---

Рисунок В.5 — Ілюстрація методу В

1. Занурюють гирю (або набір гир) у резервуар з дистильованою водою за температури від 18 °С до 24 °С. Резервуар може бути розташовано на опорній платформі відповідно до рисунка В.5.

2. Прикріплюють основний кронштейн до чашки ваг і підвішують тримач гирі з основного крон­штейна за допомогою тонкої дротової підвіски достатньої міцності так, щоб тримач гирі було цілком занурено. Зону контакту води та повітря біля дротової підвіски повинно бути цілком визначено.Виконують вибирання маси тари, щоб покази були нульовими®’.

3. Видаляють бульбашки повітря з гирі та поміщають її на тримач.

4. Дротову підвіску не виводять зі стану рівноваги, щоб уникнути руйнування меніска в по­верхні води.

5. Після досягнення стабільності знімають і записують покази ваг І_а.

д) Застосовуючи пінцет, пересувають гирю у вихідне положення.

h) Записують умови навколишнього середовища лабораторії (температура повітря, тиск та во­логість) і температуру рідини.

Обчислюють густину, застосовуючи номінальне значення маси гирі т₀. Густину обчислюють відповідно до формули:

Pl/77t

Pt = 7 ў

1-М (В.7.5-1)

Р ref )

Невизначеність вимірювання за методом В1:

fu(p_t)Y (u(pi)Y (_t4u(pa)Y ( /, ^(/«)Y f і ^u(^m^}² f /,^£/(^m«p)Y

-^A-²- = + c(p_a)-^4 + + c(m_t)——і + с(/_и)-^-—і , (В.7.5-2)

_ч Pt J pi ) pa J k. hl J V J k 'tl J

при цьому:

„/ PaAl

^Ct^Pa'Z~7/—(B.7.5-4)

Pref (<t| — lUij ' '

= (B.7.5-5)

mt —iti

u(m_c3p) — це невизначеність внеску, зумовленого поверхневим натягом на дротовій підвісці (див. також В.7.4.2.2).

Невизначеність вимірювання за методом В1 зазвичай дорівнює ± 5 кг/м³ або нижче для великих гир, і сягає ± 60 кг/м³ для гирі номінальною масою 1 г залежно від розміру гирі й акуратності щодо поводження. Невизначеність вимірювання збільшується в міру зменшення розміру гирі.

Густину гирі p_t перевіряють порівнянням значення /_и із двома граничними значеннями /щт^та Актах)ДЛЯ відповідного розміру гирі. Ці граничні значення зведено до таблиці в OIML R 111-2 для гир класів точності від Е, до F_d.

Записують результати вимірювання, застосовуючи форми OIML R 111-2, перевіряння густини — метод В і граничні значення густини.

В.7.6 Метод випробовування С (визначання об’єму зважуванням витиснутої рідини)

Цей метод — не доцільний для гир номінальною масою менше ніж 1 г.

Цей метод можна виконувати двома способами:

1. значення дійсної маси випробної гирі невідомо; чи

2. значення дійсної маси випробної гирі відомо.

⁶⁾ Якщо ваги не мають функції вибирання маси тари, то /ц — це різниця між другим і першим зважуваннями.

Замість вимірювання виштовхувальної сили, діючої на гирю у воді, можливо визначити об’єм рідини, що витісняється зануреною гирею. Ураховуючи відоме значення маси випробної гирі m_t, її густину може бути обчислено.

1. лабораторні ваги з найбільшою границею зважування в діапазоні від 200 г до 100 кг із віднос­ною роздільною здатністю 10‘^s або вище і відповідною відтворюваністю;

2. резервуар(и) з рідиною придатного розміру;

3. стійка з регулюванням висоти для утримання висячої гирі у воді;

4. дротова підвіска(-и) і тримач(і) гирі придатного розміру;

5. засоби для поводження з гирями (наприклад лабораторні рукавички, безворсова тканина, ла­бораторні пінцети);

6. добре освітлена кімната.

Висота

Рисунок В.6 — Ілюстрація методу С

1. Розмішують контейнер із водою на чашці ваг.

2. Підвішують тримач гирі та дротову підвіску з окремого кронштейна.

3. Виконують вибирання маси тари, якщо ця функція ваг доступна. Якщо ні, то зчитують покази Д.

4. Піднімають тримач над поверхнею води, розміщують гирю на тримачі та занурюють знову.

5. Регулюють висоту, щоб дротова підвіска перетинала зону контакту води та повітря на тій самій висоті як і раніше.

6. Зчитують покази І_Л (або /₂, якщо ваги не мають функції вибирання маси тари, /_d, = І₂ - А).

д) Записують умови навколишнього середовища лабораторії (температуру повітря, тиск та воло­гість) і температуру рідини.

h) Визначають густину повітря лабораторії р_а та густину води в резервуарі p_h використовуючи формулу (Е.3-1) і таблицю В.6.

Масу витиснутої води Ц Рі відображають значенням, отриманим під час зважування І_Л. Якщо необхідно, то екстраполюють для випаровування протягом часу, що пройшов з моменту останнього вибирання маси тари⁷).

Різниця між двома показами /_d, дорівнює кількості витиснутої рідини, зваженої в повітрі. Якщо дійсне значення маси випробної гирі m_t уже відомо, то значення та m_t уводять до формули (В.69) для обчислення густини випробної гирі p_t.

^7> Зчитують кілька разів, щоб оцінити частку випару з часом, і вносять поправку для різниці часу між вибиранням маси тари та зчитуванням. Зауважимо, що недоцільно повторювати метод С, тому що гирю має бути висушено перед зануренням знову у воду.

fl-—^Іпігрі

I

(B.7.6-1)

Pi J

1-^-

pref

Якщо m, ще невідомо, то випробну гирю зважують на вагах і значення показів у повітрі /_ta вико­ристовують разом із /_di у формулі (В7.6-2) для обчислення густини p_t.

Pt = Pa + (pi - ра)у—. (В.7.6-2)

/dl

Для формули (В7.6-1):

i/²(pt) = c²(p_a)u²(p_a) + c²(pi)u²(pi) + c²(mt)u²(m_t) + c²(/_di)u²(/_d|) + c²(/_di)i/^_P1 (В.7.6-3)

при цьому:

с(ра) = —, (В.7.6-4)

Pref /dl

^ctP') = ~T’ (В.7.6-5)

/dl

с(т_{) = ^-, (B.7.6-6)

/dl

c(/d,) = ^. (B.7.6-7)

/dl

Для формули (B7.6-2)

u²(pt) = c²(p_a)p²(p_a) + c²(pi)i/²(pi) + c²(/t_a)w²(/ta) +

+C²(/_dl)u²(/_dl) + C²(/_dl)_t/²_ap, ^(B-⁷-⁶'⁸⁾

при цьому:

c(p_a) = 1-^, (В.7.6-9)

/dl

= (B.7.6-10)

/dl

c(/ta) = 7^L_> (B.7.6-11)

/dl

_c(/_dl) = 2^. (B.7.6-12)

'dl

Усередині діапазону 1 г < m_t < 1 кг невизначеність вимірювання від ±100 кг/м³ до ± 10 кг/м³ за­лежно від розміру гир і акуратності щодо поводження. Перед порівнянням обчисленого значення гус­тини p_t з мінімальною та максимальною границями для густини в таблиці 5, значення p_t повинно бути розширено за допомогою невизначеності, очікуваної за застосування цього методу або за допомогою граничної припустимої оціненої невизначеності.

Записують результати вимірювань, застосовуючи форми OIML R 111-2, визначення густини — метод С.В. 7.7 Метод випробовування D (визначення витиснутої рідини в посудині з постійним об’ємом)

Великі гирі є важкими в поводженні під час гідростатичного зважування. Альтернативний спо­сіб — ц_е визначення їхнього об’єму за допомогою зважування рідини, який вони витіснюють, і непря­мим способом, застосовуючи посудину з постійним регульованим об’ємом.

(В.7.7-1)

1. лабораторні ваги з найбільшою границею зважування в діапазоні від 5 кг до 100 кг і віднос­ною роздільною здатністю 10^-6 або вище;

2. прозора посудина(-и) придатної конструкції з точно регульованим рівнем наповнення;

3. засоби для поводження з гирями (наприклад лабораторні рукавички, безворсова тканина, лабораторні пінцети);

4. добре освітлена кімната.

1. Розміщують гирю в посудині й наповнюють її акуратно водою до визначеного рівня (напри­клад доти, доки це не призведе до переливання через край).

2. Зважують посудину з гирею та рідиною.

3. Зчитують і записують покази /_м.

4. Видаляють гирю та додають воду тієї самої температури до того самого рівня. Це не є необ­хідним для визначення об’єму, якщо температура води зберігається постійною.

5. Зважують посудину, що вміщує рідину.

6. Зчитують і записують покази

д) Різниця між показами маси гирі й маси витиснутої води⁸⁾ (/,_+t- /,).

ЙЕЕЕЙВ

п и

Рисунок В.7 — Ілюстрація методу D

°’ Якщо метод D повторюють, то немає потреби просушувати гирю перед наступним зануренням.

8. Записують умови навколишнього середовища лабораторії (температуру повітря, тиск та воло­гість) і температуру рідини.

9. Визначають густину повітря р_а лабораторії та густину води р, резервуара, використовуючи фор­мулу (Е.3-1) і таблицю В.6.

fi/(pt)Y ( , xW(pa)Y f , _Аи(пъУ]^г fu(pl)Y _о/ V 2

—

(B.7.7-2)

(B.7.7-3)

—² = с(ра)— + c(m_t)—і +2(C|U|) +(C|U_W) ,

I p> J I P^a J I J l Р' J

при цьому:

PaPt (/t+l —/|)

P

Pt-pi
Pi

c_l=-PL.

rn_tpi

ref ріГПі

(B.7.7-4)

(B.7.7-5)

u_w — це невизначеність внеску, зумовленого двома рівнями води й без гирі.

Невизначеність цього методу є порядку ±15 кг/м³ або нижче для гирі номінальною масою 1 кг, але зменшується для великих гир за умови, що горловина контейнера дуже вузька, вода знаходиться за стабільної постійної температури всередині границь ± 1 °С, об’єм гирі не занадто малий у співвідно­шенні з ємкістю посудини, герметизація посудини не призведе до протікання і не утримується повітря.

Записують результати вимірювання, застосовуючи форми OIML R 111-2, визначання густини — метод D.

Об’єм гирі може бути обчислено за її розмірами із відповідних формул. Об’єм може бути розді­лено на кілька простих складових, котрі можуть також містити порожнини [27]. Далі вважають, що гирі мають форму відповідно до рисунка А.1 (без порожнини, див. рисунок В.8). Стандартні формули для трьох відносно простих геометричних форм голівки А, кільця В і основного тіла С наведено в [27]. У де­яких випадках гиря може мати виїмку D на її основі. Обчислювання частин об’єму пряме.

1. штангенциркуль з ноніусом, найкраще з роздільною здатністю 0,01 мм;

2. мікрометр (для маленьких гир);

3. радіусний шаблон (альтернативно використовують значення з таблиці А.1);

4. засоби для поводження з гирями (наприклад лабораторні рукавички, безворсова тканина, ла­бораторні пінцети);

5. добре освітлена кімната.

1. Виміряють висоту, діаметри, радіуси та розміри порожнини або поглиблення відповідно до рисунка В.8.

2. Обчислюють і складають об’єми для частин А, В, С і D відповідно до рівнянь (В.7.8-1) — (В.7.8-5).

3. Обчислюють густину з маси та об’єму.

V_a=2tiR₂——R₂D₂+R₂+—- —+ , (В.7.8-1)

І X О /

Рисунок В.8 — Ілюстрація визначення об’єму циліндричної гирі (див. таблицю А.1)

і/ ю Г> T.RD₃ п2

V_B=nR₁— + 2R₁D₃nR-i + —— , (В.7.8-2)

/

V_c=n^-(H-2(R, +R₂))-nR^2D, -^L-^L _{+ n}R₃ (B.7.8-3)

4 3 2 J

Vd = — Із (/? + /1/2 + /2); (В.7.8-4)

Hveight = V), + Vb+Vc Voj. (B.7.8-5)

Найбільший внесок у невизначеність зумовлює відхил дійсної форми від математичної моделі. Для гир, що мають форму відповідно до додатка А, діапазон невизначеності становить ЗО кг/м³ для великих гир і до 600 кг/м³ — для маленьких гир. Для гир із порожнинами чи іншої форми невизначе­ність може бути у два рази більше [25].