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物質（粒状固体や粉末など）の粒子質量密度または粒子密度は、粉末を構成する粒子の質量密度です。粒子密度は、特定の媒体（通常は空気）内の大量の粉末の平均密度を測定する嵩密度とは対照的です。
粒子密度は固体の圧縮度合いに依存しないため、比較的明確に定義された量ですが、かさ密度は、自由に沈降した状態で測定されるか、圧縮された状態 (タップ密度) で測定されるかによって値が異なります。
ただし、粒子密度にはさまざまな定義があり、粒子の体積に細孔が含まれるかどうか、および空隙が含まれるかどうかによって定義が異なります。
測定
粒子密度の測定はいくつかの方法で行うことができます。
アルキメデスの原理
粉末を容積が既知の比重瓶に入れ、重量を量ります。次に、比重瓶に、粉末が溶けない既知の密度の液体を充填します。粉末の体積は、比重瓶で示される体積と、加えられた液体の体積 (つまり、排除された空気の体積) の差によって決定されます。細孔容積を含まない同様の方法は、既知の質量の粒子を既知の密度の溶融ワックスに懸濁し、気泡を逃がし、ワックスを固化させてから、ワックス/粒子ブロックの体積と質量を測定することです。
密度が既知の液体中の粉末のスラリーを比重計で使用して、浮力によって粒子の密度を測定することもできます。
浮力に基づく別の方法は、空気中および密度が既知の液体中のサンプルの重量を測定することです。
密度勾配のある液体の柱も作成できます。柱には連続的に変化する組成の液体を入れ、最大密度 (底部) が固体の密度より高く、最小密度が低くなるようにする必要があります。この柱に少量の粉末サンプルを沈降させると、液体の密度が粒子の密度と等しくなる地点で静止します。
体積測定
ガス比重計は、粉末サンプルの体積を測定するために使用できます。既知の質量のサンプルが、既知の体積のチャンバーに装填されます。このチャンバーは、閉じたバルブによって、チャンバーよりも高い圧力がかかっている、同じく既知の体積のガス貯蔵庫に接続されています。バルブが開かれた後、システム内の最終圧力により、ボイルの法則を適用してガスの総体積を決定できます。
水銀ポロシメーターは、粉末の総体積とさまざまなサイズの細孔の体積を測定できる機器です。既知の質量の粉末を水銀に浸します。常圧では、水銀はサンプルの粒子間スペースや細孔に侵入しません。圧力が増加すると、水銀はより小さな細孔に侵入し、細孔の直径と圧力の関係がわかります。その後、圧力と体積の連続的なトレースが生成され、サンプルの多孔性を完全に評価できます。
参照
外部リンク
- 粒子密度と多孔度の測定に関する優れた概要と参考文献