Reinstwasser Dichte von Reinstwasser genau messen

Forscher der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt haben das Verfahren der magnetischen Flotation weiterentwickelt. Dadurch kann nun mit dem Verfahren die Dichte von Reinstwasser über einen großen Temperaturbereich gemessen werden.

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Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

In der magnetischen Flotation befindet sich an der Halterung für den Senkkörper ein kleiner Magnet, mit dessen Hilfe durch ein mit einem Elektromagneten erzeugtes regelbares Magnetfeld der Senkkörper auf einer festen Position gehalten wird. Die hierzu erforderliche Stromstärke ist ein Maß für den Auftrieb, den der Senkkörper erfährt. Das Flüssigkeitsgefäß kann nahezu geschlossen werden, die Flüssigkeit ist lediglich über eine dünne Leitung, über die der Druck eingestellt werden kann, mit der Außenwelt verbunden. Auf diese Weise kann auch mit vollständig entgastem Wasser gemessen werden.

Dank des veränderten Verfahrens können Messungen mit einer Wiederholstandardabweichung von etwa 2 x 10-7 durchgeführt werden. Die Gesamtunsicherheit der Wasserdichtemessung erreicht deshalb einen Wert unterhalb 1 x 10-6. Die mit der neuen Apparatur durchgeführten Messungen konnten Werte ausländischer Kollegen weitgehend bestätigen.

Hintergrund zum herkömmlichen Verfahren zur Dichtemessung

Das zur Messung von Flüssigkeitsdichte üblicherweise verwendete Verfahren ist die hydrostatische Wägung, bei der die Flüssigkeitsdichte mithilfe des archimedischen Prinzips aus dem Auftrieb ermittelt wird, den ein in die Flüssigkeit eintauchender Senkkörper erfährt. Dieses Verfahren hat mehrere Nachteile, die gerade bei der Messung von Wasser zutage treten. Es erfordert ein offenes Flüssigkeitsreservoir, in das der an einem Draht hängende Senkkörper eintaucht. Am Durchstoßpunkt des Drahtes durch die Flüssigkeitsoberfläche bildet sich ein Meniskus aus, der bei Wasser sehr schlecht reproduzierbar ist und deshalb erheblich zur Messunsicherheit beiträgt. Entlang des Drahtes entsteht ein Temperaturgradient, der ebenfalls die Messunsicherheit erhöht. Der Gasgehalt des Wassers ist wegen des offenen Systems schwer zu kontrollieren, er verändert aber die Dichte.

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