Зважування

Зважування, визначення маси тел (об'єктів) за допомогою ваг. Розрізняють дискретне зважування., коли масу кожного тіла вимірюють окремо з використанням к.-л. типу ваг, і безперервне В., коли визначають сумарну масу матеріалу при транспортуванні його, напр., стрічковим транспортером.

Масу об'єкта В. визначають порівнянням його сили тяжіння з силою тяжіння заходів маси -- гир. При В. на звичайних Гірне вагах таке зіставлення здійснюється безпосередньо в момент В. При В. на Гірне вагах з відліковим шкалами (напр., равноплечних з трехпрізменним коромислом або двухпрізменних лаб. вагах, циферблатних вагах загального призначення), а також на квадрантного, пружинних і електронних вагах маси об'єкта і гир порівнюють побічно по відліковим пристрою. Остання градуіруют за допомогою зразкових гир в одиницях маси при виготовленні, юстування (налагодження) або ремонту ваг.

Гирі характеризуються номінальною масою (звичайно від 1 мг до 20 кг) і що допускаються похибками, тобто що допускаються відхиленнями дії. значення маси від номінального (див. табл.). Гирі підрозділяють на еталонні, зразкові (для повірочних операцій), робочі та спеціальні (напр., вбудовані в ваги). Робочі гирі випускають п'яти класів точності: 1-й - для мікрохім. і хім. аналізів і інших В. вищої точності; 2-й - для аналогічних робіт високої точності; 3-й -- для техн. аналізів підвищ. точності і В. дорогоцінних металів і каменів; 4-й -- для звичайних техн. аналізів; 5-й - для В. при виробничих, господарських і торговельних операціях. Ваги і накладні гирі для них повинні мати однаковий клас точності; вбудовані гирі повинні бути підігнані по масі так, щоб їх сумарна похибка в будь-якій комбінації не перевищувала похибка, що допускаються для ваг відповідного класу точності. Гирі виготовляють у вигляді окремих заходів (поштучно) або наборів (важків) розл. маси - мілліграммових, грамових, кілограмових. Набори містять гирі, які утворюють звичайно ряд, кратний 1,2,2 і 5 (наприклад, 1; 2; 2; 5; 10; 20; 20 і 50), рідше - ряд, кратний 1,1,1,2 і 5. Набори гир 1-го і 2-го класів точності при повірці постачають свідоцтвами із зазначенням похибки кожної гирі. Гирі різних класів точності виготовляють з розл. матеріалів (напр., з нержавіючої немагнітному або вуглецевої сталі, алюмінію). Для усунення похибок при В. гирі підганяють по масі в організаціях, що здійснюють їх ремонт і повірку.

ДОПУСКАЄТЬСЯ ВІДХИЛЕННЯ МАС гир * (± МГ)

* Для гир, що знаходяться в користуванні, які допускаються відхилення збільшуються в 2 рази.

Точність і методи зважування. Точність В. характеризується абсолютної і відносної похибками і визначається метрології, показниками ваг, умовами їх застосування, методами В. та повнотою врахування впливу розл. джерел похибок. Найменша відносить. похибка (1-2) * 10-9 досягнута при звірення платіновоірідіевих кілограмових еталонів маси (див. рис.).

Точність (относіт. похибка) вимірювання маси в діапазоні навантажень сучас. ваг: 1-звірення еталонів маси; 2-метрологіч. дослідження; 3-аналізи вищої точності; 4-техн. аналізи підвищ. точності, визначення маси дорогоцінних металів і каменів; 5-вимірювання маси при торгових та облікових операціях; 6-визначення маси на технол. лініях (заштрихована область); шкала маси-логарифмічна.

При В. на вагах загального призначення, технол., А також общелаб. вагах звичайної точності застосовують тільки метод простого В. Згідно з ним, масу об'єкта В. беруть рівною масі врівноважує його гир, показаннями по відліковий пристрій ваг або алгебраіч. сумі мас врівноважуючим гир і свідчень у відліковим пристрою. Похибка гир, інструментальні похибки ваг, а також вплив навколишнього середовища та інше, не враховуються.

Неоднакова точність при простому В. на вагах розл. типів пояснюється тим, що в них присутні різні джерела інструментальної похибки. Напр., При В. на двухпрізменних вагах відсутня похибка від неравноплечності коромисла (об'єкт і гирі знаходяться на одному плечі), що грає важливу роль в простих равноплечних вагах з трехпрізменним коромислом. наиб. висока точність досягається, якщо зміна маси об'єкта В. або різницю мас двох порівнюваних тіл не перевищує меж вимірів за відліковий пристрій ваг, тому що при цьому виключаються мн. джерела похибок В. (напр., похибка гир). При такому різницевої В. (относіт. метод) відносить. похибка приблизно в 10 разів менше, ніж при простому В. на аналогічних вагах. Тому різницеві В. наиб. широко поширене в практиці хім. аналізу. Вдосконалення ваг аналит. групи (збільшення діапазону безпосереднього відліку показань ваг), і особливо створення електронних ваг вищих класів точності, сприяли подальшому розширення сфери застосування різницевого В. Його відносить. похибка при роботі на Гірне аналит. вагах 1-10% від верх. межі свідчень у відліковий шкалою, на електронних вагах 0,1-0,5%.

При роботі на Гірне вагах аналит. групи, які широко використовуються для хім. аналізів високої точності (наприклад, при полумікроаналізе з похибкою не більше 0,01-0,02 мг), метод простого В. не призводить до задовольнить. результатами. Тому для винятку сістематіч. похибок застосовують більш трудомісткі і потребують великих витрат часу методи точного В. При цьому відносить. похибка зменшується приблизно в 2 рази, а при використанні кращих моделей електронних ваг похибки В. не перевищують похибок, досягнутих за метрологічних дослідженнях (див. рис., крива 2).

Метод подвійного В. (метод Гаусса) складається в повторному прямому В. після перестановки об'єкта і гир з однієї чашки ваг на іншу. Маса об'єкта , Де МА і М2 - результати двох прямих В. Враховуючи, що М1-М2 -> 0, беруть М = 1/2 (M1 + М2). Методи заміщення - В. на одному плечі (метод Борда) і компенсаційний, або нульовий (метод Менделєєва). За методом Борда об'єкт В. після урівноваження його тарних вантажів (напр., гирями нижчого класу точності) знімають з ваг і на чашку кладуть стільки гир відповідного класу, щоб привести ваги в початкове положення рівноваги. Масу об'єкта В. визначають як алгебраіч. суму мас гир та свідчень за шкалою ваг.

Самий поширений метод точного В. - метод Менделєєва: на одну чашку ваг поміщають гирі в кількості, що відповідає наиб. межі В., а на іншу - тарний вантаж, врівноважує гирі. Об'єкт В. поміщають на чашку з гирями, знімаючи при цьому стільки гир, щоб ваги прийшли у вихідне положення. Масу об'єкта знаходять як суму мас знятих гир та свідчень за шкалою ваг. Цей метод реалізований у двухпрізменних вагах.

Вибір методу точного В. визначається конструкцією ваг і умовами В. При особливо точних В. (напр., об'єктів масою 1-103 мкг при ультрамікроаналізе) використовують не тільки методи точного вимірювання маси, а й беруть до уваги похибки гир і шкал ваг, а також вплив зовн. умов (аеростатіч. і ін сил, атм. тиску і т. п.). Похибки, що вносяться накладними гирями 1-го і 2-го класів точності, виключаються при точному В. внесенням поправок, зазначених у свідченнях на набори гир. Похибка В. через вплив аеростатіч. сил виникає при нерівність обсягів об'єкта В. та гир. Відповідно до закону Архімеда, цю похибку можна знайти за ф-ле:

= DВ (1/dг - l/DТ), де DВ, dгі DТ - щільність соотв. повітря, гир (прийнята при повірці) і об'єкта В. Напр., при різницевої В. похибка може виникнути внаслідок зміни DВ за час між першим і другим В. Для виключення згаданої похибки вводять поправки (що особливо необхідно, якщо DТ і dг значно розрізняються), які зазвичай знаходять зі спец. таблиць або графіків.

При В. на мікроаналіт. вагах з Рейтери шкалами рейтер повинен завжди перебувати в робочому положенні.

Похибки шкал виникають через похибки самого Рейтера, неправильного нанесення або поганий обробки зарубок шкали і внаслідок неправильної посадки Рейтера на коромисло. Для виключення похибки відліковий шкали ваг, тобто різниці між номінальним і дійсним значеннями ціни поділу, шкалу слід періодично контролювати без навантаження, при навантаженнях, рівних наиб. межі В. та 0,1 його значення, використовуючи ретельно повірені гирі. Малі зміни ціни поділу м. б. усунені регулятором положення центру ваги коромисла; при великих зміни потрібно юстирування ваг. При виключенні осн. джерел сістематіч. похибки методами різницевого або точного В. обчислюють наближену оцінку s стандартного відхилення за результатами двох і більш В. і визначають поправку до їх середньому аріфметіч. значенням.

Похибки, обумовлені електростатіч. силами, можуть значно спотворити результати В., особливо при вживанні судин зі скла з високим вмістом Si і при низькою відносить. вологості повітря. Цей вплив виключається іонізацією повітря в вітринах ваг за допомогою спец. джерел випромінювань (при всіх лаб. роботах, крім мікро-і ультрамікроаналізов).

Традиційні Гірне ваги аналит. групи (перш за все мікро-і ультрамікровеси), а також общелаб. ваги підвищ. точності дуже чутливі до коливань і градієнтам т-ри, повітряних потоків, вібрацій і т. п. Тому гирі та об'єкти В. повинні мати т-ру, можливо, більш близьку до т-рі у вітрині ваг, для чого витримуються в ній перед вимірами. У вітринах ваг не рекомендується розміщувати поглиначі вологи. Приміщення для точного В. на всіх вагах зазначених типів повинні висвітлюватися люмінесцентними лампами або спец. світильниками з тепловідводу, а також термостатіроваться і обладнані кондиціонерами (зазвичай т-ра 20 ° С при добових коливаннях її не більше ± у 2 ° С; електронні В. можуть експлуатуватися при більш значить, перепадах т-р).

Список літератури

рудо Н.М., Лабораторні ваги і точне зважування, М., 1963;

Смирнова Н. А., Одиниці виміру маси і ваги в міжнародній системі одиниць, М., 1966;

Феоктистов В. Г., Лабораторні ваги, М., 1979;

Вимірювання маси, об'єму і щільності, М., 1981

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.xumuk.ru/