浅析浮计检定液的配制及其计算

1　浮计的原理及检定方法

    在各种工业、农业、科学实验等单位中为了测定液体密度、相对密度和浓度,我们会用到工作玻璃浮计,由于这类仪器能垂直自由地漂浮于液体中而被统称为“浮计”。由于它具有结构简单、量程较广、直接读数、使用方便等特点,所以被广泛应用。而浮计的准确与否又要通过计量部门的检定才能确定。浮计基本原理是依据阿基米德定律,即当浮计在液体中平衡时,它所排开的液体重量等于浮计本身的重量,这样由其浸没在液体中的深度,即可由标尺直接得到液体密度、相对密度或浓度。JJG42-2001《工作玻璃浮计》检定规程规定采用直接比较法检定浮计,根据检定系统表选好标准器和根据规程中表2选用检定液。

2　检定液配制的公式推导及其计算

    浮计的检定是一项复杂的工作,而检定液的配置更是这项工作的难点和重点,在检定浮计前,我们必须先依照浮计检定规程确定检定点的密度或浓度(规程规定浮计的检定点一般为3个)。检定液的配制在整个检定过程中占据着主要地位,如果不能很快很好地配制好所需检定液,就会直接影响到整个检定工作的进程。很多人尤其是初学者由于缺乏经验,往往要花费很多原材料和宝贵时间也无法配制好所需检定液。那么,如何才能很快地配制好所需检定液呢?在这里我就与大家探讨一下。

    比如,现在我们要配制密度为ρ,体积为V的检定液,用来配制的两种液体密度分别为ρ₁和ρ₂,其相应的体积为V₁和V₂,此时若我们认为V=V₁+V₂,则下式成立:

    Vρ=V₁ρ₁+V₂ρ₂      (1)

将V₂=V-V₁代入(1)式,则所用两种液体的体积分别为:

    V₁= (ρ-ρ₂)V/(ρ₁-ρ₂),　V₂=V-V₁

经变换整理可得:

    V₁/V₂= (ρ-ρ₂)/(ρ₁-ρ)       (2)

从(2)式中可知,只要等式右边的比值一经确定,即可以由V来决定V₁和V₂。

    我们由物理和化学理论知识可知,两种溶液混合成为一种理想溶液必须具备以下条件:在量上无论以哪种比例均能彼此相溶以及两种液体混合时应无吸热或放热现象产生,并且溶液的容积是两种液体容积之和,也就是V=V1+V2。但实际上,理想溶液极少,绝大部分溶液都是不理想的,如果将溶液的稀度增加,可以使溶液近似等同于理想溶液。事实上,当两种液体混合时常会伴有吸热或放热现象产生,而导致混合后的溶液体积膨胀或收缩,这样的话V≠V₁+V₂,所以说,(2)式只是一个近似的结果。因而,为了配制密度或浓度合乎要求的检定液,只按(2)式计算是不行的,还需要等到液体温度接近室温时,加少许液体来调整。在配制检定液的过程中,不需要每一次都用纯液体,可以用比所需液体密度大些或小些的两种液体来配制,这样不但快而且节省原材料。