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復(fù)現(xiàn)質(zhì)量量值砝碼在實際工作中的應(yīng)用
時間:2019/10/24 10:25:48 點擊次數(shù):8990

復(fù)現(xiàn)質(zhì)量量值砝碼在實際工作中的應(yīng)用:

復(fù)現(xiàn)質(zhì)量量值的砝碼的真空質(zhì)量值和折算質(zhì)量值*千克原器的質(zhì)量是真空質(zhì)量,也就是實際質(zhì)量值。為什么量傳到下面等級砝碼時會采用折算質(zhì)量?這是因為我國的砝碼制造材料有很多。根據(jù)砝碼等級的不同,*用的材料差別很大。砝碼的制造材料通常有JFI無磁不銹鋼、無磁不銹鋼、不銹鋼、銅合金、鑄鋼、鑄鐵、鋁合金,材料密度從2.7g/cm38.4g/cm3不等。當借助天平,用砝碼作標準稱量物體時,如果使用實際質(zhì)量(真空質(zhì)量)相同、制造材料不同的砝碼,稱出物體的質(zhì)量會不同。這是因為根據(jù)阿基米德定律:砝碼在空氣中衡量時會受到空氣浮力的影響,浮力大小等于砝碼排開空氣的重量。當砝碼實際質(zhì)量(真空質(zhì)量)相同時,由于砝碼材料不同,導(dǎo)致砝碼的體積不同,由于空氣浮力的作用,砝碼在天平上稱出的質(zhì)量值也會不同。如兩個砝碼真空質(zhì)量值都是200.0000g,材料分別為不銹鋼和銅合金,材料密度分別為7.85g/cm38.4g/cm3。

它們在標準空氣密度中衡量的實際結(jié)果分別為199.9694g199.9714g。當沒有考慮空氣浮力,直接用這兩個砝碼按200.0000g質(zhì)量值在天平上稱量同*被測物時,被測物的測量結(jié)果就會不同,兩者相差2mg。要想得到正確的質(zhì)量測量結(jié)果,應(yīng)當進行空氣浮力修正。為此,必須實測砝碼和被衡量物體的體積和空氣密度。顯然,在*般性的衡量工作中,是很難做到這*點的。為了解決用不同材料的砝碼衡量同*種物體*得結(jié)果不*致的問題,可以利用真空天平進行衡量,以排除空氣浮力的影響?;蛘咦?有砝碼均用同*種材料制造,使這*問題不復(fù)存在。然而這些方法都是不現(xiàn)實的。

于是,有人想出了*種辦法,即利用折算的方法,把不同材料的砝碼的量值,換算成其密度為8.0g/cm3的砝碼的量值,即采用折算質(zhì)量值方法。砝碼的折算質(zhì)量值是:假想*個砝碼,在溫度為20℃、空氣密度為0.0012g/cm3的空氣中與*個材料密度為8.0g/cm3的標準器達到平衡,則該標準器的質(zhì)量即為該砝碼的折算質(zhì)量。折算質(zhì)量的計算公式為mc=m+Vc-V)ρ0=1-ρ0ρ)0.99985m式中:mc———砝碼的折算質(zhì)量,gm———砝碼的真空質(zhì)量,g;Vc———密度為8.0g/cm3的砝碼體積,cm3;V———砝碼實際體積,g;ρ0———標準空氣密度0.0012g/cm3;ρ———砝碼實際材料密度,g/cm3。例如,當兩個砝碼真空質(zhì)量值都是200.0000g,材料密度分別為7.85g/cm38.4g/cm3時,通過上述公式計算得出的折算質(zhì)量值分別為199.99943g200.00143g。通過換算使砝碼的材料密度都為8.0g/cm3,這樣不用考慮砝碼的體積,砝碼的質(zhì)量值與稱量結(jié)果相吻合,消除了由于砝碼真空質(zhì)量相同而材料密度不同*導(dǎo)致的被測物體的測量結(jié)果不同。*以,*般*度等級比較低的砝碼(如F2等級以下),由于砝碼體帶有調(diào)整腔,不便于體積測量,它們的質(zhì)量值只給折算質(zhì)量值。對于*度等級*的砝碼(如*千克副基準砝碼、E1等級砝碼),既給真空質(zhì)量值又給折算質(zhì)量值。對于E2等級砝碼、F1等級砝碼,按JJG99-2006《砝碼》檢定規(guī)程規(guī)定只給折算質(zhì)量值,但是通常要實測砝碼體積。這是因為按照JJG99-2006中折算質(zhì)量的計算公式,當通過標準砝碼的折算質(zhì)量計算被檢砝碼折算質(zhì)量時,計算公式為mct=mcr+Vt-Vr)×(ρa-ρ0)±ΔI×mcsΔIs式中:mct———被檢砝碼折算質(zhì)量,gmcr———標準砝碼折算質(zhì)量,g;Vt———被檢砝碼體積,cm3;Vr———標準砝碼體積,cm3;ρa———實驗室實際空氣密度,g/cm3;ρ0———標準空氣密度(ρ0=1.2mg/cm3);ΔI———被檢砝碼與標準砝碼在天平上顯示的質(zhì)量差值;mcs———測天平靈敏度的標準小砝碼;ΔIs———天平放上測靈敏度的小砝碼后示值的變化量。

通過上述公式計算可知,當實驗室海拔*度在800m以下時,實驗室的實際空氣密度ρa與標準空氣密度ρ0接近,空氣浮力部分(Vt-Vr)×(ρa-ρ0)引起的質(zhì)量差值遠小于JJG99-2006中規(guī)定的砝碼質(zhì)量*大允許誤差的1/9,按照JJG99-2006的要求,該部分差值可忽略。當海拔*度在800m以上時,實際空氣密度ρa與標準空氣密度會相差10%以上,空氣浮力引起的質(zhì)量差值就很大,超過JJG99-2006的要求。該部分差值不可忽略必須計算。例如:甘肅省空氣密度平均值為1.012mg/cm3,對于兩個200g砝碼,密度分別為7.85g/cm38.4g/cm3,由空氣浮力引起的質(zhì)量差值等于m=Vt-Vr)×(ρa-ρ0=200/8.4-200/7.85)×(1.012-1.2=0.314g,大于F1等級200g砝碼質(zhì)量*大允許誤差的1/9,該部分差值不能忽略必須計算。這時需實測被檢砝碼標準砝碼的體積或密度。計算砝碼體積或密度必須使用標準砝碼的真空質(zhì)量值,因此需要將砝碼的折算質(zhì)量值換算成真空質(zhì)量值。

在實際生活中,通常描述*個物體的質(zhì)量時,使用的是物體的折算質(zhì)量。但對于某些*砝碼,或當用戶有特殊需要時,或當使用地點的海拔達到*定*度時,就要用到物體的真空質(zhì)量值。這時需要把折算質(zhì)量值換算成真空質(zhì)量值。為此,筆者建議在工作中使用*度級別*的砝碼和用于校準天平的砝碼,或在*定海拔*度時盡量使用密度為8.0g/cm3的砝碼,以減少衡量過程中稱量誤差及真空質(zhì)量與折算質(zhì)量之間換算的麻煩。

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