چگالی دو مایع مورد آزمایش
زمان سقوط گلوله در دو مایع به­کار گرفته
۲-۱-۲-۳- دستگاه گرانرومتر شات- گراته^[۱۶]
برای اندازه گیری گرانروی ترکیبات خالص و مخلوط ها از این دستگاه استفاده می_­شود. توسط این دستگاه گرانروی سینماتیک از رابطه زیر محاسبه می_­شود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

(۲-۶) t . ? = K
K= ثابت گرانرومتر t =زمان سقوط مایع
شکل (۲-۴) گرانرومتر شات گراته
۲-۲- چگالی
چگالی عبارتست از مقدار جرم موجود در واحد حجم، که دارای دیما نسیون­های kg/m³ ، gr/cm³ و یا Ib_m/ft³، می­باشد و برای تعیین آن باید حجم جرم مورد نظر را به­دست آورد. چگالی یا جرم مخصوص، یکی از مشخصه­های مواد، به­ ویژه مایعات است و اندازه ­گیری دقیق آن برای کاربردهای صنعتی و پژوهشی ضروری می­باشد.
برای محاسبه چگالی مایعات در یک نقطه، حجم کوچکی در اطراف نقطه مورد نظردر نظر می­گیریم؛ سپس جرم سیال داخل این حجم یعنی ∆m را به حجم مزبور یعنی ∆v تقسیم می­کنیم و سپس حد این نسبت را هنگامی که ∆v به سمت ε میل می­ کند، به­دست می­آوریم. ε طول بسیار کوچکی است، اما در مقایسه با فاصله متوسط مولکول­ها بزرگ است.
(۲-۷) ? =
(۲-۸) ? = M / V
چگالی مایعات و جامدات در شرایط معمولی مستقل از فشار است ولی با دما تغییر می­ کند اما در مورد گازها فشار بر چگالی آ­ن­ها موثر می­باشد.
روش­های زیادی برای اندازه ­گیری چگالی وجود دارد که اندازه ­گیری چگالی به روش رزونانس، پیکنومتری^[۱۷]، شناورسازی، هیدراستاتیک (هیدرومتری) و استفاده از تشعشعات از جمله این موارد می_­باشند ]۱۷[.
۲-۲-۱- استفاده از پیکنومتر
پیکنومتر یک بالن ویژه می_­باشد که برای اندازه گیری چگالی مایعات و جامدات به­کار می رود. انواع خصوصیات و روش کاربرد پیکنومترها به وسیله لواین و بائر^[۱۸] بیان شده است ]۱۸[.
اندازه گیری چگالی با بهره گرفتن از پیکنومتر روشی است که به زمان زیاد و دقت بالایی نیاز دارد. برای اندازه_­گیری چگالی به پیکنومتر، ابتدا پیکنومتر را کالیبره کرده حجم دقیق آن را به­دست می_­آوریم. چگالی را با بهره گرفتن از حجم پیکنومتر و جرم مایعات موجود در پیکنومتر، با توجه به این­که حجم مایعات برابر با حجم پیکنومتر می_­باشد محاسبه می_­کنند. لازم به ذکر است که قبل از شروع اندازه گیری می_­بایست دمای محلول داخل پیکنومتر را به دمایی که اندازه گیری در آن انجام می_­شود، برسانیم. برای این کار، پیکنومتر حاوی محلول را برای هر بار اندازه_­گیری به مدت ۱۵-۱۰ دقیقه در حمام آبی که دمای آن توسط ترموستات ثابت نگه داشته شده است، قرار داده و سپس اندازه گیری می_­شود ]۱۹٫[ حجم آن معمولا با سه رقم اعشار بر روی آن مشخص شده است.
شکل(۲-۵)- پیکنومتر پر شده با مایع رنگی
۲-۲-۲-چگالی سنج دیجیتالی آنتون پار
دستگاه چگالی سنج آنتون پار یکی از رایج­ترین انواع چگالی سنج دیجیتالی می­باشد که به میزان زیاد مورد استفاده قرار می­گیرد. این دستگاه ، دارای یک سل U شکل با حجم مشخص می­باشد که با انجام حرکات نوسانی چگالی نمونه مورد نظر را اندازه ­گیری می­ کند.
این دستگاه قبل از شروع نمونه برداری باید کالیبره گردد، که کالیبراسیون آن توسط آب و هوا انجام می­پذیرد. در هنگام کالیبراسیون توسط آب نباید هیچ­گونه حباب هوایی در مسیر لوله U شکل باقی بماند.. بعد از شستشو و خشک کردن و فرایند کالیبراسیون و تنظیم دمای سل، دستگاه برای اندازه ­گیری آماده می­باشد و نمونه مورد نظر توسط پمپ خلا به درون دستگاه مکش می­گردد و اندازه ­گیری صورت می­پذیرد.
در بررسی انواع روش­ها، مشخص شده است که فرکانس طبیعی لوله­های U شکل که از نمونه پر شده باشند، به سادگی به­ صورت کمی قابل اندازه ­گیری است. فرکانس طبیعی نه­تنها از خواص مکانیکی لوله در حال ارتعاش می­باشد، بلکه به چگالی ماده پر شده در لوله نیز وابسته است. جهت نوسان بر سطح لوله U شکل عمود است. حجم نوسان­کننده V توسط نقاط مورد نظر که ثابت هستند محدود می­گردد. در درجه حرارت ثابت، چگالی می ­تواند از دامنه نوسان با در نظر گرفتن یک لوله خالی با جرم M و یک ثابت نوسان­ مشخص، محاسبه گردد. فرکانس طبیعی این سیستم جرمی با رابطه زیر محاسبه می­ شود[۲۰]:
(۲-۹) (C ثابت کشسانی فنر) T = 2π
(۲-۱۰) f =
(۲-۱۱) ? = T^2. - = AT² – B
(۲-۱۲) A =
(۲-۱۳) B =
ثابت­های B وA ، ثابت­های نوسان نوسان­گر می­باشند. جرم لوله خالی ، حجم نمونه داخل نوسان­گر و دوره نوسان به ترتیب M ، V و T می­باشند. A و B برای هر نوسان­گر اختصاصی ثابت می­باشند که با اندازه ­گیری دامنه در زمانی که نوسان­گر با مواد شناخته شده مانند هوا و آب پر شده باشد، تعیین می­گردند.
اصول تکنیک:
اندازه ­گیری دقیق چگالی بر اساس تعیین فرکانس طبیعی است که به طور الکترونیکی تحریک شده باشد و بصورت نوسانگر مکانیکی می­باشد که جرم موثر آن از جرم ناشناخته خودش و جرم کاملا معین ولی ناشناخته حجم نمونه مورد بررسی، تشکیل شده است. به عبارت دیگر برای اطمینان از این که حجم خیلی خوب معین شده است، نوسانگر از یک لوله U شکل میان تهی تشکیل شده است که می ­تواند با نمونه مایع پر گردد. تصویر آن در شکل (۲-۶) نشان داده شده است :
شکل (۲-۶). تصویر لوله u شکل
مدل ارتعاش در نوسانگر نیز نشان داده شده است (شکل۲-۷). موقعیت برآمده­گی­ها که در حقیقت تعیین کننده محدوده حجم نمونه ­ای است که در این حرکت مشارکت دارد، توسط تغییر ناگهانی در بخش عرضی لوله­های شیشه ­ای کاملا پایدار شده است.
به­علاوه حجم­های اصلی نمونه در نزدیکی برآمدگی­ها، موجب کاهش مشارکت در جرم کل نمونه می_­گردد. بنابراین نزدیک برآمدگی­ها میزان نوسانات کاهش یافته و تغییرات کوچک در مکان­های برآمد­گی­ها تاثیری در حجم نمونه ندارد. شکل (۲-۷) جهت تعیین سطح ارتعاش انتخاب شده است. بنابراین احتمال یک ارتعاش بیضوی با یک رزونانس مبهم حذف می­گردد. به علاوه U شکل بودن سل، پر شدن و روش­های شستشو را آسان می­نماید و اجازه می­دهد اندازه ­گیری چگالی بر روی نمونه­های جاری انجام پذیرد. در یک ناحیه فرکانسی کوچک، حرکت نوسان­گر ممکن است توسط یک مدل ساده فنر توصیف شود.
شکل (۲-۷). ارتعاش نوسانگر
جرم کل m برابر است با m = m₀ + ?v که m₀ جرم ارتعاش کننده خالی است و ? چگالی نمونه و v حجم نمونه است که در این اندازه ­گیری مشارکت دارد. تصور کنید که برای جرم m ، یک ارتعاش بدون کاهش نوسان اجرا گردد (نیروی کشسانی cx و نیروی دینامیک mx در حال تعادل هستند). فرکانس ارتعاش کننده^[۱۹]، توسط رابطه زیر به دست می ­آید:
(۲-۱۴) ۲πf = =
که C ثابت کشسانی و m جرم کل می­باشد.
که از رابطه بالا می­توان چگالی نمونه، ? را بدست آورد :
(۲-۱۵) ? = AT² – B
T = 1/f (دوره نوسان^[۲۰])، A و B ثابت­هایی هستند که محتوی ?، m₀ و v می­باشند.
۲-۳-ترمودینامیک محلول ها
خواص ترمودینامیکی محلول­ها به دلایل زیر از اهمیت ویژه­ای برخوردار است:

1. 1. مطالعه خواص ترمودینامیکی به ویژه خواص اضافی، یک روش کمی برای اثبات اطلاعات موجود درباره ساختار مولکولی و نیروی بین مولکولی در مخلوط­های مایع است

1. 1. برای شناخت و طراحی وسایل صنعتی با دقت بیشتر

1. 1. برای تست مدل_­ها و نظریه­ های مربوط به محلول_­ها و بهبود نظریه­ های مربوط به آنها

1. 1. خواص ترمودینامیکی حلال_­ها برای تفسیر و تحقیق اثرات محیط روی واکنش_­های شیمیایی محلول­ها به­کار گرفته می_­شوند. در ضمن خواص حلال_­ها، برای کنترل فرآیندهای شیمیایی و صنعتی مانند پلیمریزاسیون نیز لازم می_­باشد ]۲۱[.