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4 Dichtebestimmung nach der Verdrängungsmethode
4.1 Physikalisches Prinzip
Bei der Dichtebestimmung nach der Verdrängungsmethode wird
die vom Prüfling verdrängte Menge einer Flüssigkeit bekannter
Dichte (Bezugsdichte) bestimmt. Im Falle der Dichtebestimmung
von Massenormalen geschieht dies durch Wägung.
Abb. 1: Prinzip der Verdrängungsmethode
Die folgenden Massewerte sind zu bestimmen:
– Die Gesamtmasse m
des Pyknometers des Eigenvolumens V
0
das mit einer Bezugsflüssigkeit der Dichte p
V
aufgefüllt ist.
0
– Die Gesamtmasse m
des Pyknometers, das den Prüfling bekann-
1
ter Masse m
enthält und bis zum Rauminhalt V
t
Bezugsflüssigkeit der Dichte p
Um den Auftrieb in Luft in beiden Fällen berücksichtigen zu
können, muss bekannt sein, bei welchen Luftdichten p
die Waage betrieben wurde.
Da das Objekt ein fester Körper ist, ist sein Volumen V
dem Volumen der verdrängten Flüssigkeitsmenge. Wenn die
Volumina V
und V
bekannt sind, kann man aus den durch
0
1
Wägung ermittelten Massewerten m
lumen schließen. Aus den Werten für Masse und Volumen ergibt
sich schließlich die gesuchte Dichte p
Die Genauigkeit des Verfahrens der Dichtebestimmung hängt
wesentlich davon ab, wie genau die Massewerte m
bestimmt werden können. Daraus resultieren für die Dichtebe-
stimmung hohe wägetechnische Anforderungen. Aus diesem
Grunde sind Waagen erforderlich, die aufgrund ihrer hohen Auf-
lösung auch zum Massevergleich von Gewichten eingesetzt wer-
den (Komparatorwaagen).
p
auf den Rauminhalt
0
mit der
1
aufgefüllt ist.
1
und p
a0
gleich
t
und m
auf das Objektvo-
0
1
.
t
und m
0
1
Zur Bestimmung der verdrängten Flüssigkeitsmenge sind grund-
sätzlich zwei Massebestimmungen erforderlich. Die Abb.1 zeigt
die eigentliche Messaufgabe und die beteiligten physikalischen
Größen.
Wie beim Massevergleich von Gewichten müssen auch bei der
,
Dichtebestimmung die folgenden physikalischen Einflüsse
berücksichtigt oder eliminiert werden:
– Die Nullpunktsdrift der Waage aufgrund von Änderungen der
Temperatur am Aufstellort, denn auch bei bester Klimatisierung
kann man geringe Temperaturänderungen nicht ausschließen.
– Linearitätsabweichungen der Waage, denn auch bei feinster
Linearisierung der Charakteristik durch den Hersteller, muss man
von noch verbliebenen Abweichungen ausgehen.
a1
Aus diesen Gründen sind zur Massebestimmung die folgenden
Verfahrensweisen möglich:
1. Absolutwägung mit Drifteliminierung. Bei bekannter Waagen-
charakteristik Berücksichtigung der Linearitätsabweichungen bei
der Auswertung zur Dichte, sonst nur in der Unsicherheitsbilanz.
2. Massevergleich durch Substitutionswägung als hoch genaues
Verfahren, geeignet für den Fall, dass die Waage nur in Einzel-
fällen zur Dichtebestimmung benutzt wird.
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