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Operating instructions Bedienungsanleitung Mode d’emploi Instrucciones de manejo Istruzioni per l’uso Density determination kit for Excellence XP/XS precision balances Dichtebestimmungskit zu Excellence XP/XS Präzisions-Waagen Kit pour la détermination de la masse volumique pour balances de précision Excellence XP/XS Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence Página 45 Español Pagina 59 Italiano Page 31 Deutsch Seite 17 Français Page 3 English Kit per la determinazione della densità per bilance di precisione XP/XS Excellence F F Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 45 Indíce 1 1.1 1.2 2 3 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.2 5.3 6 6.1 6.2 6.3 Introducción ............................................................................................................... Lo primero .................................................................................................................. Material suministrado .................................................................................................. Preparación de la balanza para determinar densidades ............................................... Principio de la determinación de densidades ............................................................... Determinación de la densidad de sólidos .................................................................... Principios ................................................................................................................... Realización de la determinación de densidades de sólidos .............................................. Mejora de la exactitud del resultado .............................................................................. Determinación de la densidad de líquidos ................................................................... Principios ................................................................................................................... Realización de la determinación de densidades de líquidos ............................................. Mejora de la exactitud del resultado .............................................................................. Informaciones adicionales .......................................................................................... Factores de influencia .................................................................................................. Tablas de densidades para agua destilada .................................................................... Tablas de densidades para etanol ................................................................................. 1 Introducción 1.1 Lo primero 45 45 46 47 49 49 49 50 52 52 52 53 55 55 55 57 58 Preste atención y observe todas las advertencias de seguridad contenidas en las instrucciones de manejo de su balanza. Español Le agradecemos que haya adquirido el conjunto de determinar densidades para su METTLER TOLEDO balanza. Con ayuda de este conjunto puede Vd. utilizar su balanza para medir la densidad de sólidos y líquidos. Estas instrucciones describen cómo trabajar con el conjunto para determinar densidades. Las informaciones sobre el manejo de su balanza se encuentran en las instrucciones de manejo generales que ha recibido Vd. con la balanza. Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 46 1.2 Material suministrado El conjunto para determinar densidades de sólidos contiene las partes individuales expuestas en la ilustración de abajo (1–12). Para determinar densidades de líquidos necesita, además de este conjunto, el cuerpo de desplazamiento de 10 ml (210260), que también aparece en la ilustración (13). El cuerpo de desplazamiento (210672) y el termómetro de precisión sin soporte (11132685) también están disponibles en versión certificada. 11132680 Balanzas de precisión XP/XS Excellence 1 2 5 6 3 4 8 7 210260 13 9 10 1 Plataforma 11 12 8 Platillo 2 Pesa de ajuste pequeña, color: blanco (0.1 mg) 9 Cesta para sólidos sumergidos 3 Pesa de ajuste grande, acero cromado (1 mg) 10 Cesta para sólidos flotantes 4 Tornillo 11 Termómetro de precisión* y soporte, 5 Pescante * versión certificada (11132685) 6 Vaso de 80 mm Ø 12 Humectante 7 Vaso de 60 mm Ø 13 Cuerpo de desplazamiento de 10 ml (210260), versión certificada (210672) Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 47 Embalaje 7 11 9 2 3 12 5 10 4 6 1 2 8 Preparación de la balanza para determinar densidades Este capítulo describe cómo adapta Vd. su balanza a la determinación de densidades en un tiempo mínimo. La última ilustración de la página siguiente muestra la balanza preparada para la determinación de densidades. • Retire – En balanzas de 0.1 mg, el plato de pesada y el corta-aires anular. – En balanzas de 1 mg, el plato de pesada y su soporte de la cámara de pesada. • Monte la pesa de ajuste correspondiente (2 ó 3), según la ilustración, en el estribo (5) con el tornillo (4). Atención: Compruebe que el tornillo está totalmente apretado para garantizar una buena conexión a masa. Español • Montaje de la pesa de ajuste – Pesa pequeña, color: blanco (2) para balanzas de 0.1 mg – Pesa grande, acero cromado (3) para balanzas de 1 mg Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 48 • Coloque el pescante con la pesa de ajuste montada sobre el cono de pesada. • Ponga la plataforma (1) sobre la placa de fondo y encájela en las dos levas. • Gire el pescante (5) de manera que esté orientado hacia la plataforma (1), según la ilustración. Atención: El pescante no debe tocar la plataforma en ningún caso. • Ponga el platillo (8) sobre la plataforma (1). Si ha apagado su balanza y la ha cortado de la red de alimentación, sólo podrá encenderla de nuevo sin la cesta (como ilustrado arriba). Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 49 3 Principio de la determinación de densidades La densidad ρ es la relación entre masa m y volumen V: ρ= m V La unidad prescrita según el sistema internacional de unidades para la densidad es kg/m3. Sin embargo, para fines de laboratorio es más adecuada la unidad g/cm3. Las determinaciones de densidad se realizan a menudo según el «principio de Arquímedes», que también se aplica en el conjunto de determinar densidades para las balanzas. Según este principio cualquier cuerpo sumergido en un líquido pierde tanto peso como pesa el volumen de líquido por él desplazado. El procedimiento para determinar densidades según el «principio de Arquímedes» depende de que se trate de la densidad de sólidos o de líquidos. 4 Determinación de la densidad de sólidos 4.1 Principios La densidad de un sólido se determina con ayuda de un líquido, cuya densidad ρ0 es conocida (como líquidos auxiliares se utilizan generalmente agua destilada o etanol). El sólido se pesa una vez en aire (A) y luego en el líquido auxiliar (B). A partir de las dos pesadas se puede calcular la densidad ρ en la forma siguiente: ρ = Densidad de la muestra A (ρ0 - ρL)+ ρL A = Peso de la muestra en aire Densidad: ρ = A-B A-B α ρ -ρ 0 L = = = = Peso de la muestra en el líquido auxiliar Densidad del líquido auxiliar Densidad del aire (0.0012 g/cm3) Factor de corrección de la balanza (0.99985), teniendo en cuenta el empuje del aire de la pesa de ajuste. Español Volumen: V = B ρ0 ρL α Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 50 4.2 Realización de la determinación de densidades de sólidos Nota: Estas instrucciones describen los trabajos con el conjunto de determinación de densidades y explican el procedimiento para realizar una determinación manual de densidades. Encontrará más información acerca de la utilización de su balanza en manual de instrucciones que se entregan junto con la balanza. En ellas se explica, por ejemplo, cómo se trabaja con el software de determinación de densidades integrado en la balanza. Para determinar la densidad de sólidos utilice el vaso bajo (7) y una de las dos cestitas para sólidos sumergidos (9) o flotantes (10). Prepare la balanza para determinar densidades (plataforma, pescante y platillo), tal como se explica en el capítulo 2. Suspenda el termómetro suministrado (11) del borde del vaso bajo (7). Ponga el vaso en el platillo y llénelo de líquido auxiliar (cuya densidad ρ0 es conocida, generalmente agua destilada o etanol). Añada el líquido necesario para que el sólido quede cubierto, después de sumergido, por 1 cm de líquido como mínimo. Suspenda del pescante la cesta apropiada (9) ó (10) para sólidos sumergidos o flotantes (la ilustración de la izquierda muestra la cesta para sólidos sumergidos). Asegúrese de que no hay burbujas de aire adheridas a la parte sumergida de la cesta (elimine las que pueda haber moviendo la cesta o con un pincel fino). Cierre las ventanillas del corta-aires y tare. Coloque el sólido en uno de los dos platillos del pescante (5). Espere a que la indicación de peso de la balanza se estabilice (el detector de estabilidad se apaga) y anote el peso mostrado A (peso de la muestra en aire). Nota para modelos de 0.1 mg Para pesar en el aire coloque los sólidos de más de 20 gramos en la cápsula del extremo superior de la cesta (por encima de 20 gramos puede haber error por carga descentrada si se pesa sobre un brazo). Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 51 Retire el sólido de la cápsula, cierre las ventanillas del corta-aires y tare la balanza. Coloque después el sólido en la cesta (9). Asegúrese de no hay burbujas de aire adheridas al sólido (si las hay, quítelas con un pincel). Nota Para sólidos con una densidad inferior a 1 g/cm3 hay que utilizar la cesta para sólidos flotantes (10), que mantiene el cuerpo por debajo de la superficie del líquido auxiliar. Si el empuje del sólido es mayor que el peso de la cesta, hay que cargar ésta con un peso adicional en el platillo superior del pescante. Haga el tarado después de colocar el peso adicional e inicie de nuevo el proceso de determinación de la densidad pesando el sólido en el aire (A) y después en el líquido (B). Espere a que la balanza esté en equilibrio y anote el valor indicado B (peso de la muestra en el líquido auxiliar). Español Calcule ahora la densidad buscada ρ del sólido según fórmula precedente (capítulo 4.1). Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 52 4.3 Mejora de la exactitud del resultado Las indicaciones siguientes le ayudarán a mejorar la exactitud de los resultados en la determinación de densidades de sólidos. Temperatura Los sólidos son en general tan poco sensibles a las variaciones de temperatura que los cambios de densidad producidos son poco importantes. Sin embargo, dado que para determinar la densidad de sólidos según el «principio de Arquímedes» se trabaja con un líquido auxiliar, hay que tener en cuenta su temperatura, pues en los líquidos la temperatura tiene mayor influencia y origina cambios de densidad del orden de 0.1 a 1‰ por °C, con lo ya el tercer decimal del resultado resulta afectado. Para obtener resultados más precisos le recomendamos tener siempre en cuenta la temperatura del líquido auxiliar en cualquier determinación de densidad. Los valores correspondientes puede tomarlos de un libro de tablas. En el capítulo 6 encontrará tablas para agua destilada y etanol. Tensión superficial del líquido auxiliar Por adhesión del líquido auxiliar a los alambres de suspensión de la cesta se produce un aumento de peso aparente de hasta 3 mg. Puesto que durante ambas pesadas del sólido (en aire y en el líquido auxiliar) la cesta está sumergida en este último y se tara antes de cada medición, puede despreciarse el efecto del aumento de peso aparente. Para altas exigencias utilice varias gotas del humectante entregado (12). 5 Determinación de la densidad de líquidos 5.1 Principios La densidad de un líquido se determina con ayuda de un cuerpo de desplazamiento cuyo volumen es conocido, pesándolo una vez en aire y luego en el líquido cuya densidad se va a calcular. A partir de ambas pesadas se puede calcular la densidad ρ en la forma siguiente: Densidad: ρ = α A-B + ρL V Las balanzas electrónicas permiten la determinación de la densidad del “empuje” respecto del “peso del líquido desplazado” P (P = A–B) con lo que la fórmula anterior se simplifica: Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 53 P + ρL ρ= α V 5.2 ρ A B V ρL α = = = = = = Densidad del líquido Peso del cuerpo de desplazamiento en aire Peso del cuerpo de desplazamiento en el líquido Volumen del cuerpo de desplazamiento Densidad del aire (0.0012 g/cm3) Factor de corrección de la balanza (0.99985), teniendo en cuenta el empuje del aire de la pesa de ajuste. P = Peso del líqido desplazados (P = A–B). Realización de la determinación de densidades de líquidos Nota: Estas instrucciones describen los trabajos con el conjunto de determinación de densidades y explican el procedimiento para realizar una determinación manual de densidades. Encontrará más información acerca de la utilización de su balanza en el manual de instrucciones que se entrega junto con la balanza. En ellas se describe, por ejemplo, cómo se trabaja con el software de determinación de densidades integrado en la balanza. Para determinar la densidad de líquidos utilice el vaso alto (7) y el cuerpo de desplazamiento opcional (13). Prepare la balanza para determinar densidades (plataforma, pescante y platillo), tal como se explica en el capítulo 2. Español Ponga el vaso alto (7) vacío en el platillo y suspenda el termómetro suministrado (11) del borde del vaso. Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 54 Suspenda el cuerpo de desplazamiento (13) del pescante y asegúrese de que no toca el vaso ni el termómetro. Tare la balanza. Añada el líquido cuya densidad quiere determinar al vaso (hasta 1 cm por encima del ojete de suspensión del cuerpo de desplazamiento). Asegúrese de que no hay burbujas de aire adheridos al cuerpo de desplazamiento (si las hay, quítelas con un pincel). Espere a que la indicación de peso de la balanza se estabilice (detector de estabilidad apagado) y anote el valor indicado P (Peso del líqido desplazados). Calcule ahora la densidad buscada ρ del líquido (a la temperatura leída del termómetro), según fórmula precedente (capítulo 5.1). Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 55 5.3 Mejora de la exactitud del resultado Tolerancia de volumen del cuerpo de desplazamiento El cuerpo de desplazamiento opcional 210260, recomendado para determinar densidades de líquidos, satisface las exigencias de la norma de verificación alemana (EO 13–4, apartado 9.21). El volumen del cuerpo de desplazamiento 210260, incluida la mitad inferior del alambre de suspensión, está ajustado de modo que en la determinación de la densidad del agua con un temperatura de 20 °C se produce como máximo un error de ±0.0005 g/cm3. 6 Informaciones adicionales Este capítulo ofrece informaciones sobre los factores de influencia que pueden mermar la exactitud de los resultados de medida. Contiene también tablas de densidades para agua destilada y etanol. 6.1 Factores de influencia Además de temperatura, empuje del aire y tensión superficial del líquido, los factores siguientes pueden influir sobre los resultados de medida: – Profundidad de inmersión de la cesta o del cuerpo de desplazamiento – Burbujas de aire – Porosidad del sólido Profundidad de inmersión de la cesta o del cuerpo de desplazamiento El cuerpo de desplazamiento para determinar densidades de líquidos pende de un alambre de platino de 0.2 mm de diámetro. En el agua el alambre experimenta un empuje de 0.3 mg por cada 10 mm de profundidad de inmersión. La parte sumergida de las cestas para determinar densidades de sólidos está formada por 2 alambres de 0.7 mm de diámetro, por lo que con una densidad de líquido de 1 se origina un empuje de unos 0.4 mg por mililitro de profundidad de inmersión. Durante la pesada del sólido en aire la cesta permanece sumergida a profundidad constante. Por tanto la fuerza de empuje en el cesta permanece también constante, pudiéndose despreciar. Pero es importante que no cambie el nivel del líquido entre las pesadas (la variación del nivel del líquido por la inmersión del sólido es generalmente insignificante). Español Ejemplo: Si el líquido se encuentra 10 mm por encima del ojete de suspensión, quedan sumergidos unos 40 mm de alambre, por lo que con densidades próximas a 1 se origina un empuje de 1.2 mg. Pero si dividimos el empuje por 10 cm3 (= volumen del cuerpo de desplazamiento) el error del resultado se hace despreciable y no necesita corrección. Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 56 Burbujas de aire Cuando se trata de líquidos difíciles de humectar (p. ej. agua sin humectante) es posible que en las partes sumergidas (sólido, cuerpo de desplazamiento, cesta) queden adheridas burbujas que produzcan un empuje e influyan sobre el resultado. Una burbuja con un diámetro de 1 mm produce un empuje de 0.5 mg, mientras que otra de 2 mm de diámetro origina ya un empuje de 4 mg. Para evitar las burbujas de aire se recomienda adoptar las siguientes precauciones: – Desengrasar los sólidos resistentes a los disolventes – Limpiar periódicamente cestas y cuerpos de desplazamiento, no tocar la parte a sumergir con las manos – Sacudir ligeramente cestas y cuerpos de desplazamiento para desprender las burbujas de aire que puedan tener. – Quitar las burbujas fuertemente adheridas con un pincel fino – Utilizar el humectante suministrado u otro comercial, o bien líquidos orgánicos (la variación de densidad del agua destilada por la adición de humectante se puede despreciar). Porosidad del sólido Al sumergir cuerpos porosos en líquido no se expulsa normalmente todo el aire de los poros. Ello ocasiona errores por empuje, por lo que la densidad de los cuerpos porosos sólo se puede determinar de forma aproximada. Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 57 T/°C Tablas de densidades para agua destilada 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10. 0.99973 0.99972 0.99971 0.99970 0.99969 0.99968 0.99967 0.99966 0.99965 0.99964 11. 0.99963 0.99962 0.99961 0.99960 0.99959 0.99958 0.99957 0.99956 0.99955 0.99954 12. 0.99953 0.99951 0.99950 0.99949 0.99948 0.99947 0.99946 0.99944 0.99943 0.99942 13. 0.99941 0.99939 0.99938 0.99937 0.99935 0.99934 0.99933 0.99931 0.99930 0.99929 14. 0.99927 0.99926 0.99924 0.99923 0.99922 0.99920 0.99919 0.99917 0.99916 0.99914 15. 0.99913 0.99911 0.99910 0.99908 0.99907 0.99905 0.99904 0.99902 0.99900 0.99899 16. 0.99897 0.99896 0.99894 0.99892 0.99891 0.99889 0.99887 0.99885 0.99884 0.99882 17. 0.99880 0.99879 0.99877 0.99875 0.99873 0.99871 0.99870 0.99868 0.99866 0.99864 18. 0.99862 0.99860 0.99859 0.99857 0.99855 0.99853 0.99851 0.99849 0.99847 0.99845 19. 0.99843 0.99841 0.99839 0.99837 0.99835 0.99833 0.99831 0.99829 0.99827 0.99825 20. 0.99823 0.99821 0.99819 0.99817 0.99815 0.99813 0.99811 0.99808 0.99806 0.99804 21. 0.99802 0.99800 0.99798 0.99795 0.99793 0.99791 0.99789 0.99786 0.99784 0.99782 22. 0.99780 0.99777 0.99775 0.99773 0.99771 0.99768 0.99766 0.99764 0.99761 0.99759 23. 0.99756 0.99754 0.99752 0.99749 0.99747 0.99744 0.99742 0.99740 0.99737 0.99735 24. 0.99732 0.99730 0.99727 0.99725 0.99722 0.99720 0.99717 0.99715 0.99712 0.99710 25. 0.99707 0.99704 0.99702 0.99699 0.99697 0.99694 0.99691 0.99689 0.99686 0.99684 26. 0.99681 0.99678 0.99676 0.99673 0.99670 0.99668 0.99665 0.99662 0.99659 0.99657 27. 0.99654 0.99651 0.99648 0.99646 0.99643 0.99640 0.99637 0.99634 0.99632 0.99629 28. 0.99626 0.99623 0.99620 0.99617 0.99614 0.99612 0.99609 0.99606 0.99603 0.99600 29. 0.99597 0.99594 0.99591 0.99588 0.99585 0.99582 0.99579 0.99576 0.99573 0.99570 30. 0.99567 0.99564 0.99561 0.99558 0.99555 0.99552 0.99549 0.99546 0.99543 0.99540 Español 6.2 Conjunto de determinación de densidades para balanzas de precisión XP/XS Excellence 58 6.3 T/°C Tablas de densidades para etanol 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10. 0.79784 0.79775 0.79767 0.79758 0.79750 0.79741 0.79733 0.79725 0.79716 0.79708 11. 0.79699 0.79691 0.79682 0.79674 0.79665 0.79657 0.79648 0.79640 0.79631 0.79623 12. 0.79614 0.79606 0.79598 0.79589 0.79581 0.79572 0.79564 0.79555 0.79547 0.79538 13. 0.79530 0.79521 0.79513 0.79504 0.79496 0.79487 0.79479 0.79470 0.79462 0.79453 14. 0.79445 0.79436 0.79428 0.79419 0.79411 0.79402 0.79394 0.79385 0.79377 0.79368 15. 0.79360 0.79352 0.79343 0.79335 0.79326 0.79318 0.79309 0.79301 0.79292 0.79284 16. 0.79275 0.79267 0.79258 0.79250 0.79241 0.79232 0.79224 0.79215 0.79207 0.79198 17. 0.79190 0.79181 0.79173 0.79164 0.79156 0.79147 0.79139 0.79130 0.79122 0.79113 18. 0.79105 0.79096 0.79088 0.79079 0.79071 0.79062 0.79054 0.79045 0.79037 0.79028 19. 0.79020 0.79011 0.79002 0.78994 0.78985 0.78977 0.78968 0.78960 0.78951 0.78943 20. 0.78934 0.78926 0.78917 0.78909 0.78900 0.78892 0.78883 0.78874 0.78866 0.78857 21. 0.78849 0.78840 0.78832 0.78823 0.78815 0.78806 0.78797 0.78789 0.78780 0.78772 22. 0.78763 0.78755 0.78746 0.78738 0.78729 0.78720 0.78712 0.78703 0.78695 0.78686 23. 0.78678 0.78669 0.78660 0.78652 0.78643 0.78635 0.78626 0.78618 0.78609 0.78600 24. 0.78592 0.78583 0.78575 0.78566 0.78558 0.78549 0.78540 0.78532 0.78523 0.78515 25. 0.78506 0.78497 0.78489 0.78480 0.78472 0.78463 0.78454 0.78446 0.78437 0.78429 26. 0.78420 0.78411 0.78403 0.78394 0.78386 0.78377 0.78368 0.78360 0.78351 0.78343 27. 0.78334 0.78325 0.78317 0.78308 0.78299 0.78291 0.78282 0.78274 0.78265 0.78256 28. 0.78248 0.78239 0.78230 0.78222 0.78213 0.78205 0.78196 0.78187 0.78179 0.78170 29. 0.78161 0.78153 0.78144 0.78136 0.78127 0.78118 0.78110 0.78101 0.78092 0.78084 30. 0.78075 0.78066 0.78058 0.78049 0.78040 0.78032 0.78023 0.78014 0.78006 0.77997 Valor de densidad de C2H5OH según el “American Institute of Physics Handbook”. 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