зважування

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

Масу об'єкта зважування визначають порівнянням його сили тяжіння з силою тяжіння заходів маси - гир. При зважування на звичайних Гірне вагах таке зіставлення здійснюється безпосередньо в момент зважування. При зважуванні на Гірне вагах з відліковими шкалами (напр., Равноплечних з трехпрізменним коромислом або двухпрізменних лаб. Вагах, циферблатних вагах загального призначення), а також на квадрантних, пружинних і електронних вагах маси об'єкта і гир порівнюють побічно по відліковим пристрою. Останнє градуируют за допомогою зразкових гир в одиницях маси при виготовленні, юстування (налагодження) або ремонті ваг.

Гирі характеризуються номінальною масою (зазвичай від 1 мг до 20 кг) і допускаються похибками, т. Е. Відхиленнями, що допускаються дійсного 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 та інших зважування вищої точності; 2-й - для аналогічних робіт високої точності; 3-й - для техн. аналізів підвищ. точності і зважування дорогоцінних металів і каменів; 4-й - для звичайних техн. аналізів; 5-й - для зважування 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 допускається для ваг відповідного класу точності. Гирі виготовляють у вигляді окремих заходів (поштучно) або наборів (важків) різної маси - міліграмових, грамових, кілограмових. Набори містять гирі, що утворюють зазвичай ряд, кратний 1,2,2 і 5 (напр., 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 перевірці постачають свідоцтвами із зазначенням похибки кожної гирі. Гирі різних класів точності виготовляють з різних матеріалів (напр., З нержавіючої немагнітної або вуглецевої сталі, алюмінію). Для усунення похибок при зважуванні гирі підганяють по масі в організаціях, що здійснюють їх ремонт та повірку.

ДОПУСКАЮТЬСЯ Відхилення МАС гир * (± МГ)

* Для гир, що знаходяться у вжитку, допустимі відхилення збільшуються в 2 рази.

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

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

При зважуванні на вагах загального призначення, технол., А також общелаб. вагах звичайної точності застосовують тільки метод простого зважування Згідно з ним, масу об'єкта зважування приймають рівною масі врівноважують його гир, показаннями по відліковий пристрій ваг або сумі алгебри мас врівноважують гир і свідчень у відліковий пристрій. Похибки гир, інструментальні похибки ваг, а також вплив навколишнього середовища та ін. Не враховуються.

Неоднакова точність при простому зважування на вагах разл. типів пояснюється тим, що в них присутні різні джерела інструментальної похибки. Наприклад, при зважуванні на двухпрізменних вагах відсутня похибка від неравноплечності коромисла (об'єкт і гирі знаходяться на одному плечі), яка відіграє важливу роль в простих равноплечних вагах з трехпрізменним коромислом. Найбільш висока точність досягається, якщо зміна маси об'єкта зважування або різницю мас двох порівнюваних тіл не перевищує меж вимірів по відліковий пристрій ваг, тому що при цьому виключаються багато джерел похибок зважування (напр., похибка гир). При такому різницевої зважування (відносить. Метод) відносить. Похибка приблизно в 10 разів менше, ніж при простому зважування на аналогічних вагах. Тому разностное зважування наиб. широко поширене в практиці хім. аналізу. Удосконалення ваг аналіт. групи (збільшення діапазону безпосереднього відліку показань ваг), і особливо створення електронних ваг вищих класів точності, сприяли подальшому розширенню сфери застосування різницевого зважування Його відносна похибка при роботі на Гірне аналітичних вагах 1-10% від верх. межі свідчень у відліковий шкалою, на електронних вагах 0,1-0,5%.

При роботі на Гірне вагах аналіт. групи, широко використовуваних для хімічних аналізів високої точності (напр., при полумікроаналізе з похибкою не більше 0,01-0,02 мг), метод простого зважування не приводить до задовільних результатів. Тому для виключення систематич. похибок застосовують більш трудомісткі і вимагають великих витрат часу методи точного зважування. При цьому відносна похибка зменшується приблизно в 2 рази, а при використанні кращих моделей електронних ваг похибки зважування не перевищують похибок, досягнутих при метрологічних дослідженнях (див. рис., крива 2).

Метод подвійного зважування (метод Гаусса) складається в повторному прямому зважування після перестановки об'єкта і гир з однієї чашки ваг на іншу. маса об'єкта , Де МА і М2 - результати двох прямих зважування. З огляду на, що М1-М2 -> 0, приймають М = 1/2 (M1 + М2). Методи заміщення - зважування на одному плечі (метод Борда) і компенсаційний, або нульовий (метод Менделєєва). За методом Борда об'єкт зважування після врівноваження його тарних вантажем (напр., Гирями нижчого класу точності) знімають з ваг і на чашку поміщають стільки гир відповідного класу, щоб привести ваги в початкове положення рівноваги. Масу об'єкта зважування визначають як алгебраїч. суму мас гир і свідчень за шкалою ваг.

Найпоширеніший метод точного зважування - метод Менделєєва: на одну чашку ваг поміщають гирі в кол-ве, що відповідає наиб. межі зважування, а на іншу - тарний вантаж, врівноважує гирі. Об'єкт зважування 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 і свідчень за шкалою ваг. Цей метод реалізований в двухпрізменних вагах.

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

= D в (1 / d г - l / dт), де d в, d ги d т - щільність соотвзвешіваніе повітря, гир (прийнята при повірці) і об'єкта зважування Напр., При різницевої зважування похибка може виникнути внаслідок зміни d вза час між першим і другим зважування Для виключення згаданої похибки вводять поправки (що особливо необхідно, якщо dт і d гзначітельно розрізняються), які зазвичай знаходять зі спец. таблиць або графіків.

При зважування 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, т. Е. Різниці між номінальним і дійсним значеннями ціни поділу, шкалу слід періодично контролювати без навантаження, при навантаженнях, рівних найбільшій межі зважування і 0,1 його значення, використовуючи ретельно повірені гирі. Малі зміни ціни поділу м. Б. усунені регулятором положення центра ваги коромисла; при великих змінах потрібно юстирування ваг. При виключенні осн. джерел систематич. похибки методами різницевого або точного зважування обчислюють наближену оцінку s стандартного відхилення за результатами двох і більше зважування і визначають поправку до їх середнього арифметичного значення.

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

Традиційні Гірне ваги аналітичної групи (насамперед мікро- і ультрамікровеси), а також общелаб. ваги підвищ. точності дуже чутливі до коливань і градиентам температури, повітряним потокам, вібраціям і т. п. Тому гирі і об'єкти зважування повинні мати температуру, можливо більш близьку до температури в вітрині ваг, для чого витримуються в ній перед вимірами. У вітринах ваг не рекомендується розміщувати поглиначі вологи. Приміщення для точного зважування на всіх вагах зазначених типів повинні висвітлюватися люмінесцентними лампами або спеціальними світильниками з теплоотводом, а також за допомогою терморегулятора та обладнуватися кондиціонерами (зазвичай температура 20 ° С при добових коливаннях її не більше ± у 2 ° С; електронні ваги можуть експлуатуватися при більш значить , перепадах температур).

Літ .: 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 зважування Г., Лабораторні ваги, М., 1979; Вимірювання маси, об'єму і щільності, М., 1981 © С. С. Щедровицький.