Yoğunluk Ölçümü

Özet:

Yoğunluk, hammaddenin proses için uygun olup olmadığını gösteren kriterlerden biridir. Hammadde proses öncesi her işletmede basit işlem ve hesaplamalarla yoğunluk özelliklerine göre ayrılmaktadır.

Laboratuar ortamında gerçekleştirilen bu deneyde patates sebzesinin yoğunluğu suyun kaldırma kuvveti kanunundan yararlanılarak hesaplanmıştır. Hesaplamalar sonucunda ölçüm yapılan 4 ayrı patates örneğinin yoğunlukları sırasıyla 1,032485; 1,055375; 1,063411; 1,078951 gr/ml olarak hesaplanmıştır.

Giriş ve Literatür:

Kaldırma kuvveti bir akışkan içinde bulunan (yüzen) bir cisimlere aşağıdan yukarı doğru, düşey olarak etki yapan kuvvettir.

Yoğunluk belirli bir madde yada cisimde kütlenin hacime oranıdır. Boyutlarına göre hafif olan maddelerin yoğunlukları düşük, boyutlarına göre ağır olan maddelerin yoğunlukları yüksektir.  Ayrıca yoğunlukları sudan az cisimler suda yüzerler.

Sıvılar için yoğunluk ölçüm metotlarından biri hidrometre ile ölçümdür.  Hidrometre sıvıların yoğunluğunu ölçen bir alettir. Bu alet bir ucu şişkin ampul biçimli olan uzunca silindirik bir borudur. Borunun iki ucuda kapalıdır. Şişkin ucu içine çoğunlukla ince saçma tanelerinden oluşan bir ağırlık konmuştur. Bunun yardımı ile alet ölçümü yapılacak sıvıya konunca düşey olarak yüzer. Aletin silindirik bölümü üstünde, kenarlarına yoğunluk belirten sayılar yazılmış ve bölüm çizgileri çekilmiştir. Arşimet kanununa göre sıvının yoğunluğu ne kadar büyükse hidrometreyi o kadar yukarı kaldıracak ve aletin sıvıya batan bölümünü o oranda az olacaktır. Bir sıvı içinde dengede duran hidrometrenin sıvı yüzeyine rastlayan bölüm çizgisi karşısında okunan sayı o sıvının yoğunluğunu verir.

Sıvılar için diğer bir yöntemde pikmometre ile ölçümdür. Bu yöntemde bilinen hacimde cam bir tüp yoğunluğu ölçülecek olan sıvı ile doldurulur ve sıvının ağırlığı bulunur. Ağırlık / hacim oranından yoğunluk bulunur. Mohr terazisi yönteminde ise bir terazi okuna havada karşı ağırlıkla dengelenen küçük bir cam silindir asılır. Silindir sıvı içine daldırıldığında denge bozulur. Terazi ile konumuna, üzerinde eşit aralıklı dokuz kertik bulunan ok boyunca yerleri değiştirilen çatallar yardımı ile getirilir; bu çatalların farklı ağırlıkları vardır. Okun ucunda yer alan en büyük çatal saf suyun silindir üzerindeki itme kuvvetini dengeler diğer üç tanesi 10, 100 ve 1000 kez daha hafiftir. Belirli bir sıvı için teraziyi denge konumuna getiren çatalların ağırlık ve konumu üç ondalıklı olarak doğrudan yoğunluğu verir.

Gazların yoğunluğu ise genellikle havaya göre hesaplanır.  Regnault yönteminde aynı sıcaklık ve basınç koşullarında hacmi bilinen ve önce hava sonra da yoğunluğu ölçülecek gazla doldurulan bir balonun kütlesi belirlenir. Bunsen yönteminde ise graham yasasına göre belli bir gaz hacminin ince çeperli küçük bir delikten akış süresi yoğunluğunun kare köküne eşittir.

Katılarda ise yoğunluk ölçümü prensibi ağırlığı bilinen katı cismin sıvı içine daldırılması sonucunda taşan akışkanın  hacminin  katı cismin hacmine eşit olmasına dayanır. Volumenometre yönteminde ağırlığı bilinen katı bir cisim kısmi olarak sıvı ile dolu, geniş ağızlı, cam bir tüpe yerleştirilir ve sıvı seviyesindeki artış katının hacminin belirlenmesini sağlar. Piknometrik yöntemde ise katının hacminin bulunmasıyla yoğunluğa geçilir. Kaldırma kuvveti yöntemi; immersiyon sıvısının yoğunluğu, katı cisim sıvı içerisinde dengeye gelene kadar ayarlandıktan sonra örnek yoğunluğunun tam bir tahmini yapılır. Bu şartlar altında sıvının ölçülen yoğunluğu katının yoğunluğuna eşit olacaktır.

Materyal:

Bu deneyde

  • 4 adet patates

  • Terazi

  • Beher

  • İp

  • Kelebek

kullanılmıştır.

Metot:

  • Patatesin ağırlığı ölçülüp kaydedilmiştir.

  • Beher su ile doldurulup tartılmıştır.

  • Suyun sıcaklığı ölçülmüştür.

  • Patates iple bağlanıp kelebeğe tutturulmuştur.

  • Patates su dolu behere daldırılmıştır.

  • Patates beherin dibine değmeyecek, tamamen suyun altında kalacak şekilde sabitlenmiş ve bu şekilde tartılmıştır.

Sonuçlar:

Ekler bölümündeki formüller kullanılarak tablo1’deki sonuçlar 23OC’de elde edilmiştir.

Tablo1:  Deney sonuçları

Örnek no

Patates Ağırlığı

Beher+su ağırlığı

Beher+su+patates ağırlığı

Kaldırma Kuvveti

Hacim(ml)

Yoğunluk

1

274,78gr

1005,26gr

1262,08gr

256,82

266,1347

1,032485

2

133,36gr

1005,26gr

1127,2gr

121,94

126,3627

1,055375

3

121,89gr

1005,26gr

1115,87gr

110,61

114,6218

1,063411

4

183,69gr

1005,26gr

1169,55gr

164,29

170,2487

1,078951

Sıvının yoğunluğu: [(su+mezür)-(mezür)]/su hacmi

                            =(149.31-101.06)/50

                               =0.965 gr/ml

Tablodanda görüldüğü gibi patateslerin yoğunlukları 1.03 ile 1.07 arasında değişmektedir.

Tartışma:

Deney sonunda elde edilen sonuçlar arasında dengesizlik ve patatesin literatür yoğunluk değeri olan 1.085 gr/ml’den sapmanın sebepleri deney anında yapılan hatalardan ileri gelmektedir. Kelebeğe tutturulan patatesin tamamen su içerisine batırılmasına, tartımlar arasında patates yüzeyinde tutularak kaybolan su kadar behere eklenmesine ve tartımların doğru yapılmasına dikkat edilmelidir. Ayrıca patatesin tazeliği de yoğunluk farkını yaratan etmenlerden biridir.  Beklemiş patatesle tarladan yeni toplanmış  patatesin yoğunluk farkı farklıdır. Üretim için optimum değer saptanmalı ve bu değer tüm hammadde geneline yayılmalıdır.

Kaynaklar:

  • Pomeranz, Y. 1997. Food Analysis Theory Practise.2nd Ed. Rannaftrodreinhanr-Newyork

  • keskin, H. 1987. Besin Kimyası. 5. Baskı , Günay Matbaacılık, İstanbul

  • Hampley C.A and Hawley G.G. 1973 Encyclopedia of Chemistry. Third ed. Van Nostrond Renhold Company, London

Ekler:

Kaldırma kuvveti= (beher ağırlığı + su ağırlığı + patates ağırlığı) – ( beher ağırlığı + su ağırlığı)

Hacim=Kaldırma Kuvveti / sıvının yoğunluğu

Yoğunluk= Ağırlık / Hacim

Bir cevap yazın