Правила работы с аналитическими весами

Так что же собой представляют аналитические весы? Это довольно таки сложное устройство, позволяющее с наибольшей точностью определять вес, массу. Покупка такого аппарата не дает гарантию получения самого точного результата при взвешивании, несмотря на надписи на весах: точность взвешивания 0,01 мг (или 0,001 мг).

На итоговый результат при взвешивании влияет довольно много факторов. Этими факторами могут быть и высота над уровнем моря, и окружающая температура, и скачки напряжения в электрической сети, и некомпетентная работа оператора весов. На особо восприимчивых весах можно заметить даже изменение веса одного и того же предмета при использовании на разных этажах здания.

Каковы же основные условия правильного и точного взвешивания?

Перед использованием необходимо внимательно ознакомиться с руководством по эксплуатации весов.

Расположение весов

Расположение весов существенно влияет на правильность и верность итогов взвешивания. Поэтому перед началом эксплуатации весов необходимо определить и выбрать помещение, в котором будет находиться этот прибор. Существуют определенные требования к помещению:

Комната

• Помещение или комната не должны подвергаться воздействию различных вибраций.
• Во избежание появления сквозняков и попадания прямого солнечного света, комната, в которой будут находиться весы, должна иметь как можно меньше окон и всего один выход.

Температура

• Идеальной температурой является температура 20±2 °C.
• Колебания температуры в комнате не должно быть больше 0,5 єC (для некоторых допускается до 2 °C).
• Разнообразные нагревательные приборы должны находиться на существенном расстоянии от весов.

Атмосферная влажность

• Оптимальной влажностью воздуха составляет 30–80%.

Освещение

• Необходимо обеспечить, чтобы на весы не падал прямой солнечный свет.
• Используемые электроосветительные приборы необходимо размещать на почтительном расстоянии от стола, на котором находятся весы. Это необходимо сделать, так как от светильников происходит выделение тепла. При этом наибольшее количество тепла выделяют лампы накаливания, а наименьшее – флюорисцентные.

Воздух

• В помещении не должно быть воздушных потоков и сквозняков. Стол, на котором стоят весы необходимо располагать как можно дальше от кондиционеров, приборов отопления и устройств с вентиляторами и нагнетателями (компьютеры, электрообогреватели, кондиционеры).
• Вблизи весов не должны находиться химические препараты, выделяющие вредные пары.

Подставка для весов

• Для установки весов разрешается использовать устойчивые лабораторные столы, специальные кронштейны, прикрепляемые к стене или отдельные фундаменты.
• В качестве подставки для весов нужно использовать достаточно толстый ровный материал, который должен поглощать вибрации, обладать антимагнитными и антистатическими свойствами.

Работа с весами

Так как аналитические весы являются измерительным прибором высокой точности, то к эксплуатации таких весов допускаются только обученные работники.

После освобождения весов из упаковки необходимо убедиться в отсутствии механических повреждений, которые могли возникнуть во время пересылки или перевозки. Оригинальную упаковку и ее дополнительные элементы. Это необходимо сделать на случай изменения места нахождения весов, для безопасной транспортировки. Горизонтальная установка Для правильной установки весов лучше всего воспользоваться прибором для измерения уровня. Отклонения в ту или иную сторону корректируются регулировкой соответствующих ножек.

Защитный кожух

Весы, имеющие сложную конструкцию защитного кожуха, нужно устанавливать таким образом, чтобы открывание кожуха было наименьшим.
У весов с обычным кожухом дверку надо открывать на ширину, которая позволяет правильно расположить предмет для взвешивания. Такая рекомендация позволяет предупредить изменение температуры и перемешивание воздуха.

Включение весов

• При резкой смене температуры окружающего воздуха, связанной с перемещением или перевозкой весов, их необходимо, не подключая к электросети, выдержать в нормальных условиях не менее 2 часов. Это связано с тем, что в таком случае на внутренних деталях весов образуется конденсат, который может привести к короткому замыканию и выходу весов из строя. В дальнейшем, во время эксплуатации, такого эффекта не наблюдается.
• После изменения местоположения весов, нужно дать им выстояться не менее 12 часов.
• Чтобы весы показывали наиболее точный результат, после долгого отключения от электросети, а так же при первом включении, нужно прогреть весы не менее 2 часов. При регулярной эксплуатации весы желательно не выключать. При этом их необходимо переводить в режим ожидания. В последующем, предварительный прогрев перед взвешиванием не потребуется.
• Для того, чтобы уровнять температурный режим внутри весов с окружающим, требуется за 20–30 минут до начала измерений приоткрыть дверку защитного кожуха.

Сосуд/контейнер для взвешивания

• Необходимо выбирать контейнеры для взвешивания, имеющие самые малые габариты.
• Во избежание появления электростатического разряда, рекомендуется воздержаться от использования пластмассовых и стеклянных контейнеров, особенно, если влажность воздуха менее 30–40%.
• Температура образца и сосуда для взвешивания должны иметь температуру, которая равна внутренней температуре помещения. При разной температуре появляются воздушные потоки, и на образце и сосуде изменяется пленка влаги.

Образцы

Перед взвешиванием, для выравнивания температур, необходимо, чтобы образцы находились в помещении, температура которого равна температуре внутри весов.

Калибровка

После соблюдения всех вышеперечисленных условий и рекомендаций весы нуждаются в калибровке, а точнее – юстировке. Давайте немного уясним разницу:

• Калибровка – это определение разницы между результатом взвешивания образца и его истинным значением веса (массы), при калибровке не происходит изменение параметров весов.
• Юстировка – это операция, производимая для коррекции расхождения между показываемым результатом измерения и истинным значением веса. Она же служит для снижения расхождения между этими показателями.
• Весы калибровать необходимо систематически, особенно если вы: выполнили первоначальную установку, переносили или перемещали весы в другое место и производили регулировку уровня, после колебаний или изменений температуры, атмосферного давления и влажности. Точность взвешивания напрямую зависит от частоты калибровки.
• Необходимость в юстировке отпадает, если весы снабжены функцией самокалибровки или имеют встроенную автоматическую самокалибровку, которую можно программировать.
• При наличии только внешней юстировки, калибровать весы и наблюдать за режимами работы весов придется визуально. Внешняя юстировка позволяет произвести наиболее качественную настройку весов.

Работа оператора с весами

• Заблаговременно до начала измерений рекомендуется произвести несколько взвешиваний для пробы. При этом перемешается воздух внутри весовой камеры и произойдет «раскачка» ячейки для взвешивания. При этом на точность взвешивания влияет постоянство и периодичность взвешивания.
• Обязательным условием является использование при работе хлопчатобумажных перчаток.
• Запрещается брать образцы голыми руками. Это связано с влиянием температуры рук и отпечатков пальцев на итоговые результаты взвешивания.
• Старайтесь пользоваться пинцетом и остальными принадлежностями. Нужно находиться в спокойном расположении духа для того, чтобы точно и аккуратно размещать образцы на чашках весов.
• Для наиболее точного измерения избегайте вносить руку вовнутрь защитного кожуха во избежание изменения температуры и влажности внутри, которые повлияют на результат взвешивания.
• Перед взвешиванием необходимо убедиться в том, что показания весов находятся на нулевой отметке. Для исключения ошибки нуля нужно оттарировать весы.
• Во избежание угловых нагрузок, нужно образец для взвешивания размещать в центре чашки весов.
• После взвешивания чашку весов нужно освобождать от контейнеров с образцами. Вызвано это тем, что если оставить образцы внутри, то в кожухе весов (шкафу) может измениться влажность воздуха и температурный режим.

Уход за весами

Необходимо содержать весы, чашку для взвешивания и шкаф в идеальной чистоте. Для взвешивания нужно использовать только чистые контейнеры.

Физические воздействия

Иногда, когда, казалось бы, соблюдены все правила и условия, все же точность измерений оставляет желать лучшего. При этом показания на дисплее становятся нестабильными, они колеблются в ту или иную сторону. В большинстве случаев, в этом виноваты нежелательные физические помехи.

Самые распространенные причины:

• неверное расположение весов,
• намагниченные образцы или контейнеры,
• сорбция или потеря влаги образцом,
• электростатический заряд образцов или контейнеров,
• неверное обращение с образцом.

Ниже описываются причины, их возникновение, влияние и методы корректировки.

Температура

Эффект:
Непостоянство итогов взвешивания, показываемых на дисплее, показания отклоняются в одну сторону.

Причины:
Связано это с разными температурами окружающей среды, контейнера или образца. Это вызывает возникновение потоков воздуха вдоль образца или контейнера. В итоге результат взвешивания оказывается неверным.   Появляется так называемый эффект динамической плавучести. Он проявляет себя до тех пор, пока не выровняется температура образца и весов.

В пленке влаги, которая покрывает сосуд, происходят изменения, которые скрываются эффектом динамической плавучести. С изменением температурного режима изменяется и пленка влаги. Поэтому получается, что теплый предмет легче, а холодный – тяжелее. В связи с этим, этому эффекту необходимо уделить особое внимание при дифференциальном взвешивании на микровесах, необходимо строго следить за температурой.

Корректирующие меры:

• для переноса образцов необходимо использовать только предназначенный для этого пинцет,
• старайтесь не погружать внутрь шкафа кисть руки,
• при взвешивании используйте контейнеры для образцов с наименьшими размерами,
• не взвешивайте образцы, которые только что вынуты из холодильника или сушильного шкафа,
• перед взвешиванием дождитесь выравнивания температур шкафа весов и окружающей среды.

Поглощение или испарение влаги

Эффект:
Постепенное медленное повышение или уменьшение веса взвешиваемого образца.

Причины:
Происходит измерение потери массы воды или летучих веществ. Повышение веса проявляется тогда, когда образец для взвешивания является гигроскопичным (влага аккумулируется из воздуха). Такой эффект просто воспроизвести, делается это при помощи силикагеля или спирта.

Корректирующие меры:

• необходимо накрывать сосуды с образцами крышками или использовать для этих целей пробки,
• желательно использовать сосуды, имеющие узкую горловину,
• при взвешивании нужно следить за чистотой чаши весов и контейнеров для образцов.

Электростатика

Эффект:
При взвешивании масса одного и того же сосуда оказывается разной. Нестабильными остаются показания на дисплее во время этой процедуры. Повторение результатов измерения проблематичны.

Причины:
Этот эффект связан с электростатическим зарядом используемого сосуда или контейнера. Связано это с тем, что во время транспортировки или перемешивания веществ происходит процесс трения, из-за чего и появляется этот заряд. Для изготовления большинства контейнеров используется стекло или пластик, которые могут накапливать электростатический заряд. При относительной влажности менее 40% проявляется плохая поверхностная проводимость. В связи с этим потеря накопленного электростатического заряда будет происходить очень медленно.

В процессе взвешивания этих образцов происходит взаимодействие между окружающей средой и образцом. Происходит это согласно законам физики: одинаково заряженные предметы отталкиваются, в случае разных потенциалов они взаимно притягиваются. Для измерения электростатического заряда применяют микро- , полумикро- и аналитические весы, при этом возникают вышеописанные явления. Подобного эффекта можно достичь, натерев шелком или шерстью пластиковый сосуд.

Корректирующие меры:

• Необходимо снять электростатический заряд,
• Закрыть специальным защитным экраном взвешиваемый образец,
• Нужно повысить влажность в комнате. Используя увлажнитель или настроив кондиционер. Пристальное внимание следует уделить этому в холодное время года в отапливаемых помещениях. Идеальной является относительная влажность воздуха 45–60%,
• Использовать сосуд или контейнер из другого материала, учитывая что: пластик плохо проводит электричество, стекло – лучше, а металл – лучше всего,
• При наличии возможности, воспользуйтесь антистатическими пистолетами, не забывая о том, что они малоэффективны для кое-каких материалов,
• Произведите правильное заземление весов и стола.

Магнетизм

Эффект: При взвешивании происходит изменение массы образца, которое зависит от его расположения на чаше весов. Практически тяжело повторить одинаковое измерение.

Причина:
Происходит взвешивание магнитного материала, который реагирует на наличие рядом металлических деталей. Силы магнетизма, которые возникают, влияют на показания весов.

Корректирующие меры:

• При наличии возможности, произведите размагничивание образца, который имеет в своем составе частицы железа, никеля, стали и т.д.,
• Старайтесь удалить образец от чаши весов как можно дальше, используя подставки из диэлектрических, немагнитных материалов (алюминиевый штатив, стеклянный стакан),
• Такого эффекта легко достичь, воспользовавшись крючком-подвеской, производя взвешивания на большом расстоянии под весами,
• Произвести магнитную экранировку образца, используя биметаллический чехол.

Статическая плавучесть

Эффект:
Различие результатов взвешивания образца в вакууме и в воздухе.

Причины:
Здесь уместно вспомнить закон Архимеда: «Тело теряет в весе массу вытесненной им среды».

Согласно этому закону становится ясно, почему возносятся вверх воздушные шары, плывут корабли и т.д.    Отсюда же видна зависимость массы образца от атмосферного давления.

В данном случае, наш образец окружает воздух. При этом плотность воздуха примерно равна 1,2 кг/м³ (она зависит от атмосферного давления и температуры). Соответственно, и »статическая плавучесть» равна примерно столько же.