Mesure de masse volumique / densité de liquides

Qu’est ce que la masse volumique ?

Comme son nom l’indique, la masse volumique d’un échantillon correspond à sa masse par unité de volume. Elle est souvent exprimée en g/cm³ ou kg/m³. Les masses volumiques sont utilisées dans de nombreux secteurs d’activité, notamment pour le dimensionnement de procédés, la modélisation et la caractérisation de composés. La densité est le rapport entre la masse volumique du composé et celle d’un composé de référence. Il s’agit généralement de la masse volumique de l’eau à 4°C.

Comment mesurer la masse volumique ?

En fonction du besoin, cette grandeur physique peut être mesurée de manière plus ou moins précise. La précision souhaitée implique l’utilisation de méthodes et techniques plus ou moins complexes à mettre en œuvre.

Une manière simple de mesurer une masse volumique d’un liquide est la pycnométrie. Un pycnomètre est un instrument de volume calibré en fonction de la température. L’instrument thermostaté ou laissé à température ambiante est rempli avec le fluide jusqu’au trait de jauge. Il est ensuite pesé à l’aide d’une balance de précision. Cette technique permet de mesurer des masses volumiques avec une précision meilleure que 0.001 g/cm³. Chez Calnesis, ce type de mesure est accessible entre entre -20 et 350°C.

Le principe du densimètre à tube vibrant est de faire vibrer une tube en U contenant le fluide. La fréquence de vibration du tube est directement reliée à la masse volumique du fluide selon une équation qui nécessite un étalonnage à l’aide de deux fluides connus.

Pour plus de précision, ou si la mesure doit être effectuée sous pression, un densimètre à tube vibrant peut être utilisé. Cette technique permet des mesures jusqu’à 200°C et 400 bars, avec une précision de l’ordre de 0.00001 g/cm³! C’est la solution idéale pour la recherche et l’optimisation de modèles thermodynamiques.

Pour des mesures « à chaud » de polymères fondus, la méthode la plus simple pour déterminer leur masse volumique est d’utiliser un plastomètre MFI. Cet appareil permet en effet de chauffer le composé polymère pour le faire fondre, et d’en prélever par extrusion des volumes connus. La masse volumique est alors déterminée par pesée d’un volume extrudé de polymère fondu.

Livrables

Les résultats fournis lors de ces mesures sont des tableaux de valeurs de densité et/ou masse volumique en fonction de vos fluides, de la température et de la pression le cas échéant.

Pourquoi choisir Calnesis pour mesurer les masses volumiques ou densités de vos produits?

• Les larges gammes de température et de pression couvertes par nos appareils sont adaptées à la majorité des applications (-20 à 350°C, 1 à 400 bar)
• Nous vous proposons le rapport précision/coût adapté à votre besoin
• Nos protocoles éprouvés vous assurent des résultats fiables (précision jusqu’à 10-5 g/cm³)
• Nos installations permettent de réaliser des mesures sur des composés corrosifs, toxiques, solides à température ambiante, gaz dissous, etc.

Exemples de résultats obtenus

Données extraites de travaux effectués en collaboration avec le BRGM et le LaTEP (voir article dédié via le lien ci-dessous) :

Experimental Data and Modeling of Solution Density and Heat Capacity in the Na–K–Ca–Mg–Cl–H2O System up to 353.15 K and 5 mol·kg–1 Ionic Strength
J. Chem. Eng. Data
DOI: 10.1021/acs.jced.7b00553