Taalkeuze

Методы определения плотности

Плотность – это один из фундаментальных параметров, описывающих физические свойства твердых материалов. Она определяется как отношение массы сухого образца к его объему:

d = m/V

В порометрии различают несколько видов плотности:

Объемная плотность - плотность, определяемая внешним объемом твердого образца, рассчитанная без вычета присутствующих в нем пустот (открытых и закрытых пор, трещин и щелей)

Истинная плотность – плотность, рассчитанная с вычетом всех присутствующих в твердом образце пустот, за исключением закрытых пор. Эта величина наиболее близка к реальной плотности материала.

Кажущуюся плотность – плотность, рассчитанная по количеству жидкости (например, ртути) проникающей в поры. Может отличаться от истинной плотности, поскольку ртуть не способна проникнуть в поры размером менее 3.6 нм.

Реальная плотность                            Объемная плотность

Измерение реальной плотности      Измерение объемной плотности

Истинная плотность                             Кажущаяся плотность

Определение истинной плотности      Измерение кажущейся плотности

Для измерения плотности пористых и непористых твердых материалов обычно используются следующие методы:

  • Метод вытеснения жидкости
  • Метод ртутной порозиметрии
  • Метод вытеснения газа 

Все указанные выше методы основаны на проникновении текучей среды в поры материала для заполнения всего объема пор. Данным способом можно определить реальный объем, занимаемый образцом. Главные ограничения использования методов вытеснения жидкости связаны с затруднительностью заполнения жидкостью (водой, этанолом, ртутью) всех пор, так как у некоторых материалов их диаметр может быть очень маленьким, менее 3 нм. Поэтому мы не можем быть уверены, что в ходе эксперимента были заполнены все поры, а значит, определяемая в данном случае плотность является Кажущейся плотностью, и может значительно отличаться от Истинной плотности. Более того, при использовании методик, требующих высокого давления, некоторые образцы могут сжиматься или разрушаться под давлением, что искажает результаты измерений.
Одним из наиболее точных методов определения плотности является метод вытеснения гелия; на практике этот метод реализуется с помощью Гелиевого Пикнометра. Гелий - это инертный газ, состоящий из молекул очень маленького размера, которые могут проникать даже в самые узкие поры. Высокая теплопроводность гелия и его поведение при комнатной температуре близкое к идеальному газу, делает данную технологию невероятно быстрой и надежной. В случаях, когда не рекомендуется использовать гелий (например, при исследовании активированных углей), может быть использован другой инертный газ, например азот.

При использовании метода вытеснения гелия, хорошо высушенный, взвешенный образец помещается в измерительную камеру, откалиброванную по объему. Гелий (или другой инертный газ), под определенным давлением, подается в эталонную камеру известного объема и затем перемещается в измерительную камеру с образцом. Когда давление стабилизируется, снимаются экспериментальные данные и вычисляется объем помещенного материала. Зная массу образца, можно рассчитать его истинную плотность.

Форма для связи

Форма для связи
Отправляя форму, вы принимаете условия «Соглашения на обработку персональных данных» в соответствии с ФЗ РФ от 27.07.2006 г. №152-ФЗ «О персональных данных».