DIN 66137-1-2003 Determination of solid state density - Part 1 Principles《固体密度的测定 第1部分 原理》.pdf

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1、DEUTSCHE NORM November 2003Bestimmung der Dichte fester StoffeTeil 1: Grundlagen66137-1ICS 17.060; 19.120Determination of solid state density Part 1: PrinciplesDtermination de la masse volumique solide Partie 1: PrincipesInhaltSeiteVorwort . 21 Anwendungsbereich 22 Normative Verweisungen. 23 Begriff

2、e und Formelzeichen 34 Physikalische Grundlagen. 34.1 Allgemeines. 34.2 Dichte. 44.3 Dichte von festen Stoffen 4Anhang A (informativ) Beziehung zwischen Feststoffdichte, Rohdichte und Porositt 6TabellenTabelle 1 Formelzeichen und Einheiten 3Fortsetzung Seite 2 bis 6 Normenausschuss Bauwesen (NABau)

3、im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. .Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, Ref. Nr. DIN 66137-1:2003-11nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet. Preisgr. 05 Vertr.-Nr. 0005Alleinverkauf der Normen durc

4、h Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinNormCD Stand 2004-03DIN 66137-1:2003-112VorwortDiese Norm wurde vom Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V.im Arbeitsausschuss 11.42.08 Partikelmesstechnik, Oberflchenmessverfahren erarbeitet.DIN 66137 Bestimmung der Dichte fester

5、Stoffe besteht aus: Teil 1: Grundlagen Teil 2: Gaspyknometrie (zz. Entwurf) Teil 3: Gasauftriebsverfahren (in Vorbereitung)1 AnwendungsbereichDiese Norm gilt fr die Bestimmung der Dichte von unporsen und porsen festen Stoffen.2 Normative VerweisungenDiese Norm enthlt durch datierte oder undatierte V

6、erweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen.Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sindnachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere nderungen oder berarbeitungendieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie d

7、urch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind. Beiundatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielichnderungen).DIN 1306:1984-06, Dichte Begriffe, Angaben.DIN 1343:1990-01, Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen Begriffe und Werte.DIN 66160:1992

8、-09, Messen disperser Systeme Begriffe.DIN 66161:1985-12, Partikelgrenanalyse Formelzeichen, Einheiten.E DIN 66137-2:03-2003, Bestimmung der Dichte fester Stoffe Teil 2: Gaspyknometrie.NormCD Stand 2004-03DIN 66137-1:2003-1133 Begriffe und FormelzeichenFr die Anwendung dieser Norm gelten die in DIN

9、66160 angegebenen und die folgenden Begriffe. DieFormelzeichen der Tabelle 1 entsprechen DIN 66161.Tabelle 1 Formelzeichen und EinheitenFormelzeichen Benennung Einheit Dichteg cm-3FFeststoffdichte g cm-3RRohdichte g cm-3relRelative Dichte %SSchttdichte g cm-3m Masse gmFFeststoffmasse gV Volumen cm3V

10、FFeststoffvolumen cm3VPPorenvolumen cm3VSZwischenkorn-Hohlraumvolumen cm3VspSpezifisches Volumen (Vsp= V/m) cm3 g-1VF,spSpezifisches Feststoffvolumen cm3 g-1VP,spSpezifisches Porenvolumen cm3 g-1VS,spSpezifisches Zwischenkorn-Hohlraumvolumen cm3 g-1Porositt 1n Stoffmenge mol4 Physikalische Grundlage

11、n4.1 AllgemeinesBei der hier zu betrachtenden Dichte handelt es sich um das Verhltnis der Masse eines Stoffes zu seinerjeweils eingenommenen rumlichen Ausdehnung (Volumen). Wie prinzipiell alle anderen in derwissenschaftlichen und technischen Praxis verwendeten Dichtebegriffe gehrt auch diese Dichte

12、 zu denintensiven physikalischen Gren, deren Messwerte nicht von der Menge (Masse m oder Stoffmenge n) bzw.von der rumlichen oder flchenhaften Ausdehnung des betrachteten Stoffes abhngen. Somit sind Dichtenu. a. dafr geeignet, die Materialabhngigkeit von bestimmten Stoffeigenschaften zu beschreiben

13、undvergleichbar zu machen.NormCD Stand 2004-03DIN 66137-1:2003-1144.2 DichteNach 4.1 wird als Dichte eines Stoffes der Quotient aus der Masse m einer Probe eines bestimmtenMaterials und dem von dieser Masse bei der jeweiligen Temperatur und dem jeweils herrschenden Druckeingenommenen Volumen verstan

14、den.Vm= (1)Wegen der Temperaturabhngigkeit des Volumens aufgrund der thermischen Ausdehnung sowie auch wegender Druckabhngigkeit des Volumens infolge der stets mehr oder weniger starken ausgeprgtenKompressibilitt aller Materialien ist die in (1) definierte Dichte ebenfalls temperatur- und druckabhng

15、ig.Daher sind Dichtewerte nur dann aussagekrftig, wenn die jeweils vorliegenden Werte von Druck undTemperatur mit angegeben sind. Die in Tabellenbchern, Datenbanken oder anderen Datensammlungenverzeichneten Dichteangaben werden aus Vergleichbarkeitsgrnden stets auf bestimmte Referenzwerte vonDruck u

16、nd Temperatur bezogen (Referenzzustnde nach DIN 1343).Die Eignung der so definierten Dichte als eindeutige Stoffkenngre setzt die Homogenitt des jeweiligenStoffes voraus. Dies ist bei Gasen und Flssigkeiten im thermodynamischen Gleichgewicht unter isothermenBedingungen sichergestellt, so dass Gleich

17、ung (1) ohne Einschrnkungen anwendbar ist. Bei Feststoffentreten dagegen je nach ihrer Beschaffenheit Besonderheiten auf, die eine Przisierung des Dichtebegriffes inForm zustzlicher Definitionen erforderlich machen, um eine eindeutige Angabe der jeweils gemeinten Dichtezu erreichen (siehe 4.3).Fr al

18、le Aggregatzustnde gilt darber hinaus, dass die nach Gleichung (1) definierte Dichte einemakroskopische Gre darstellt, die beim bergang zu atomaren bzw. molekularen Dimensionen nicht mehranwendbar ist.4.3 Dichte von festen StoffenFr Feststoffe gilt, dass der mittels Gleichung (1) berechnete Dichtewe

19、rt nur fr kompakte, homogene undeinphasige Materialien eine eindeutige Stoffkenngre darstellt. Handelt es sich dagegen um einenmehrphasigen Feststoff (z. B. ein natrliches Gestein), so liegt immer eine inhomogene Materialprobe vor unddie nach Gleichung (1) bestimmte Dichte ist eine mittlere Dichte.F

20、r eine unporse, homogene Feststoffprobe mit der Masse m = mFund einem Volumen V = VFberechnetsich die Feststoffdichte Fausgehend von Gleichung (1) nach der BeziehungFFFVm= (2)Fr porse Feststoffe1)gilt, dass sich das Volumen der Probe aus dem Feststoffvolumen VFund demPorenvolumen VP(Summe der Volumi

21、na aller vorhandenen Poren) zusammensetzt.PFVVV += (3)Die auf das in Gleichung (3) definierte Volumen bezogene Dichte wird als Rohdichte Rbezeichnet.1) Die in DIN 66137-2 und DIN 66137-3 beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der Feststoffdichte Fsetzen abervoraus, dass zu untersuchende porse Festst

22、offe keine isolierten, d. h. keine von auen fr Gase nicht zugnglichenPoren aufweisen (abgeschlossene Poren), da sonst nur die Summe aus dem Feststoffvolumen VFund dem Volumender abgeschlossenen Poren erfasst wird, die auch als Skelettvolumen bezeichnet wird. Der Quotient aus derFeststoffmasse und de

23、m Skelettvolumen ist nicht die gesuchte Feststoffdichte F, sondern stets kleiner als diese.NormCD Stand 2004-03DIN 66137-1:2003-115PFFRVVm+= (4)Fr granulare Feststoffe (d. h. krnige Feststoffe, Pulver oder hochdisperse Feststoffe) lsst sich noch dieSchttdichte Sdefinieren. Diese erhlt man bei Einbez

24、iehung des Volumens VSder Hohlrume zwischen denPartikeln in der Schttung. Die Definitionsgleichung fr Slautet daher:SPFFsVVVm+= (5)Mittels der Schttdichte lsst sich beispielsweise vorhersagen, welches Gesamtvolumen von einerbestimmten Masse eines granularen Feststoffes eingenommen wird.Unter Verwend

25、ung des spezifischen Volumens lassen sich die einzelnen Dichtedefinitionen fr feste Stoffekurz gefasst auch folgendermaen angeben:FeststoffdichtespF,F/1 V = (6)Rohdichte )/(spP,spF,1RVV += (7)Schttdichte )/(spS,spP,spF,1SVVV += (8)Aus den Gleichungen (6) bis (8) ist unmittelbar ersichtlich, dass fol

26、gende Grenrelation zwischen denZahlenwerten der unterschiedlich definierten Dichten eines gegebenen Materials besteht:SRF (9)NormCD Stand 2004-03DIN 66137-1:2003-116Anhang A(informativ)Beziehung zwischen Feststoffdichte, Rohdichte und PorosittZwischen der Feststoffdichte Fund der Rohdichte R sowiede

27、r Porositt , die als Verhltnis von Poren-volumen VPzum Gesamtvolumen V der porsen Probe definiert ist, besteht der in Gleichung (A.1) ausge-drckte Zusammenhang:F RFFp11 =VVVVVVV(A.1)Die Porositt kann auch in % angegeben werden. Dann ist der aus Gleichung (A.1) resultierende Zahlenwertmit 100 zu mult

28、iplizieren.Das Verhltnis R/Fwird hufig auch als relative Dichte eines porsen Festkrpers bezeichnet und in Prozentangegeben:%100FRrel.=(A.2)Bei Keramiken stellt diese Gre ein Ma fr den Kompaktierungsgrad, z. B. beim Sintern, dar. Die relativeDichte rel.wird daher auch als Verdichtungsgrad in Prozent der theoretischen Dichte bezeichnet.NormCD Stand 2004-03