---

Рабочая жидкость не должна оказывать влияния на гири. Предпочтительно использовать дистиллирован­ную и дегазированную воду, так как ее плотность представляет собой хорошо известную функцию температуры [24], [25]¹) и ее чистоту легко контролировать [26]¹ В формулах в настоящем подразделе использовано постоян­ное значение плотности жидкости. Для вычислений с использованием карманного калькулятора в таблице В.6 приведен пересчет некоторых значений плотности для воды. Плотность воздуха можно рассчитать, используя приближенную формулу (Е.3-1).

Таблица В.6 — Плотность воды

Гири, имеющие подгоночную полость, не следует погружать в воду, так как она может попасть в полость во время измерений. Это повлияет как на плотность, так и на массу гири и нарушит стабильность массы. Для гирь с полостью предпочтителен метод определения объема по геометрическим размерам гирь. Однако если всю воду возможно впоследствии убрать, необходимо выполнить гидростатическое взвешивание с открытой полостью, тщательно удаляя попавшие пузырьки воздуха.

Для точных измерений в воде чрезвычайно важно удалить пузырьки воздуха из гири и держателя гири. Это также справедливо для стенок жидкостного термостата для методов С и D, особенно в отношении маленьких гирь³ Практичный способ уменьшения риска возникновения воздушных пузырьков заключается в дегазации воды и гири в воде путем приложения отрицательного давления к контейнеру приблизительно на 10 — 15 мин⁴).

Расположение гири на держателе под водой может случайно повлечь за собой повреждение как гири, так и термостата (стекло). Надежнее всего погружать гирю и держатель вместе. Однако воздушные пузырьки легче обнаружить, если держатель и гирю погружают по отдельности. Следует использовать такой держатель гири, который позволит предотвратить ее падение. Если требуется низкая неопределенность измерений, проволоч­ная подвеска должна быть тонкой, чистой и проходить границу воздуха и воды под прямым углом⁵).

В формулах, приведенных ниже, масса может быть взята как условная масса, и наоборот, поскольку при рассмотрении неопределенности, полученной и необходимой для определения плотности гири, разница между значениями ее массы и условной массы несущественна. По этой же причине номинальное значение может быть

в

1 — устройство для смены гирь; 2 — проволоч-
ная подвеска; 3 — держатель для гирь

Рисунок В.4 — Иллюстрация метода А

т'

зято для массы или условной массы гири, при предположении, что ее условная масса удовлетворяет пределам допускаемой по­грешности, приведенным в таблице 1.

В.7.2.8 Сушка гири

После извлечения гири из термостата с водой большая часть воды сразу же стечет с поверхности гири. Оставшиеся капли следует стереть с использованием тонкой ткани. Для стабилиза­ции гири допускается поместить под подходящий колпак (пере­вернутый лабораторный стакан на прокладках для обеспечения вентиляции).

Измерение плотности может быть проведено на одном ис­пытательном образце, взятом из куска металла, использованно­го для изготовления гири. Испытательный образец должен быть как можно более похож на гирю и иметь подходящий объем и форму для измерения плотности. Шероховатость испытательно­го образца должна быть такая же или меньше, чем шерохова­тость гири. Плотность гири предполагается равной плотности испытательного образца. Стандартную неопределенность этого значения получают сложением относительной стандартной нео­пределенности, равной 5 ■ 10^-5, и стандартной неопределеннос­ти плотности испытательного образца.

Этот метод может быть реализован тремя разными спосо­бами.

Метод А1 (две разные эталонные гири, взвешенные в возду­хе): сличение испытуемой и эталонной гирь в воздухе и сличение испытуемой гири в жидкости и второй эталонной гири в воздухе.

Метод А2 (эталонные гири, взвешенные в воздухе и в жидко­сти): сличение испытуемой и эталонной гири в воздухе и сличение испытуемой гири и (той же самой или другой) эталонной гири, когда они обе находятся в жидкости.

Метод АЗ (непосредственное взвешивание): взвешивание испытуемой гири в воздухе и в жидкости при ис­пользовании показания весов вместо массы эталонных гирь.

1. Лабораторные весы с достаточной максимальной нагрузкой и высоким разрешением (как правило, относительное разрешение 2 ■ 10^-6), приспособленные для взвешивания нагрузки, подвешенной под весами.

2. Водный термостат с термостатическим регулированием в пределах 20 °С ± 0,2 °С.

3. Проволочная подвеска и держатели для гирь различных размеров.

4. Механизм для нагружения и разгрузки держателя для гирь в воде.

5. Эталоны массы с известной плотностью.

6. Инструменты для работы с гирями (например, лабораторные перчатки, неворсистая ткань, лаборатор­ный пинцет).

д) Хорошо освещенная комната.

В.7.4.2 Испытательный метод А1 (две разные эталонные гири, взвешенные в воздухе)

Определяют ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ Р1 И ПЛОТНОСТЬ воздуха Ра во время испытания:

1. Первое взвешивание (испытуемая гиря в воздухе):

1. взвешивают испытуемую гирю m_ta в воздухе плотностью р_а;

2. записывают показание /_ta;

3. осторожно удаляют гирю m_ta.

2. Второе взвешивание (эталонная гиря в воздухе):

1. взвешивают эталонную гирю т_га в воздухе плотностью р_а;

2. записывают показание /_га;

3. осторожно удаляют гирю т_га.

3. Третье взвешивание (испытуемая гиря в жидкости):

1. взвешивают испытуемую гирю в жидком термостате (плотностью pi);

2. записывают показание fy,

3. осторожно удаляют гирю т^.

4. Четвертое взвешивание (вторая эталонная гиря в воздухе):

1. взвешивают эталонную гирю т_Г[ в воздухе (плотностью p_ri);

2. записывают показание /_г1;

3. осторожно удаляют гирю m_rp

Вторая эталонная гиря m_rl, как правило, представляет собой комбинацию гирь, для которых показание весов близко к показанию весов для погруженной гири.

О бозначение т_г[ представляет собой общую массу гирь, а р_г1 — эффективную плотность. Эффективную плотность вычисляют по формуле

(B.7.4-1)

где V_rl/— объемы гирь. Тогда плотность испытуемой гири p_t вычисляют по формуле

P

(B.7.4-2)

l (^Ca^mra + Am_wa) - Ра (C_am_rl + Am_wl)
C_am_ra + A/T?_wa — C_aj/r?_rj —

где C_a = 1 - —

³ Pra

Prl

^^wa (Ла Ла) C_s,

(В.7.4-3)

(В.7.4-4)

(В.7.4-5)

(В.7.4-6)

A™wi (Лі Лі) C_s,

Pas .

Ps ’

p_s — плотность гири для определения чувствительности;

Pas — плотность воздуха во время калибровки весов

.Относительная неопределенность

Pa J V Pal J V Pl

^(Pra) Pra

"(Prl)

Prl

(B.7.4-8)

о(Ат_д1)'і²₊( ujm^) m_ri J ⁺( m_rl

(пренебрежимо мало в большинстве случаев);

^c(Pal) = J^(P1- Pt);
Plrrl

^с(рга) = T^HPt- Pl):
PIP га

(В.7.4-9)

(В.7.4-10)

(В.7.4-11)

с (Pri) = -c(p_ai) = yj-(^pt-Pl):

РІРгІ

(В.7.4-12)

где

|c(m_r)|

-з

10

(В.7.4-15)

(В.7.4-13) (В.7.4-14)

Предполагается, что значения массы и плотности эталонных гирь коррелированы;

и(^тсар) — неопределенность, обусловленная эффектом поверхностного натяжения, действующим на про­волочную подвеску (если проволока имеет диаметр 1 мм, то максимальный эффект может составить 23 мг; если диаметр проволоки 0,1 мм, то эффект может составить 2,3 мг).

При температуре окружающей среды около 20 °С неопределенность определения плотности воды прибли­зительно связана с неопределенностью ее температуры 4 в градусах Цельсия (температура воды) следующим образом

:

В соответствии с формулой (В.7.4-2) могут быть достигнуты неопределенности до 0,05 кг ■ м^-3.

В большинстве случаев поправочные коэффициенты на выталкивающую силу воздуха С_а, С_а1 и C_s суще­ственно не отличаются друг от друга и могут быть установлены равными единице, что приводит к упрощению формулы (В.7.4-2) следующим образом

:

где

Относительная неопределенность

"(m_r) ₌ 1 (Ц(т_га) ₊й(т_лў т_г 2 m_raт_{г1 ?}

Pl (^mra + ^Amwa) - Ра (™rl + ^Amwl) ™га + ^A™wa - /П_г1 - Am_wl

+ c(m_r)

(В.7.4-16)

(В.7.4-17)

(В.7.4-18)

(В.7.4-19)

Pal Prl

В соответствии с формулой (В.7.4-16) могут быть достигнуты неопределенности до 0,2 кг ■ м^-3.

В.7.4.3 Метод А2 (эталонные гири, взвешенные в воздухе и в жидкости)

Плотность испытуемой гири p_t вычисляют по формуле (В.7.4-22) или (В.7.4-31).

Когда используют одну и ту же эталонную гирю для измерения в воздухе и в жидкости: т_га Pra ⁼ Prl ⁼ Рь тогда:

Pt =

Pl (^Ca^mr + ^Amwa) - Ра (^Cl^mr + ^Amwl)

Pl ^— Ра і * m_r¹ + Am_wa - Am_wl

где

где

Am_wa и Am_wi определяют в соответствии с формулой (В.7.4-2). Относительная неопределенность

^c(^Amwa)

и(Дт_даа)

™га

.u(Am_wl)f f ,_д "(mcap)

с(Am_w|) ^{v WI/} + с(Am_wl)

"'га / v '''га

^с(Ра)

Pa Pt Pl

Pt I Pl >

(в большинстве случаев пренебрежимо мало);

c(p_t) =

wa

(в большинстве случаев пренебрежимо мало);

c(Am_wa) = — ———
^{v wa}' Pt I Pl

c(Am_wl) = f.

Pl

В соответствии с формулой (В.7.4-22) могут быть достигнуты неопределенности до 0,1 кг ■ м ³. Когда используются разные эталонные гири для измерения в воздухе и в жидкости: m_ra m_rl и р_га

Pt =

га ^+Amwa Q^m_r] + А т _wj

где С_а = 1 -

Рга

С] = 1 - —.

Prl

(В.7.4-20)

(В.7.4-21)

= m_ri = m_r и

(В.7.4-22)

(В.7.4-23)

(В.7.4-24)

(В.7.4-25)

(В.7.4-26)

(В.7.4-27)

(В.7.4-28)

(В.7.4-29)

(В.7.4-30)

* р_г1, тогда:

(В.7.4-31)

(В.7.4-32)

(В.7.4-33)