Ud2 na1 i na2 densitat

Crèdit 6:
Instrumentació i control de processos químics
UD 2. Variables del Procés.
NA 1 i NA2.
Variables del procés i Instruments de mesura. DENSITAT
CFGM Operacions de Fabricació i Productes
Farmacèutics
Curs: 2012-13
Professora: Anna Gallardo
CFGM Operacions de Fabricació i Productes
Farmacèutics
Curs: 2012-13
Professora: Anna Gallardo

22
DETERMINACIONS FÍSICO-QUÍMIQUES
1. Necessitats de les determinacions físico-químiques
Cada dia es fa més necessari i en molts casos imprescindible, el
control de totes les matèries que intervenen en un procés de
fabricació industrial.
Aquest control es porta a terme a 3 nivells diferents:
 Matèries primeres
 Productes en fases específiques d’elaboració
 Producte acabat

33
 El control de qualitat que s’exigeix a un producte elaborat,
imposa una vigilància estricta del procés de fabricació, amb
freqüència són moltes les propietats que interessa conèixer i
que s’han de mesurar.
Quines propietats s’han de determinar?
 Dependrà del destí del producte
 De les exigències del mercat
 Del temps que ha de romandre emmagatzemat
 Etc.

44
2. Determinacions físico-químiques
Podem agrupar les diferents determinacions segons l’estat físic del producte de
la següent manera:
Productes sòlids:
Densitat
Punt de fusió
Solubilitat en diferents dissolvents
Contingut d’humitat
Estructura cristal·lina
Resistència mecànica
Propietats magnètiques
Productes líquids:
Composició
Grau de puresa
Humitat relativa
Poder d’absorció
Productes gasosos:
Concentració
Densitat
Viscositat
Tensió superficial
Punt d’ebullició
Punt de congelació
Calors latents
Acidesa o alcalinitat

55
La realització pràctica de la majoria
d’aquestes determinacions està
normalitzada, així com la forma en què s’han
d’expressar els resultats per facilitar l’estudi
comparatiu i estadístic.

66
Les determinacions que estudiarem seran:
 Densitat
 Pressió
 Calor i temperatura
 Viscositat
 Tensió superficial
 Cabal
 Nivell

7
DENSITAT
 La densitat d’un cos es defineix com la seva massa per unitat de volum.
 S’expressa normalment en g/cm3
o (Kg/m3
)
 La densitat varia amb la temperatura i la pressió (en els gasos),
per tant s’expressa amb un valor base de temperatura:
 que en líquids sol ser de 0ºC o de 15ºC
 i en gasos de 0ºc
per a un valor estàndard de pressió
 que en els gasos és d’una atmosfera (1 Atm)
En general, en augmentar la temperatura disminueix la densitat de
qualsevol substància i
en els gasos, a més a més, en augmentar la pressió augmenta la
densitat

88
DENSITAT
 El pes específic és el pes del fluid o sòlid per unitat del volum,
per tant entre el pes específic i la densitat existirà la relació:
Pes específic = P = m *g = Densitat *g
V V
Sent g l’acceleració produïda per la gravetat.

99
DENSITAT
Entre els diferents mètodes de mesura de densitat es poden citar els següents:
 Per a sòlids:
 Amb balança i proveta
 Balança hidrostàtica
 Amb picnòmetres: Sòlids pulverulent
 Per a líquids:
 Amb picnòmetre
 Amb balança Mohr-westphal
 Amb immersor
 Amb densímetres
 Amb aeròmetres
 Per a gasos:
 Amb balança i balons per a gasos

1010
DENSITATD’ALGUNSCOMPOSTOS

1111
MESURA DENSITAT DE SÒLIDS
Es basa en el principi d’Arquímedes:
Sobre qualsevol cos insoluble, total o parcialment submergit en un fluid
(líquid o gas) actua una força vertical (empenyiment) que l’empeny cap
amunt, i és igual al pes del fluid que desallotja, és a dir, al pes del fluid
desplaçat en submergir-hi el cos.
http://www.youtube.com/watch?v=n3A5MK6lDpg

1212
1. Amb balança i proveta:
És una aplicació directa del principi d’Arquímedes.
 Amb la balança s’obté la massa del cos
 i els seu volum es mesura per l’aigua desallotjada d’una
proveta graduada.

1313
2. Amb balança hidrostàtica:
 Disposa d’uns ganxents sota els platets que permeten suspendre
un cos per a sotmetre’l a l’empeny d’Arquímides dintre d’una
proveta graduada plena d’aigua.

1414
2. Amb balança hidrostàtica: Exemple: assaig amb pedra caliça
Primer pas:
- es col·loca una tara arbitrària en el platet de l’esquerra (sorra, perdigons..)
- De l’altra platet es penja la pedra pendent d’un fil finíssim lligat al ganxet.
- S’equilibra amb peses i obtenim Massa= m1
Segon pas:
- Es despenja el cos del platet i s’afegeixen peses per restablir l’equilibri. S’obté el total de
peses = m2
Massa del cos = m2 - m1
Tercer pas:
- Es torna a penjar el cos però introduint-lo en aigua, per restablir l’empenyiment
d’Arquímides. S’obtenen les peses totals = m3
Empenyiment d’arquímides = Volum del cos = massa de l’aigua desallotjada= m3 - m1

1515
2. Amb balança hidrostàtica:
Exemple: assaig amb pedra caliça
1)
2)
3)

La densitat absoluta d’un cos és quantes vegades és més dens el cos
que l’aigua.
Per exemple:
=50
=5
=50 = 10 = 10 vegades més dens que l’aigua. Tindrà les mateixes unitats
5 1 per exemple: g/cm3

1717
MESURA DENSITAT ABSOLUTA
Amb picnòmetre:
 Tenint en compte que el volum és sempre el mateix
 i que a partir de la definició de densitat:
sent:
mmostra: massa de la mostra continguda en el picnòmetre
ρmostra: densitat de la mostra continguda en el picnòmetre
maigua: massa d’aigua (o líquid de densitat coneguda) continguda en el picnòmetre
ρmostra
mostra
mostra
m
V =
ρaigua
aigua
aigua
m
V =
VV aiguamostra
=
ρρ aigua
aigua
mostra
mostra mm =
ρ
ρ
aigua
mostra
aigua
mostra
m
m =
m
m
aigua
mostra
aiguamostra
ρρ =

1818
MESURA DENSITAT ABSOLUTA
 Si considerem que la densitat absoluta de l’aigua a
Temperatura ambient és aproximadament de 1 g/cm3
Podem dir que:
m
m
aigua
mostra
aiguamostra
ρρ =
m
m
aigua
mostra
mostra
=ρ
1 g/cm3

1919
3. Amb picnòmetre:
És de gran utilitat per a productes pulverulents
com ciments, farines, sorra, etc.
- Es determina el volum del cos a l’ introduir-lo
en el picnòmetre pel pes de l’aigua que
desallotja.
- El tap és un tub de diamètre interior estret
per evitar l’evaporació del líquid i amb un
enrasament per efectuar les lectures amb
gran exactitud.

2020
3. Amb picnòmetre: assaig amb sorra fina
Primer pas:
- es col·loca una tara arbitrària en el platet de l’esquerra (sorra,
perdigons..)
- De l’altra platet es col·loca el sòlid i el picnòmetre enrasat amb aigua
destil·lada.
- S’equilibra amb peses necessàries i obtenim Massa= m1
Segon pas:
- Es treu el cos del platet i s’afegeixen peses per restablir l’equilibri.
S’obté el total de peses = m2
Massa del cos del sòlid = m2 - m1
Tercer pas:
- Es repeteix el primer pas, però amb el sòlid pulverulent introduït
dintre del picnòmetre. S’enrasa de nou i s’equilibra amb peses,
obtenim el total = m3Aigua vessada = Volum del cos = massa de l’aigua desallotjada= m3 - m1

2121
3. Amb picnòmetre:
assaig amb sorra fina
pesa
sòlid
Picnòmetre
amb aigua
peses
peses
Picnòmetre
amb aigua
Picnòmetre
amb aigua i
sòlid
A l’hora de treballar amb el
picnòmetre s’ha de tenir en compte:
- Realitzar més d’un assaig amb el
mateix material
- Pesar amb balança de precisió per
evitar errors.
- Si vessa líquid en el picnòmetre s’ha
d’eixugar amb paper de filtre abans de
pesar.

2222
MESURA DENSITAT DE LÍQUIDS
1. Amb picnòmetre:
Primer pas:
- Es pesa el picnòmetre buit i sec Massa= m1
Segon pas:
- Es pesa el picnòmetre enrasat amb aigua = m3
Tercer pas:
- Es pesa el picnòmetre enrasat amb el líquid problema = m2

23
2. Amb Volumenòmetre
 S’utilitzen picnòmetres de volum conegut, de manera
que queda automàticament determinat el volum.
 El pes s’obté per diferència: picnòmetre buit i ple pel
líquid mostra.
23

PRÀCTICA PICNÒMETRE
Determinació de la densitat d’un sòlid

2525
3. Amb balança Mohr-Westphal
És una balança especial amb un braç dividit en
10 parts iguals.
Consta de:
 una proveta,
 un flotador de vidre amb un termòmetre
 i una col·lecció de quatre peses,
cadascuna d’elles 10 vegades més petita
que l’anterior.
El valor del pes de cada pesa es
convencional i depèn de la seva posició en el
braç de la balança
1g/cm3
0,1g/cm3
0,01g/cm3
0,001g/cm3
1
101

26
3. Amb balança Mohr-Westphal
El procés de treball en aquesta balança és el següent:
1. Nivellació de la balança:
 col·locar la balança en posició fixa.
 Introduir l’immersor en la proveta amb aigua
destil·lada
 Col·locar la pesa P en posició 10(correspon a 1g)
 Fer coincidir l’indicador (fiel) mitjançant el cargol
de nivellació
2. Determinació de la densitat de la solució problema:
 Treure l’aigua de la proveta, eixugar-la i omplir-la
amb la dissolució mostra.
 Treure l’immersor i introduir-lo en la proveta
 Compensar l’empeny d’Arquimides de l’immersor
afegir peses fins que l’indicador el quedi
equilibrat.
 Efectuar la lectura de la densitat segons la posició
de les peses.
26

27
4. Amb Immersor
 És d’aplicació més recent.
 S’aprofita la facilitat de la pesada amb les balances digitals.
 S’utilitza per a determinar la densitat de líquids i el seu fonament està basat
en el principi d’acció i reacció de Newton.
Sempre que un cos exerceix una força sobre un altre,
aquest segon cos exerceix una força igual i de sentit
contrari sobre el primer.

28
4. Amb Immersor
 Es col·loca en la balança una proveta amb el líquid problema i es
tara.
 S’introdueix l’immersor en el líquid problema i es llegeix la massa: M1
 El balanç de forces és:
Pes - Empenyiment – Tensió = F resultant (força de reacció)
La Força resultant es manifesta en la balança quedant:
Com el pes és igual a la tensió de la corda  Empenyiment = Fr
Pimmersor = Empenyiment + Tensió  E = P – T
Pimmersor – Tensió = massa1 . gravetat
Empenyiment = Dlp .Vss .g
Vss = volumen de l’immersor es pot determinar prèviament en aigua, encara que normalment ja es coneix el seu volum.
Dlp = Densitat líquid problema
Dlp .Vss .g = M1 . g

29
Exemple càlcul de la densitat amb immersor:
Si introduïm un immersor de volum 10 ml en una proveta
prèviament tarada i ens dóna un pes de 9,65 g. Quina serà la
densitat del líquid problema?
DLP = 9,65 = 0,965 g/ml
10

30
5. Amb densímetres
 Són varetes flotadores buides, amb llast (lastre) de
perdigons de plom en la part inferior, en la part superior
té un llarg coll on es troba l’escala de mesura
(densitats).
 Es fonamenten en el principi d’Arquímides.
 No presenten gran precisió.
Es submergeix en el líquid i es llegeix directament sobre
l’escala la densitat.

31
5. Amb densímetres
Procediment:
 El líquid mostra s’introdueix en una proveta
transparent.
 El densímetre ha d’estar net i solament s’ha de
subjectar per sobre de l’escala.
 A l’ introduir-lo no s’ha de mullar més de 5mm
per sobre del punt de lectura, ja que si no, el
líquid adherit falsejaria el valor de mesura.
 Quan el densímetre ha arribat a l’equilibri i flota
lliurament, sense tocar les parets del recipient,
es llegeix:
 Des d’abaix  en el cas de líquids
transparents
 Des d’adalt  en el cas de líquids opacs

32
5. Amb densímetres
Hi ha densímetres graduats per a:
 Líquids més densos que l’aigua.
 Pesa-àcids, pesa-xarops, etc.
 Líquids menys densos que l’aigua:
 Pesa-èsters, pesa-alcohols, etc.
Quan més petita és la densitat d’un líquid, més s’enfonsa
en ell el densímetre.

33
6. Amb aeròmetres
 Tenen el mateix fonament que els densímetres,
però es distingeixen perquè en lloc de mesurar
densitats mesuren les concentracions de les
dissolucions on es submergeixen.
 Existeixen aeròmetres graduats segons diferents
característiques de mesura:
 Grau Baumé,
 alcohòmetres,
 Lactòmetres,
 oleòmetres
 etc.

34
a) Aeròmetre graduat en Graus Baumé:
 Per a líquids menys densos que l’aigua el punt
d’enrasament amb aigua destil·lada marca 10ºBé
 Per a líquids més densos que l’aigua el punt
d’enrasament amb aigua destil·lada marca 0ºBé
Es pot convertir graus Baumé en densitats i
viceversa mitjançant les següents fórmules:
ºBé

35

36

37

38
b) Alcohòmetre de Gay-Lussac
 S’utilitza per determinar la densitat de solucions
aquoses d’alcohol etílic.
 La lectura es dóna en graus alcohòlics que és el %
d’alcohol pur en volum en una dissolució
hidroalcohòlica.
 Estan calibrats a 20ºC
 És un aeròmetre centesimal.
% Volum/Volum

39
c) Lactòmetre
 Mesura la densitat de la llet.
 La seva escala està graduada segons Quevenne de 15º a 40º,
comprenent densitats entre 1,015 a 1,040 respectivament.

40
d) Oleòmetre
 Mesura la densitat de l’oli.
 La seva escala està graduada de 50 a 0º, comprenent
densitats des de 0,87 a 0,97 respectivament

41
e) Sacarímetre Brix
 És un aeròmetre graduat en graus Brix que correspon al % en
pes de sucre (sacarosa) a la temperatura de calibratge.
 Els graus Brix (símbol °Bx) mesuren el quocient total de
sacarosa dissolta en un líquid.
 Una solució de 25 °Bx:
 té 25 g de sacarosa per 100 g de dissolució
 o, dit d’una altra manera: hi ha 25 g de sacarosa i
75 g d’aigua en els 100 g de la dissolució.
En aquest exemple, el sacarímetre mesura fins a 60-70º
Hi ha taules que relaciona graus-densitat.

42
e) Sacarímetre Brix
 Es prefereix la utilització dels
refractòmetres ja que són més fàcils
de manejar que els aeròmetres en
escala de Brix.
 Els refractòmetres de temperatura
compensada eviten la dependència de
la temperatura i requereixen solament
una gota o dos de la mostra per fer la
lectura.

PRÀCTICA DENSÍMETRES
Determinació de diferents líquids.

44
MESURA DENSITAT DE GASOS
Amb balança i baló per a gasos
 Amb uns balons especials poden mesurar-se
densitats aproximades i amb relació a l’aire.
Procediment:
 Primerament s’obté:
 el volum del baló omplint-lo amb aigua
destil·lada
 i el seu pes omplint-lo d’aire
 Segon:
 Es dóna entrada al gas mantenint
obertes les dues claus per permetre
que surti l’aire interior i fins que les
pesades siguin constants.

45
MESURA DENSITAT DE GASOS
Densitat de referència de l’aireMg = Massa del gas
Vg = Volum del gas

46
Densitat de l’aigua a diferents Temperatures
Aigua sòlida
A més T
menys densitat

4747
Bibiografia
 Instrumentación y control. Antonio Creus Soler. Ed.
Marcombo S.A.
 Instrumentación y control de procesos industriales.
J.A. González López, J.I. Adiego y J.A. González de
la Vega. Ed.Tiempo real SA.

Ud2 na1 i na2 densitat

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a Ud2 na1 i na2 densitat

Semelhante a Ud2 na1 i na2 densitat (11)

Último

Último (8)

Ud2 na1 i na2 densitat

Notas do Editor