Phương pháp xác định khối lượng riêng của chất lỏng

Khối lượng riêng (tên tiếng anh là Density) hay còn được gọi là mật độ khối lượng, là một đặc tính về mật độ khối lượng trên một đơn vị thể tích của vật chất đó. Đó là đại lượng được đo bằng thương số giữa khối lượng (m) của một vật làm bằng chất đó (nguyên chất) và thể tích (V) của vật đó.

Khối lượng là gì? Tính chất và định luật bảo toàn khối lượng

Khối lượng là gì?

Khối lượng được định nghĩa vừa là một đặc tính của cơ thể vật lý vừa là thước đo khả năng chống lại gia tốc của nó (sự thay đổi trạng thái chuyển động của nó) khi một lực ròng được áp dụng. Nó đồng thời cũng quyết định lực hút của vật này lên vật khác. Đơn vị đo lường chuẩn SI của khối lượng là kilogam (Kg).

Khối lượng có tính chất như thế nào?

• Khối lượng của một vật là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ quán tính của vật đó
• Khối lượng của một vật cũng đặc trưng cho mức độ vật đó hấp dẫn đến các vật thể khác. Vật có khối lượng lớn có thể tạo ra xung quanh vật đó một trường hấp dẫn lớn.

Định luật bảo toàn khối lượng

Khối lượng toàn phần của một hệ vật lý kín, xét trong một hệ quy chiếu cố định, là không đổi theo thời gian.

Công thức tính khối lượng riêng

Khối lượng riêng của một chất trong vật được xác định bằng khối lượng của một thể tích vô cùng nhỏ nằm tại vị trí đó và chia cho thể tích vô cùng nhỏ này.

Công thức tính khối lượng riêng để xác định khối lượng riêng của một vật:

D = m/V

Trong đó: D là khối lượng riêng (kg/cm3), m là khối lượng của vật (kg) và V là thể tích (cm3)

Trong trường hợp chất đó là đồng chất thì khối lượng riêng tại mọi vị trí đều giống nhau và được tính bằng khối lượng riêng trung bình.

Công thức tính khối lượng riêng trung bình

Khối lượng riêng trung bình của một vật được tính bằng thương số giữa khối lượng và thể tích của nó, thường được ký hiệu là p.

p = m/V

Ví dụ về khối lượng riêng của một số chất:

Khối lượng riêng của chất lỏng

Khối lượng riêng của nước

Khối lượng riêng của nước được tính tại một môi trường nhất định, cụ thể, giá trị này được tính với nước có ký hiệu hóa học là H2O, là nước nguyên chất trong nhiệt độ 4oC. Theo công thức đó, hiện nay, người ta quy định về khối lượng riêng của nước là:

Dnước = 1000kg/m3 (Điều kiện: 4oC)

Theo nhiệt độ, ta có bảng khối lượng riêng của nước cụ thể như sau:

Nhiệt độ	Mật độ tại 1 atm
oC	oF	kg/m3
0.0	32.0	999.8425
4.0	39.2	999.9750
10.0	50.0	999.7026
15.0	59.0	999.1026
17.0	62.6	998.7779
20.0	68.0	998.2071
25.0	77.0	997.0479
37.0	98.6	993.3316
100	212.0	958.3665

Khối lượng riêng của một số chất lỏng khác

Loại chất lỏng	Khối lượng riêng
Mật ong	1,36 kg/lít
Xăng	700 kg/m3
Dầu hỏa	800 kg/m3
Rượu	790 kg/m3
Nước biển	1030 kg/m3
Dầu ăn	800 kg/m3

Khối lượng riêng của không khí

Tùy vào nhiệt độ mà khối lượng riêng của không khí thay đổi khác nhau. Chẳng hạn, khi nhiệt độ là 0 độ C, khối lượng riêng của không khí là 1,29 kg/m3. Với nhiệt độ 100oC, khối lượng riêng của không khí là 1,85 kg/m3.

Khối lượng riêng của chất rắn

Dưới đây là khối lượng riêng của một số chất phổ biến:

Chất rắn	Khối lượng riêng
Chì	11300
Sắt	7800
Nhôm	2700
Đá	Khoảng (2600)
Gạo	Khoảng (1200)
Gỗ tốt	Khoảng (800)
Sứ	2300

Công dụng của khối lượng riêng là gì?

• Khối lượng riêng được hiểu đơn giản là khối lượng của một đơn vị thể tích vật chất. Nó có ý nghĩa chung là so sánh khối lượng, mức độ nặng nhẹ của vật thể này đối với vật thể khác
• Trong công nghiệp cơ khí, khối lượng riêng được xem là yếu tố quan trọng để chọn vật liệu
• Trong vận tải đường thủy, khối lượng riêng được dùng để tính tỷ trọng các thành phần nước, dầu, nhớt để phân bổ cho hợp lý vào các tàu.

Trọng lượng riêng là gì?

Trọng lượng riêng của một mét khối của một chất nào đó được gọi là trọng lượng riêng của chất đó. Đơn vị đo trọng lượng riêng là Niutơn trên mét khối (N/m3). Công thức tính trọng lượng riêng của vật được tính bằng thương số giữa trọng lượng và thể tích:

d = P/V

Trong đó, d là trọng lượng riêng (đơn vị là N/m3), P là trọng lượng (đơn vị là N) và V là thể tích (m3)

Khối lượng riêng và trọng lượng riêng có sự khác biệt nào?

Khối lượng riêng cần thiết để tính toán và so sánh mật độ của các chất. Từ việc so sánh mật độ sẽ mang lại giá trị cho trọng lượng riêng. Một ứng dụng của trọng lượng riêng là dự đoán khi một chất có thể nổi hay chìm khi đặt trên một chất khác.

Những phương pháp nào xác định khối lượng riêng của một chất?

Sử dụng tỷ trọng kế

Tỷ trọng kế là dụng cụ thí nghiệm được làm từ thủy tinh, có hình trụ, một đầu được gắn một quả bóng, ở bên trong có chứa thủy ngân hoặc kim loại nặng giúp cho dụng cụ này đứng thẳng. Tỷ trọng kế chỉ có thể đo chất làm mát, chất chống đông cho Ethylene Glycol. Đối với Propylene Glycol có nồng độ lớn hơn 70% thì không thể dùng tỷ trọng kế để đo được, vì lúc này trọng lượng riêng sẽ giảm. Đối với tỷ trọng kế, nhiệt độ chuẩn sẽ là 20 độ C

Sử dụng lực kế

Để tiến hành đo trọng lượng của vật bằng lực kế, đầu tiên, bạn cần phải xác định thể tích của vật bằng bình chia độ hoặc từ các vật dụng tương đương. Sau đó, bạn cần phải sử dụng lại công thức để tính được khối lượng riêng của vật thể đó. Nếu vật đó là đồng chất và tinh khiết thì khối lượng riêng chính là khối lượng riêng của chất đó.

Hy vọng qua bài viết trên, bạn có thể hiểu được khối lượng riêng/trọng lượng riêng là gì. Công thức tính, khối lượng riêng của một số chất và công dụng của khối lượng riêng. Mong bạn có thể hiểu thêm phần nào về những kiến thức các môn hóa học, vật lý tốt hơn.

Trong lĩnh vực vật lý, tỷ trọng là một cụm từ mà chúng ta bắt gặp khá nhiều. Vậy tỷ trọng là gì, đơn vị đo tỷ trọng, công thức tính tỷ trọng ra sao…. Để có thể giải đáp những thắc mắc này, các bạn hãy cùng chúng tôi theo dõi nội dung bài viết dưới đây nhé. Và giờ thì hãy bắt đầu ngay nào.

Tỷ trọng là gì?

Tỷ trọng là gì?

- Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất so với khối lượng riêng của chất khác (chất đối chứng, chủ yếu là nước) trong những điều kiện xác định.

- Khối lượng riêng (mật độ khối lượng) là một đặc tính về mật độ khối lượng trên một đơn vị thể tích của vật chất đó và nó được xác định bằng thương số giữa khối lượng m của một vật làm bằng chất ấy (nguyên chất) với thể tích V của vật. Nếu chất đó đồng chất thì khối lượng riêng tại mọi vị trí đều như nhau và bằng khối lượng riêng trung bình.

- Công thức tính khối lượng riêng:  D = m/V

Tiêu chuẩn xác định tỷ trọng: 

- Theo TCVN: Tỷ trọng của một chất được xác định ở 15 20 °C.

- Theo ASTM: Tỷ trọng của một chất được xác định ở 60 độ F tức ở 15,6 20 °C.

Công thức tính tỷ trọng

Tỷ trọng (RD) được xác định như sau:

RD = ρsubstance /ρreference

Trong đó:

• ρsubstance là khối lượng riêng của chất cần đo.
• ρreference là khối lượng riêng của chất chuẩn (chất đối chứng).

Có những loại tỷ trọng nào?

Mỗi loại tỷ trọng đóng một vai trò khác nhau và được sử dụng trong những trường hợp khác nhau. Hiện nay, người ta chia tỷ trọng thành 2 loại:

1/ Tỷ trọng tương đối

Tỷ trọng tương đối d2020 của một chất chính là tỷ số giữa khối lượng của một thể tích cho trước của chất đó với thể tích nước cất ở 20 °C.

2/ Tỷ trọng biểu kiến

Tỷ trọng biểu kiến là khối lượng cân trong không khí của một đơn vị thể tích chất lỏng. Đây là đại lượng dùng trong các chuyên luận ethanol 96 %, ethanol và loãng hơn… .

Tỷ trọng biểu kiến được xác định theo công thức sau đây: 

Tỷ trọng biểu kiến = 997,2 x  d2020

Trong đó:  

• d2020 là tỷ trọng tương đối của chất thử.
• 997,2 là khối lượng cân trong không khí của 1m3 nước (kg).

Đơn vị tỷ trọng biểu kiến là kg/m3

Các phương pháp đo tỷ trọng chất lỏng hiện nay

Hiện nay, để đo tỷ trọng của một chất, chúng ta có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau với những dụng cụ đo tương ứng. Tùy vào yêu cầu về độ chính xác, điều kiện làm thí nghiệm,… mà chúng ta lựa chọn phương pháp nào là hợp lý nhất. Cụ thể như sau:

- Sử dụng tỷ trọng kế

- Sử dụng bình đo tỷ trọng (picnomet)

- Dùng kit đo tỷ trọng

- Sử dụng cân thủy tĩnh Mohr - Westphal

- Sử dụng dung tích kế

Hướng dẫn chi tiết cách đo tỷ trọng 

1/ Sử dụng picnomet

Bình đo tỷ trọng của chất lỏng

- Cân chính xác khối lượng picnomet rỗng, khô và sạch.

- Đổ mẫu thử vào picnomet đã điều chỉnh nhiệt độ thấp hơn 20 °C, chú ý khi đổ không được để xuất hiện bọt khí.

- Giữ picnomet ở nhiệt độ 20 °C trong khoảng 30 phút.

- Dùng giấy lọc để thấm hết chất lỏng thừa trên vạch mức, làm khô mặt ngoài của picnomet trước khi cân rồi tính khối lượng chất lỏng có chứa trong picnomet.

- Đổ mẫu thử đi, sau đó rửa sạch picnomet và làm khô nó bằng cách tráng với ethanol rồi aceton, thổi không khí nén hoặc không khí nóng để đuổi hết hơi aceton.

- Xác đinh khối lượng nước cất chứa trong picnomet ở nhiệt độ 20 °C như quá trình làm với mẫu thử.

Tỷ trọng  d2020 được xác định là tỷ số giữa khối lượng mẫu thử và khối lượng nước cất thu được.

Phương pháp này cho kết quả với 4 chữ số lẻ phần thập phân.

2/ Sử dụng cân thủy tĩnh Mohr - Westphal

Cân thủy tĩnh Mor - Westphal

- Mắc phao vào đòn cân, đặt phao chìm trong nước cất ở nhiệt độ 20 °C, sau đó chỉnh thẳng hàng bằng các con mã đặt tại  các vị trí thích hợp, ta sẽ thu được giá trị M.

- Lấy phao ra, dùng khăn, giấy thấm khô rồi lại đặt phao chìm trong chất lỏng cần xác định tỷ trọng ở 20 °C. Lưu ý phần dây treo chìm trong chất lỏng một đoạn bằng đúng đoạn đã chìm trong nước cất.

- Chỉnh lại thăng bằng bằng các con mã đặt ở vị trí thích hợp, ta sẽ thu được giá trị M1.

- Tỷ trọng được xác định là tỷ số M1/M.

Phương pháp này cho kết quả với 3 chữ số lẻ thập phân.

3/ Sử dụng tỷ trọng kế

Hình ảnh tỷ trọng kế

- Sử dụng ethanol hoặc ether để lau sạch tỷ trọng kế.

- Dùng đũa thủy tinh để trộn đều chất lỏng cần xác định tỷ trọng và đặt nhẹ nhàng tỷ trọng kế vào chất lỏng đó sao cho tỷ trọng kế không chạm vào thành, đáy dụng cụ đựng chất thử.

- Điều chỉnh nhiệt độ tới 20 °C và chờ khi tỷ trọng kế ổn định thì đọc kết quả theo vòng khum dưới của mức chất lỏng. Với những chất lỏng không trong suốt thì đọc kết quả theo vòng khum trên.

Lưu ý:

- Tỷ trọng kế chỉ có thể đo chất làm mát, chất chống đông cho Ethylene Glycol. Chúng ta không thể dùng nó để đo Propylene Glycol bởi khi nồng độ dưới 70% thì trọng lượng riêng tăng lên còn trên 70% thì trọng lượng riêng giảm. Dung dịch 100% đọc chính xác lên đến 40%.

- Kỹ thuật lấy mẫu rất quan trọng trong việc sử dụng tỷ trọng kế bởi nếu không cẩn thận, để bọt khí xuất hiện thì kết quả phép đo sẽ không đúng.

4/ Sử dụng kit đo tỷ trọng

Kit đo tỷ trọng dùng để đo tỷ trọng vật liệu rắn và xốp. Cách tiến hành như sau:

- Trong môi trường không khí, đặt vật mẫu lên cân phân tích. Ta xác định được trọng lượng M1.

- Cân mẫu trong môi trường dung môi như nước, etanol,… bằng lực đẩy acsimet sẽ cho ra một trọng lượng M2.

- Tỷ trọng của mẫu được xác định bằng thương số giữa độ chênh lệch của M1, M2 và thể tích chất lỏng.

5/ Sử dụng máy đo tỷ trọng hiện số

Sẽ có một ống thủy tinh rỗng dao động ở một tần số nhất định và tần số này sẽ thay đổi khi các ống được làm đầy bằng mẫu. Khối lượng mẫu càng lớn thì tần số càng nhỏ. Tần số này sau đó sẽ được đo và chuyển thành tỷ trọng.

Việc hiệu chuẩn máy đo tỷ trọng được thực hiện trong không khí và nước cất.

Mua bình đo tỷ trọng uy tín, chất lượng tại Hà Nội, tp. Hồ Chí Minh

Sau khi đã nắm được các thông tin về tỷ trọng là gì cũng như cách sử dụng các dụng cụ đo tỷ trọng, chắc hẳn nhiều bạn đang rất thắc mắc về nơi mua dụng cụ đo tỷ trọng mà tại đó vừa đảm bảo chất lượng, vừa có giá thành tốt. Nếu vậy thì chúng tôi sẽ gợi ý giúp bạn một địa chỉ đáp ứng được các yêu cầu này. Đó chính là công ty LabVIETCHEM.

Hiện nay, LabVIETCHEM đang là đơn vị cung cấp nhiều loại bình đo tỷ trọng với đa dạng dung tích, thương hiệu như:

- Bình đo tỷ trọng 25ml MBL

- Bình đo tỷ trọng 50ml MBL

- Bình đo tỷ trọng 50ml Simax

- Bình đo tỷ trọng 100ml Genlab

- Bộ xác định tỷ trọng P0180 – 1 MRC

- Bình đo tỷ trọng Cordial Lab Trung Quốc

…..

Để biết thêm thông tin chi tiết về các sản phẩm, các bạn hãy nhanh tay gọi tới số HOTLINE 0826 020 020 hoặc truy cập website labvietchem.com.vn để được nhận tư vấn và báo giá TỐT nhất.