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梅特勒使用实验室天平正确称重(三)受到那些物理因素影响称重

梅特勒使用实验室天平正确称重(一)安放电子天平位置
梅特勒使用实验室天平正确称重(二)天平操作
梅特勒使用实验室天平正确称重(四)电子天平技术术语
梅特勒使用实验室天平正确称重(三)受到那些物理因素影响称重
物理影响
如果称重显示屏不稳定,则称重结果将按同一方向缓慢漂移或者干脆显示错误值,这经常是由于不良物理影响所造成的。最常见的原因为:
称重校品的影响
周边区域对于天平的影响
称重校品增湿或减湿
带有静电电荷的称重校品或容器
磁性称重校品或容器

我们将详细介绍这些影响与造成这些影响的因素以及纠正措施。

温度
问题
称重校品的重量显示值按同一方向漂移。

可能原因
天平与电源连接的长度不足。

称重校品与周围环境之间存在温度梯度,导致沿称重容器出现气流。沿容器侧部流动的空气产生向上或向下力,从而导致称重结果错误。这种效应被称为动态浮力。这种效应在达到温度平衡之前不会消失。原理如下:冷性物体显示较重,暖性物体显示较轻。这种效应可导致多种问题出现,尤其是微量天平、半微量天平与超微量天平的称重结果出现差异。

示例
您可通过以下实验测试动态浮力:
对一只锥形或类似烧瓶进行称重,并记录重量。将这只烧瓶握在手中约一分钟,然后再次称重。由于烧瓶的温度升高并且出现温度梯度,因此烧瓶显示较轻。(您的手部出汗与此效应毫无关系。否则校品将看起来较重)。

纠正措施
不得对从干燥炉或冰箱中直接取出的校品称重
使称重校品温度与实验室或称重室温度一致
使用镊子夹持校品容器
不得将手放入称重室中
选择表面面积很小的校品容器

吸湿/蒸发
问题
称重校品的重量显示值按同一方向持续漂移。
可能原因
您测量的是挥发性物质的损耗重量(如:水蒸发)或者是吸湿称重校品的增加重量(大气增湿)。

示例
您可以使用酒精或者硅胶复制此效应。

纠正措施
使用洁净并且干燥的称重容器,并且避免秤盘积聚灰尘或者出现水滴。使用具有窄颈的容器并且安装盖子或塞子。
对于具有圆形底座的烧瓶,不得使用软木塞或者纸板支承物。这两者可增加或者损耗大量水分。在此方面,三角形金属支架或者Excellence 与 Excellence Plus 系列天平的“易巧称量组件”适中。

静电
问题
每次称重显示不同的称重结果。重量显示值不稳定。
称重结果的可重复性差。

可能原因
您的称重容器或者校品已带有静电电荷。玻璃、塑料、粉末或者颗粒物质等低导电率材料无法或者仅可以非常缓慢地(若干小时)将静电电荷排除。这种放电现象主要是在搬运或者运输容器或材料过程中通过搅拌或者摩擦产生的。
低于40%相对湿度的干燥空气会增加出现这种效应的风险。

称重误差通过作用于称重校品与环境之间的静电力而产生。这些静电电荷可由微量天平、半微量天平和分析天平测量,并且引发上述称重误差。

示例
一只由呢绒轻微摩擦的干净玻璃或塑料容器非常明显地显示出了这种效应。

纠正措施
增加大气湿度
静电放电是冬季在供暖房间内所出现的尤为明显的一种问题。在带有空调的房间内,通过设置空调从而增加湿度(相对湿度为45%至60%)会有所帮助。
屏蔽静电力
将称重容器放在金属容器内。
使用其他称重容器
塑料与玻璃放电快速,因此不适合。金属是较好的材料。
使用防静电枪。
不过,这些市面有售的产品并非在所有情况下均有效。
使用梅特勒-托利多所提供的外部或内部防静电工具包。
注:不得始终打磨天平与秤盘。所有梅特勒-托利多出品的带有三针脚电源插头的天平均自动打磨。

提示:“易巧称量篮”去皮重容器支架具有优异的消除静电的功能,因此可有效防止试管与试杯所出现的问题。

磁性
问题
称重校品的重量取决于其在秤盘上的位置。称重结果的可重复性差。不过显示值一直保持稳定。

可能原因
您正在对一个磁性材料称重。磁性与磁导物体施加互相吸引力。所产生的其他力被错误解释为载荷。
几乎所有由铁(钢)制成的物体对磁力高度导磁(铁磁)。

纠正措施
如果可能,将称重校品放置在由 μ磁性合金薄膜等物质制成的容器中消除磁力。由于磁力随着距离的增加而减小,因此可通过使用一个非磁性支架(如:烧杯、铝质支架)将校品进一步远离秤盘。可通过使用一个挂钩实现相同效应。这种“低于天平”设置为大多数梅特勒-托利多微量天平、半微量天平、分析天平与精密天平的标准型内置设置。梅特勒-托利多尽可能地使用非磁性材料将这种效应减小至最低程度。

提示:如想使用精密天平测量具有平均尺寸与较大尺寸的磁铁时,我们建议您使用“MPS 秤盘”(磁性防护系统)。对于分析天平而言,我们建议使用一个三角形支架,这将增加磁铁与秤盘的间距。对于 Excellence 与 Excellence Plus 系列中的天平而言,我们提供用于此目的的专用“ErgoClips”。

静态浮力
效应
在空气与真空中进行称重的称重校品并非具有相同的重量。
原因:“物体所减少的重量等于其所取代介质的重量”(阿基米德原理)。这一原理解释了之所以船只漂浮,气球升空以及校品重量受大气压力影响的原因。

示例
如果我们将一个 100 克重的校准砝码放置在一个杠杆式天平上的烧杯中,然后向位于另一个秤盘上的相同烧杯内加水,直至称重杠杆处于平衡状态,则在空气中称重的两个称重校品具有相同重量。

然后如果我们使用一个钟形玻璃罩将杠杆式天平封闭,并且在其内部生成真空,则称重杠杆将会向有水的一侧倾斜,这是因为由于体积较大,水将替换较多的空气,因此经受较大的浮力。在真空中,不存在任何浮力。因此在真空中,右侧的水重量超过 100 克。

纠正措施
使用密度为 8.0g/cm3 的参考砝码调节天平的灵敏度。在称重具有不同密度的校品时,将出现空气浮力误差。在进行具有高度测量精确性的称重时,应当相应校正所显示的重量。
在不同日期进行称重时(差重称量、对比称重),检查大气压力、大气湿度与温度并且按下列说明计算空气浮力校正值:
确定称重校品质量的程序:

重力
效应
当称重高度改变时,称重值不同。
例如,当称重高度增加10米时(例如:从建筑物的一楼移至四楼),重量显示值将改变。

原因
如想确定物体的重量,天平测量位于地球与称重校品之间的重量作用力(即:吸引力,又称重力)。此力主要取决于位置的纬度和海拔高度(与地球中心的距离)。

定理如下:
1.重量距离地心越远,则作用于其之上的重力越小。重量随着距离的增加而减小。

2. 位置距离赤道越近,则因地球自转而产生的离心加速度越大。离心加速度抵消吸引力(重力)。
两极距离赤道最远,最接近地心。因此在两极,对质量的作用力最大。

示例
如果200克的重量在一楼准确显示为200.00000克,则在四楼(高出10米)的重量为:

纠正措施
任何时候当移动或首次使用天平之前,应使天平水平并对其进行调节。

提示:带有内置“FACT”(全自动电动自行校准)功能的天平自动执行此项校准。梅特勒-托利多的 Excellence 与 Excellence Plus 系列天平将“FACT”作为标准配置。

梅特勒使用实验室天平正确称重(四)电子天平技术术语

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