Tùy vào nồng độ của dung dịch mà đối trọng của thanh chia vạch sẽ chìm sâu ở mức tương ứng và kết quả nồng độ dung dịch được đọc tại vị trí bề mặt của dung dịch cắt thanh chia vạch.

Bình đo tỷ trọng

Phương pháp bình đo tỷ trọng

Bình tỷ trọng thường được làm từ chất liệu chính là thủy tinh borosilicate, đây là chất liệu tốt nhất với độ bền cao, chống và chịu được hóa chất, dung dịch. Đây là dụng cụ thường được sử dụng để đo tỷ trọng nhằm xác định trọng lượng riêng của chất lỏng. Các thông số và ký hiệu in trên bình đo tỷ trọng thường được in với màu mực chất lượng, đảm bảo luôn bền màu ở nhiệt độ cao hoặc trong môi trường xấu.

Nguyên lý hoạt động: Trước tiên, bạn cân bình rỗng và sau đó cân bình chứa đầy mẫu chất lỏng. Tỷ trọng sau đó được tính toán từ trọng lượng đo được của mẫu.

Phương pháp bình đo tỷ trọng

Các bước đo bình tỷ trọng:

Bước 1: Cân tỷ trọng kế trống không, sạch và khô được P

Bước 2: Cho nước cất vào đầy tỷ trọng kế (chú ý không để sót không khí trong tỷ trọng kế)

Bước 3: Cân tỷ trọng kế chứa nước P2.

Bước 4: Đổ nước ra, tráng lại bằng chất lỏng định đo. Cho chất lỏng vào đầy tỷ trọng kế (chú ý không để sót không khí trong tỷ trọng kế).

Bước 5: Sau đó cân tỷ trọng kế có chứa chất lỏng cần nghiên cứu (P1).

Bước 6: Tính tỷ trọng của chất cần biết sẽ là (P1 – P) chia cho (P2 – P).

Lưu ý :

Phải rửa thật sạch tỷ trọng kế, tráng rượu hoặc ete, rồi làm khô trước khi sử dụng.

Sử dụng cân phân tích có độ chính xác tới 0.0001 g để cân tỷ khối kế và cân theo đúng quy tắc cân.

Phương pháp này chỉ thuận lợi khi xác định tỷ khối của các chất lỏng có độ nhớt thấp.

Tỷ trọng kế điện tử

Máy đo tỷ trọng điện tử là phương pháp đo tỷ trọng chất lỏng mang đến độ chính xác và tin cậy cao nhất.

Nguyên lý hoạt động: Phương pháp này tận dụng nguyên lý tần số dao động của một vật là một hàm số theo khối lượng của nó. Một ống mao quản hình chữ U chứa đầy mẫu chất lỏng và tạo ra dao động điện áp hoặc từ. Khối lượng và tỷ trọng của mẫu có thể được tính từ tần số riêng thu được của bộ dao động ống chữ U. Tỷ trọng kế điện tử sử dụng phương pháp ống chữ U dao động cho phép đo có độ chính xác cao ở nhiệt độ được kiểm soát và dễ dàng lặp lại kết quả trong vòng vài phút, yêu cầu thể tích mẫu không quá 1 ml và dễ xử lý.

Nguyên lý máy đo tỷ trọng

Ưu điểm của phương pháp này chính là đem lại độ chính xác cao. Tuy nhiên, nhược điểm đó chính là chi phí cao và quy trình thực hiện phức tạp.

Quý khách cũng có thể tham khảo thêm bài viết về tỷ trọng kế là gì của Hiệp Phát

Sự khác biệt giữa phương pháp đo tỷ trọng thủ công và máy đo tỷ trọng

Tỷ trọng có thể được đo bằng 3 phương pháp: tỷ trọng kế thủy tinh, bình đo tỷ trọng và máy đo tỷ trọng. Dưới đây là sự khác biệt giữa 2 phương pháp đo thủ công, truyền thống (tỷ trọng kế thủy tinh, bình đo tỷ trọng) với phương pháp sử dụng tỷ trọng kế điện tử.

Thời gian đo và làm sạch

Đo tỷ trọng thủ công

Thời gian cần thiết cho một phép đo bao gồm cả việc làm sạch là khoảng 10 phút. Tỷ trọng kế thủy tinh yêu cầu mẫu phải được đổ vào ống đong, trong khi mẫu phải ổn định trước khi bạn có thể đọc kết quả từ cân và thực hiện các bước cần thiết.

Đối với bình đo tỷ trọng, việc đổ đầy chính xác bình và điều chỉnh nhiệt độ sau đó thông qua nồi cách thủy là phần công việc tốn nhiều thời gian nhất. Việc làm sạch cũng có thể mất nhiều thời gian vì mẫu phải được loại bỏ khỏi các bề mặt khá lớn bằng chất làm sạch phù hợp.

Đo tỷ trọng điện tử

Để đo tỷ trọng trên máy đo tỷ trọng điện tử, mẫu thường được lấy ra khỏi hộp bảo quản bằng ống tiêm, sau đó ống tiêm này được gắn trực tiếp vào bộ chuyển đổi nạp mẫu của thiết bị. Nhiệt độ được điều khiển bởi bộ điều nhiệt thông qua phần mềm. Việc làm sạch được thực hiện bằng cách đổ đầy vài ml dung môi thích hợp – và các dụng cụ để bàn thậm chí còn có máy bơm không khí để làm khô cảm biến đo sau khi làm sạch. Tổng cộng 3 phút cho mỗi lần đo bao gồm cả việc làm sạch.

Nguy cơ sai sót

Đo tỷ trọng thủ công

Đối với tỷ trọng kế, không có quy trình vận hành tiêu chuẩn chung nào cho quá trình đo, ví dụ: không có quy tắc cụ thể nào về việc kết quả phải được đọc khi nhìn từ trên xuống, từ dưới lên hay nhìn thẳng. Những người dùng khác nhau thu được kết quả khác nhau. Ngoài ra, việc điều chỉnh nhiệt độ thủ công khả năng cao có thể gây ra sai sót trong quá trình đọc kết quả đo.

Bình đo tỷ trọng luôn được điều chỉnh cùng với nút thủy tinh tương ứng, do đó việc trộn lẫn chúng cũng sẽ dẫn đến các phép đo không chính xác. Tỷ trọng được tính toán thông qua một công thức, theo đó hầu hết người vận hành sử dụng PC để tính mật độ.

Đo tỷ trọng điện tử

Vì nhiệt độ được điều khiển bởi thiết bị hoặc ảnh hưởng của nó được bù đắp thông qua phần mềm nên không có nguy cơ xảy ra sai sót. Điều kiện tiên quyết để phép đo thành công là đảm bảo khử khí mẫu thích hợp trước khi đo. Hầu hết các thiết bị đo tỷ trọng để bàn cũng cung cấp khả năng phát hiện bong bóng khí tự động để loại bỏ hoàn toàn mọi lỗi sai sót trong quá trình đo.

Số lượng mẫu cần thiết

Đo tỷ trọng thủ công

Lượng mẫu cần thiết cho các phương pháp đo tỷ trọng thủ công bằng tỷ trọng kế thủy tinh phụ thuộc vào độ chính xác cần thiết. Tỷ trọng kế thủy tinh rẻ tiền, không chính xác với phạm vi đo rộng cần khoảng 150 mL mẫu. Để đo nồng độ cồn được phê duyệt theo loại với độ chính xác 0,1 %v/v, cần khoảng 300 mL mẫu vì thiết bị đo thủy tinh cũng lớn hơn và cần nổi trong mẫu.

Bình đo tỷ trọng có nhiều kích cỡ khác nhau, theo đó thể tích mẫu thường được xác định theo tiêu chuẩn vận hành tương ứng. Thể tích khoảng 25 mL đến 30 mL là rất phổ biến.

Đo tỷ trọng điện tử

Tỷ trọng kế điện tử thường cần khoảng 2 mL mẫu. Nếu sử dụng bộ chuyển mẫu tự động hoặc mẫu được lấy trực tiếp từ bình chứa bằng dụng cụ cầm tay thì phải lưu ý rằng có vài mL bị kẹt trong ống lấy mẫu.

Ghi nhận và lưu trữ dữ liệu đo

Đo tỷ trọng thủ công

Với các phương pháp đo tỷ trọng thủ công (tỷ trọng kế và bình đo tỷ trọng), cần phải ghi chép thủ công để lưu trữ kết quả đo. Việc phải ghi nhận kết quả đo thủ công khả năng cao dẫn đến sai sót.

Đo tỷ trọng điện tử

Do tỷ trọng kế điện tử cho phép người dùng nhập ID mẫu nên kết quả đo được không chỉ được lưu trữ trên thiết bị mà thậm chí còn được phân bổ theo tên của mẫu. Điều này đảm bảo tài liệu và khả năng truy xuất nguồn gốc của dữ liệu.

Xuất và in dữ liệu thường được thực hiện thông qua Bluetooth, USB hoặc Ethernet. Nhiều thiết bị để bàn cung cấp khả năng quản lý người dùng, chữ ký điện tử và chức năng ghi nhật ký cho tất cả các thay đổi được thực hiện trên thiết bị. Điều này đáp ứng các yêu cầu truy xuất nguồn gốc, ví dụ như đối với ngành Dược phẩm và Thực phẩm.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phép đo

Đo tỷ trọng thủ công

Không giống như các phương pháp đo tỷ trọng điện tử, phép đo tỷ trọng kế thủy tinh luôn yêu cầu đo nhiệt độ riêng trên mẫu. Kết quả đo được và nhiệt độ được sử dụng được ghi nhận và tham chiếu thủ công, dễ gây ra sai sót.

Đối với phép đo bằng bình đo tỷ trọng, nhiệt độ mẫu phải được kiểm soát thông qua nồi cách thủy trong một khoảng thời gian nhất định để đảm bảo cân bằng nhiệt độ hoàn toàn.

Đo tỷ trọng điện tử

Các thiết bị cầm tay cung cấp khả năng tự động bù ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả, nghĩa là mẫu được đo ở nhiệt độ nhất định, ví dụ 27 °C nhưng kết quả cuối cùng được hiển thị ở nhiệt độ tham chiếu do người dùng lựa chọn, ví dụ 20 °C . Điều kiện cần là người dùng phải tính toán hệ số nhiệt độ của mẫu một lần. Tỷ trọng kế để bàn còn tiến thêm một bước nữa: Chúng có bộ điều nhiệt Peltier và tự động làm nóng hoặc làm mát mẫu đến nhiệt độ yêu cầu trong phạm vi rất rộng.

Phạm vi đo

Đo tỷ trọng thủ công

Do kích thước hạn chế, tỷ trọng kế thủy tinh càng chính xác thì phạm vi đo của nó càng nhỏ vì chỉ có không gian hạn chế trên thang đo. Điều này dẫn đến yêu cầu nhiều hơn một tỷ trọng kế cho mỗi ứng dụng (ví dụ: một bộ 20 tỷ trọng kế để đo toàn bộ phạm vi nồng độ cồn từ 0 %v/v đến 100 %v/v nếu độ chính xác yêu cầu là 0,1 %v/v ).

Đo tỷ trọng điện tử

Các phương pháp đo tỷ trọng điện tử không có giới hạn về phạm vi đo. Ví dụ: nếu người dùng có ý định đo nồng độ cồn, một máy đo tỷ trọng có thể đo từ 0 %v/v đến 100 %v/v.

Xử lý các đơn vị đo lường khác nhau

Đo tỷ trọng thủ công

Khi đo các mẫu khác nhau theo các đơn vị đo khác nhau (ví dụ: cồn, Brix , SG) thì cần có tỷ trọng kế cho từng đơn vị đo. Với Bình đo tỷ trọng người dùng luôn tính toán mật độ ở bước đầu tiên và sau đó phải tham khảo bảng tỷ trọng/nồng độ để xem nồng độ là bao nhiêu. Đây là khi lỗi đọc có thể xảy ra.

Đo tỷ trọng điện tử

Hầu hết các phương pháp đo tỷ trọng điện tử đều được cài đặt sẵn các đơn vị nồng độ quan trọng và các thông số dành riêng cho sản phẩm, do đó người dùng cần chuyển sang đơn vị khác và có thể đo các loại mẫu khác nhau theo các đơn vị đo khác nhau tuy theo nhu cầu. Đối với tất cả các thiết bị đo được lắp đặt, thiết bị điện tử sẽ luôn cung cấp đầy đủ phạm vi đo liên quan.

Độ bền và tuổi thọ thiết bị đo

Đo tỷ trọng thủ công

Do thiết kế của chúng, tỷ trọng kế bằng thủy tinh rất dễ bị lăn khỏi bàn và vỡ.

Đo tỷ trọng điện tử

Nhiều phương pháp đo tỷ trọng điện tử được thiết kế như một thiết bị để bàn có vị trí cố định trên bàn ghế hoặc chúng có thể được trang bị các biện pháp bảo vệ thích hợp – như vỏ bảo vệ hoặc dây đeo (đối với thiết bị đo cầm tay) – để đảm bảo chống chịu được va đập.

Vệ sinh

Đo tỷ trọng thủ công

Với cả 2 loại tỷ trọng kế thủ công, người dùng sẽ phải làm sạch các bề mặt dụng cụ đo bằng chất tẩy rửa phù hợp. Điều này không thân thiện với môi trường và tốn rất nhiều thời gian.

Đo tỷ trọng điện tử

Khi thực hiện một loạt phép đo các mẫu tương tự, người dùng có thể thay thế mẫu trực tiếp bằng mẫu tiếp theo. Nếu mẫu cần đo cần độ chính xác cao và/hoặc cần phải làm sạch thiết bị sau một loạt phép đo, thì người dùng chỉ cần sử dụng một ống tiêm chứa đầy chất làm sạch thích hợp và lấy mẫu ra khỏi cell đo bằng cách di chuyển pít tông tới và lui.

Không có tác động cơ học nào được sử dụng để loại bỏ cặn mẫu trong cell đo. Dụng cụ để bàn cũng cung cấp một máy bơm không khí để làm khô cell đo sau khi làm sạch.

Các dòng máy đo tỷ trọng điện tử Hiệp Phát cung cấp

Hãng Kruss đến từ Đức là một trong những nhà cung cấp tỷ trọng kế hàng đầu hiện nay, đặc biệt là dòng tỷ trọng kế điện tử, máy đo tỷ trọng. Dòng tỷ trọng kế điện tử để bàn phổ biến của hãng Kruss do Hiệp Phát cung cấp là dòng DS7800 Series, được chia thành 3 set, đáp ứng nhu cầu sử dụng của quý khách hàng:

DS7800-M Đo mẫu thủ công (Set 2)

Tỷ Trọng Kế Đo Mẫu Thủ Công Kruss DS7800-M (Set 2) là giải pháp hoàn hảo đối với phân phối mẫu thủ công qua ống tiêm, đặc biệt là đối với các mẫu có độ nhớt và độ ăn mòn cao.

Trong khi mẫu được thêm vào, bạn có thể kiểm tra bọt khí bằng cách nhìn qua kính kiểm tra. Một môi trường thích hợp được bơm vào để làm sạch cho đến khi tất cả các cặn mẫu đã được hòa tan và loại bỏ. Sau đó, bộ phận làm khô sẽ loại bỏ tất cả cặn lỏng.

DS7800-SA Đo mẫu bán tự động (Set 3)

Tỷ Trọng Kế Đo Mẫu Bán Tự Động Kruss DS7800-SA (Set 3) thường được sử dụng trong trường hợp các mẫu có độ nhớt thấp đến hơi nhớt.

Với việc được trang bị ống bơm nhu động, Tỷ Trọng Kế Đo Mẫu Bán Tự Động Kruss Set 3 có thể thực hiện cung cấp mẫu bán tự động và làm sạch bộ dao động ống chữ U một cách dễ dàng.

Cách làm này mạng lại hiệu quả cao hơn và an toàn hơn trong quá trình phân tích các mẫu độc hại hoặc có độ ăn mòn cao. Nó cũng cải thiện khả năng tái lập của các kết quả đo.

DS7800-A Đo mẫu tự động (Set 5)

Tỷ Trọng Kế Đo Mẫu Tự Động Kruss DS7800-A Set 5 với bộ lấy mẫu tự động AS80 và AS90, sẽ là giải pháp hoàn hảo khi đo các mẫu có thông lượng mẫu cao. Tất cả các quy trình từ cung cấp mẫu đến làm sạch và làm khô đều sẽ được thực hiện hoàn toàn tự động.

Ngoài ra, cùng với máy bơm nhu động DS7070, Dòng tỷ trọng kế Set 5 của Kruss cho phép thực hiện phép đo không giám sát lên đến 89 mẫu. Đặc biệt, Set 5 thường sẽ được ưu tiên sử dụng đối với các mẫu có tính ăn mòn cao.

Bảng thông số kỹ thuật Series DS7800 Kruss:

Hy vọng rằng qua bài viết, bạn đã có thể hiểu rõ hơn về khái niệm tỷ trọng là gì cũng như phân biệt được các phương pháp đo tỷ trọng phổ biến hiện nay. Nếu bạn đang có nhu cầu tìm mua các loại tỷ trọng kế điện tử để bàn, máy đo tỷ trọng, hoặc có bất cứ thắc mắc nào trong quá trình sử dụng các loại máy đo tỷ trọng, đừng ngần ngại liên hệ với Thiết bị Hiệp Phát qua SĐT: 0919.537.653 – Ms. Vân hoặc Email: sales2@thietbihiepphat.com để nhận được những tư vấn kịp thời.