Katı ve sıvı hallerinde olan ham ve mamul ürünler için önemli bir kalite parametresi olan yoğunluk ölçümü çeşitli tekniklerle yapılmaktadır. Özellikle maddelerin işlenmeden önceki saflığının tespitinde önemli bir yer tutan yoğunluk ölçümü, ham maddeye yabancı bir maddenin karışıp karışmadığının tespitinde önem arz eder. Diğer taraftan yapılan bu çalışma ham maddenin homojenliğinin de anlaşılmasına yardımcı olmada etkilidir. İşlenen mamulden rastgele alınan numuneler teste tabi tutulur. Bu testlerin amacı kalitenin sürekliliğinin takip edilmesidir. Kalitenin takibi için yapılan rastgele numune seçimi işlemi en temel ve maliyet açısından en ucuz yöntemlerden biridir.
Yoğunluk testinin ucuz olmasını suyun kaldırma metodu kullanması ile özetleyebiliriz. Diğer bir değişle gravimetrik adı verilen ve suyun basit kaldırma kuvvetinden yararlanılan bu metot; kaldırma kuvveti tekniği, yer değiştirme prensibi ve piknometre metotlarının birleşiminden oluşmaktadır. Yoğunluk ölçümü için doğru ölçüm yani tartım yapılması son derece önemlidir. En basit ifadesi ile Arşimet ilkesine göre bir nesne bir sıvıya daldırıldığında sıvı tarafından bir kaldırma kuvvetine maruz kalır ve ayrıca nesne sıvıyı belli bir oranda yer değiştirir. Bu yer değiştirmenin hesaplanması nesnenin yoğunluğuna eşdeğerdir. Hesaplama işleminde nesnenin ağırlığı, yer değiştirilen sıvının hacmi ve sıvının yoğunluğu gibi değişkenler ele alınır.
Yoğunluk tespitinde kullanılan metotlar ve ayırt edici özellikleri
|
Metotlar |
Gravimetrik, Kaldırma Kuvveti |
Gravimetrik, Yer Değiştirme |
Piknometre |
Dijital Yoğunluk Ölçer |
 |
 |
 |
 |
|
|
Yoğunluk ölçümünde kullanılan sıvının bulunduğu kab platformun veya terazinin altında bulunur |
Yoğunluk ölçümünde kullanılan sıvının bulunduğu kab terazide durur |
Tanımlanmış bir hacme sahip olan kap |
Osilasyon tüp teknolojisi |
|
|
Kullanılabilir olduğu alanlar |
- Katı - Sıvı (kullanılacak cam kitin standart ağırlıkta olması gerekmekte) |
- Macunsu maddeler (gama küreleri) - Sıvılar (kullanılacak cam kitin standart ağırlıkta olması gerekmekte) - Katılar |
- Sıvılar, dağılımlar - Toz - Tanecikler |
- Sıvılar - Gazlar |
|
Avantajları |
- Hızlı işlem süreci - Numune büyüklüğü konusunda esneklik - Tartım cihazının kullanılıyor olması |
- Hızlı işlem süreci - Tartım cihazının kullanılıyor olması |
- Doğru metot - Tartım cihazının kullanılıyor olması |
- Hızlı işlem süreci - Peltier elemanları ile sıcaklığın kesin kontrolü - Otomatik yoğunlık ölçümü - Küçük numune hacimleri |
|
Dezavantajları |
- Sıcaklığa duyarlı olması - Numune çok dikkatli konuluyor olma gerekliliği |
- Sıcaklığa duyarlı olması - Geniş numune hacim gerekliliği |
- Sıcaklığa duyarlı olması - Zahmetli - Zaman alıcı olması - Hava kabarcıklarının giderilmesi gerekliliği |
- Yapışkan numunelerde viskozite düzeltmesi gerekliliği (modern cihazlarda mevut bir imkandır) |
Yoğunluğun hesaplanmasında kullanılan norm ve standartlar
ISO 1183-1: Plastikler — Hücresel olmayan plastiklerin yoğunluğunu belirleme metotları
OIML G 14: OIML'e göre yoğunluk ölçümü
ASTM-D-792: Yoğunluk ve Özgül Ağırlık Standardı için Standart Test Metotları
ISO 1183-1, 4 ondalık basamaklı bir analitik terazinin kullanılması gerektiğini belirtir.
Belirli bir hacimde bulunan partikül yani içerdiği parça sayısına bağlı olan ölçüm kütle yoğunluğuna karşılık gelmektedir. Yoğunluk özelliği gerçek dünyada bulunan tüm maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Ham ve mamul maddeler için yoğunluk ölçümü son derece önemli olan bir kalite parametresi olarak kullanılır. Yoğunluğun kesin olarak belirlenmesi amacıyla dikkate alınması gereken birçok parametre bulunmaktadır. Yoğunluk ölçümü için size tavsiye edebileceğimiz en önemli ölçü aletleri terazi ve yoğunluk kitidir.
Yoğunluk tespitinde yapılan en önemli hata, ölçüm esnasında ham maddenin ya da mamulün ıslanırlığının sınırlı olmasıdır. Diğer bir değişle yoğunluk işlemi yapıldığında numunenin ya da cihazın duvarları üzerinde yapışan hava kabarcıklarının bulunması, yapılan ölçümü riske atan en önemli etmendir. Hava kabarcıklarının sıfıra indirilmesi yapılan testin güvenirliğinin de bir göstergesidir. Aksi taktirde hava kabarcıklarının bulunması fazladan kaldırma kuvvetini oluşturur, bu olayda yoğunluk hesaplamasını bozar. Testi yapılan nesne ya da kabın duvarında bulunan herhangi bir hava kabarcığının 1 mm çağında olduğu varsayılırsa bu hava kabarcığı 0.5 mg’lık kaldırma kuvveti oluşturur. Yapılması gerekenler;
Yoğunluğu etkileyen etmenler
METTLER TOLEDO metodunun yoğunluk tespitinde kullanılması
Hassas teraziler içerisinde 1mg düzeyinde hassasiyete sahip terazilerin kullanılması ile bu çalışma yapılır. Hassasiyeti yüksek terazi üzerinde kullanılacak birkaç yoğunluk kiti ile sıvının kaldırma kuvveti birkaç basit adımda hesaplanır. Hesaplama sonrasında yoğunluk miligram düzeyinde yapıldığı için daha belirgin bir değerde elde edilmiş olur.
Bu yöntemin diğer yoğunluk tespiti için kullanılan metotlardan en büyük farklı hassas terazinin miligram düzeyinde ölçüm yapmasıdır. Bu metotta parçanın hacmi, ağırlığından bağımsız olarak belirlenir ve yapılan hesaplamalar sonucunda taşan sıvı hacmi ile ağırlık değerlerinin hesaplanması en güvenilir sonucun elde edilmesine yardımcı olur.
Yapılan bu işlemler hem basit hem de kolay olması açısından ön plana çıkar. Standart bir laboratuvar terazisine yoğunluk kitinin eklenmesi için özel ekipmanların, parçaların satın alınmasına ihtiyaç yoktur. Tam tersine düşük maliyetli birkaç yoğunluk kiti aksesuarlarının satın alınması hassas terazinizi yoğunluk tespitinde kullanılan bir araca dönüştürülmesine yardımcı olur. Kullanılacak yoğunluk kitine daha önceden hacmi bilinen bir cam eklenir ve standart ağırlıkta bulunan bu cam aparat içinde kullanacağınız sıvı ile numunelerin yoğunluğunu belirlenir.