Yoğunluk Ölçümü Hakkında Bilinmesi Gerekenler
Yoğunluk Ölçümü Hakkında Bilinmesi Gerekenler
Yoğunluk ölçüm tekniğine geçmeden önce birkaç terimi açıklamakta fayda var.
Yoğunluk, belirli bir sıcaklık ve basınç altında birim hacimdeki madde miktarı olarak ifade edilir. ρ veya d sembolleri ile ifade edilen yoğunluk, maddenin karakteristik özelliklerinden biridir. En yaygın bilinen ve kullanılan birimi; g/cm3 dür. Bunun yanında; kg/m3, kg/l, g/dm3, pound/galon da sıkça kullanılmaktadır.
Vizkozite ile çok sık karıştırılsa da ikisi farklı ifadelerdir. Yoğunluk, ürünün kıvamını ifade ederken; viskozite akışkanlığı konusunda fikir vermektedir.
Yoğunluğun formülü;
ρ = m / v
Spesifik Gravite veya Özgül ağırlık; Maddenin yoğunluğunun suyun yoğunluğuna oranı olarak tanımlanır. SG sembolü ile bilinen özgül ağırlığın birimi yoktur. Özgül ağırlığı 1’den küçük olan maddeler sudan hafif, 1’den büyük maddelerden suya göre ağırdır, şeklinde yorum yapılabilir.
Özgül ağırlığın formülü;
SG = ρmadde / ρsu
Analiz sertifikası hazırlarken veya sonuç kıyaslarken SG ile birlikte yazılan rakamlara dikkat edilmesinde fayda vardır. Bazı analiz sertifikalarında; SG’nin yanında SG20/4, SG20/20 rakamlar da yazar. Bu rakamlar, Özgül ağırlık hesaplanırken, maddenin ve suyun yoğunluğunun kaç derecede ölçülmesi gerektiğini ifade ederler.
Gerçek Yoğunluk (True Density); Vakumdaki yoğunluk olarak da bilinir. Havanın kaldırma kuvvetinin etkisi yoktur, yer çekiminden etkilenmez. Havanın yoğunluk değeri 0,0012g/cm3’tür. U-tüpü tekniği ile ölçüm yapan cihazlar, Vakumdaki Yoğunluk değerini verirler.
Görünür Yoğunluk (Apparent Density); Havadaki yoğunluk olarak da bilinir. Havanın yoğunluk değeri 0g/cm3’tür. Piknometre, hidrometre gibi aparatlar, Görünür Yoğunluk değerini verirler.
Yukarda bahsettiğimiz parametrelerin hepsi birbirinden farklıdır ve analiz sonuçları kıyaslanırken, mutlaka dikkat edilmelidir.
Yoğunluk Ölçüm Teknikleri
Piknometre; cam veya metalden yapılan, silindir şeklinde armudi yapıda olan kapaklı yoğunluk ölçmede kullanılan aparatlardır. Sabit tartıma getirilmiş piknometre, boşken hassas terazi de tartılır, yoğunluğu ölçülecek olan belli bir sıcaklığa getirilmiş madde, piknometreye doldurulur ve tekrar tartılır. İki tartım arasındaki fark, piknometrenin hacmine bölünerek; yoğunluk değeri hesaplanır.
Piknometre ile yapılan ölçüm sonuçları; düzgün dolum yapılmadıysa, terazi doğru ölçmüyorsa, numunenin sıcaklığı ölçüm sıcaklığa ayarlanmışsa gibi sayabileceğimiz birçok nedenden dolayı güvenilir sonuçlar vermemektedir.
Hidrometre; camdan yapılmış yoğunluk ölçme aparatlarıdır. Hidrometre, mezüre doldurulmuş maddenin içerisine daldırılır, hidrometre madde içerisinde yüzerken, üzerindeki dereceli kısımdan yoğunluk değeri okunur.
Hidrometrede, alttan okuma üstten okuma sorunları yaşanmaktadır. 100ml den fazla maddeye ihtiyaç duyulduğundan maddenin, ölçüm sıcaklığına ısıtılması veya soğutulması çok zordur ve uzun zaman alır.
Terazi Yoğunluk Kiti; zaman zaman sıvıların yoğunluğunun tespitinde kullanılsa da, asıl kullanım amacı katı maddelerin yoğunluğunun tespitidir. Madde önce havada iken tartılır ve daha sonra aynı madde içinde su olan büyük bir kaba daldırılır. Bu iki ölçüm, maddenin yer çekimini tanımlamak için karşılaştırılır ve formüle edilir.
Titreşimli U-tüpü; madde dijital yoğunluk ölçerlerin içerisine monte edilmiş U şeklindeki cam tüplere doldurulur, cihaz tüpü titreşime zorlar, elde edilen titreşim sayısıdan yoğunluk değeri hesaplanır. Maddenin yoğunluğu hesaplanırken, havanın ve saf suyun titreşim sayıları referans alınır.
Yoğunluk ölçümü için 1-2ml madde yeterli olduğundan, maddenin termostatize edilmesi çok kolay ve hızlıdır ve cihazlar ±0,000001g/cm3 ‘e kadar çözünürlüğüne sahiptir.
1-2 dakika gibi kısa bir sürede maddenin yoğunluk ve yoğunluğa bağlı olarak hesaplanmış diğer parametrelerini ekranda görebilirsiniz.
Dijital yoğunlukölçerler, yoğunluk ve Özgül ağırlık gibi parametreleri ekranlarında gösterebildiği gibi; ikili karışımların konsantrasyonlarına bakılmasına da olanak sağlar.
Dijital yoğunluk ölçerler ile, yaygın olarak bilinen “hava kabarcıksız, partikülsüz sıvıların yoğunluğu ölçülebilir” teorisinin aksine, hücreyi tıkamayacak büyüklükte partikül içeren ve/veya hava kabarcığı olan sıvıların, enjekte edilebilen her türlü maddenin yoğunluğu ölçülebilir. Burada, ölçülen maddenin ve temizleme kimyasalının içerisinde cama zarar verecek kimyasallar olmamasına dikkat edilmelidir.
Müge Kalkan
Şubat 2024