pycnometrejä

Pycnometrejä ovat tarkkoja laboratoriovälineitä, joita käytetään materiaalin tiheyden ja tilavuuden määrittämiseen. Ne soveltuvat kiinteille näytteille, jauheille sekä joidenkin nestemäisten koostumusten tiheyden mittaukseen. Kahdella päämenetelmällä saavutetaan tuloksia: nestipysyn tai kaasupyknometrian avulla.

Nestipysyn pycnometria perustuu tiedetyn nesteen tilavuuteen ja näytteen tilavuuden erotukseen. Laitteeseen mitataan ensin tyhjän pycnometrian massa M0. Pycnometri täytetään tunnetun tiheydeltä olevalla nesteellä ja mitataan massa M1. Näytemassa m_s mitataan erikseen. Näytteellä varustettuun pycnometriin täytetään taas nesteellä samalla tasolla (pyknometrian tilavuus säilyy), ja massa mitataan kohteelle M2. Näin voidaan laskea näytteen tilavuus V_s = (m_s - (M2 - M1)) / ρ_liq, ja näytteen tiheys ρ_s = m_s / V_s. Yleisessä käytössä ilmoitetaan nesteen tiheys ρ_liq lämpötilan mukaan.

Kaasupycnometrian periaate perustuu gas-kaasujen tilavuuden mittaamiseen ja Boyle:n lain soveltamiseen. Näytteellä suurempi tilavuus vastaa pienempää kaasun puristusta, jolloin saadaan laskettua näytteen tilavuus V_s ja sen kautta tiheys ρ_s = m_s / V_s. Tämä menetelmä on hyödyllinen ilman nesteyttävien näytteiden mittauksessa ja antaa usein pienemmät epävarmuudet.

Käyttökohteita ovat esimerkiksi mineraalien, kankaan ja metallin jauheiden tiheyden sekä porojen ja huokoisten materiaalien tilavuuden arviointi. Pycnometrejä käytetään myös laadunvalvonnassa, tutkielmissa ja standardoitujen mittausmenetelmien yhteydessä. Mikäli näyte liukenee nesteeseen, epäpuhtauksia tai ilmakuplia esiintyy, tulokset voivat vääristyä, joten näytteet ja mittausolosuhteet on tarkasti kontrolloitava.