بالن لوشاتلیه

بالن لوشاتلیه چیست؟

 
بالن لوشاتلیه یا همان بالن حجمی سنج یک ظرف شیشه‌ ای آزمایشگاهی است که برای اندازه‌ گیری چگالی مواد پودری ریز مانند سیمان، آهک و پودرهای مشابه استفاده می‌ شود. این بالن دارای یک مخزن کروی شکل در پایین و یک لوله مدرج باریک در بالا است. برای اندازه‌ گیری چگالی، ابتدا بالن تا قسمتی از لوله مدرج با مایعی که با ماده پودری واکنش نمی‌ دهد (مانند نفت سفید) پر می‌ شود. سپس مقدار مشخصی از ماده پودری به داخل بالن ریخته می‌ شود. حجم ماده پودری با توجه به افزایش سطح مایع در لوله مدرج محاسبه می‌ شود. با داشتن جرم و حجم ماده پودری، چگالی آن به راحتی قابل محاسبه است.
 

کاربردهای بالن لوشاتلیه شامل چه مواردی می شود؟

اساس کار بالن لوشاتلیه بر اساس جابجایی مایع است. ابتدا بالن با مایعی که با ماده مورد آزمایش واکنش ندهد (مانند نفت سفید) تا سطح مشخصی پر می‌شود. سپس مقدار مشخصی از ماده پودری به داخل بالن اضافه می‌شود. این ماده پودری مقداری از مایع را جابجا می‌کند و سطح مایع در بالن بالا می‌رود. با اندازه‌گیری حجم مایع جابجا شده و دانستن جرم ماده پودری اضافه شده، می‌توان چگالی ماده را محاسبه کرد. موارد استفاده از بالن لوشاتلیه یا همان بالن حجمی سنج عبارتند از:

• صنعت ساختمان: در صنعت ساختمان، از بالن لوشاتلیه برای تعیین چگالی سیمان استفاده می‌شود. چگالی سیمان پارامتر مهمی در کنترل کیفیت و تعیین نسبت اختلاط بتن است.

• مهندسی عمران: در مهندسی عمران، این ابزار برای تعیین چگالی خاک و مصالح سنگی به کار می‌رود. چگالی خاک در محاسبات مربوط به پی‌سازی و طراحی سازه‌ها اهمیت دارد.

• صنایع شیمیایی: در صنایع شیمیایی، از بالن لوشاتلیه برای تعیین چگالی پودرهای شیمیایی مختلف استفاده می‌شود.

• تحقیقات علمی: در تحقیقات علمی، این ابزار برای اندازه‌گیری چگالی مواد پودری در زمینه‌های مختلف مانند شیمی، فیزیک و علوم مواد کاربرد دارد.

بالن حجمی سنج (لوشاتلیه) چه ویژگی هایی دارد؟

همانطور که پیش تر گفته شد، بالن حجمی سنج یا بالن لوشاتلیه، وسیله‌ای شیشه‌ای و گلابی‌شکل است که برای تعیین چگالی مواد پودری ریز مانند سیمان، ماسه و خاک به کار می‌رود. این بالن به افتخار شیمیدان فرانسوی، هنری لوشاتلیه، نامگذاری شده است.

ویژگی‌های بالن لوشاتلیه

• شکل خاص: این بالن دارای یک مخزن کروی شکل در پایین و یک گردن بلند و باریک با درجه‌بندی حجمی در بالا است. در قسمت میانی گردن، یک مخزن کوچک‌تر به شکل حباب وجود دارد.

• درجه‌بندی دقیق: درجه‌بندی روی گردن بالن لوشاتلیه بسیار دقیق است و به طور معمول با دقت ۰.۱ میلی‌لیتر انجام می‌شود. این درجه‌بندی به تعیین دقیق حجم مایع کمک می‌کند.

• جنس: بالن لوشاتلیه معمولاً از شیشه بوروسیلیکات ساخته می‌شود که در برابر شوک حرارتی و مواد شیمیایی مقاوم است.

• پایه: این بالن دارای یک پایه پهن و مسطح است که به ایستادن آن روی سطح کمک می‌کند.

مزایای بالن لوشاتلیه

• دقت بالا: به دلیل درجه‌بندی دقیق، چگالی مواد را می‌توان با دقت بالا اندازه‌گیری کرد.

• سهولت استفاده: استفاده از این بالن نسبتاً آسان است و نیاز به مهارت خاصی ندارد.

• مقاومت: جنس شیشه‌ای مقاوم آن باعث می‌شود که در برابر شکستن و خراشیدگی مقاوم باشد.

• کاربرد گسترده: این بالن در صنایع مختلف مانند ساختمان‌سازی، کشاورزی و صنایع شیمیایی کاربرد دارد.

بررسی درجه‌ بندی در بالن لوشاتلیه

درجه‌بندی “بالن لوشاتلیه” به این صورت است که ابتدا بالن با مایعی مانند نفت سفید تا نقطه‌ای بین 0 تا 1 میلی‌لیتر پر می‌شود. سپس مقدار مشخصی سیمان به بالن اضافه شده و حجم جابجا شده مایع از روی درجه‌بندی بالاتر خوانده می‌شود. با استفاده از این دو درجه‌بندی و وزن سیمان، می‌توان جرم حجمی سیمان را محاسبه کرد. دقت درجه‌بندی در بالن لوشاتلیه بسیار مهم است زیرا خطا در خواندن حجم می‌تواند منجر به خطا در محاسبه جرم حجمی سیمان و در نتیجه، اختلال در طراحی و کنترل مخلوط‌های بتن شود. درجه بندی پایین‌تر بین 0 تا 1 میلی‌لیتر و درجه بندی بالاتر بین 18 تا 24 میلی‌لیتر قرار دارد. دقت درجه‌بندی‌ها 0.1 میلی‌لیتر است.

مراحل انجام آزمایش با بالن لوشاتلیه چگونه است؟

آزمایش با بالن لوشاتلیه روشی برای تعیین جرم حجمی مواد پودری ریز مانند سیمان، ماسه و خاک است. این روش بر اساس اصل ارشمیدس کار می‌کند که می‌گوید حجم یک جسم جامد برابر با حجم مایعی است که توسط آن جسم جابجا می‌شود. برای انجام این آزمایش، ابتدا بالن لوشاتلیه را تمیز و خشک کرده و با مایعی که با ماده مورد آزمایش واکنش نمی‌دهد (معمولاً نفت سفید) تا نقطه‌ای بین علامت‌های 0 و 1 میلی‌لیتر در ساقه مدرج پر می‌کنیم.

سپس بالن را با دقت در حمام آب با دمای ثابت قرار می‌دهیم تا دمای مایع داخل بالن با دمای حمام آب به تعادل برسد. پس از آن، سطح مایع را در ساقه مدرج بالن می‌خوانیم و آن را به عنوان قرائت اولیه ثبت می‌کنیم. در مرحله بعد، مقدار مشخصی از ماده مورد آزمایش را به آرامی و با دقت به داخل بالن می‌ریزیم و برای خارج کردن هوای محبوس شده در داخل ماده و مایع، بالن را به آرامی تکان می‌دهیم یا به آرامی به دیواره آن ضربه می‌زنیم. پس از اینکه تمام حباب‌های هوا خارج شد و سطح مایع در ساقه بالن ثابت شد، قرائت جدید را به عنوان قرائت نهایی ثبت می‌کنیم.

در نهایت، با استفاده از فرمول جرم حجمی که برابر است با جرم ماده تقسیم بر اختلاف قرائت نهایی و اولیه، جرم حجمی ماده مورد آزمایش را محاسبه می‌کنیم. برای دقت بیشتر در انجام این آزمایش، بهتر است آزمایش را چندین بار تکرار کنید و میانگین نتایج را به عنوان جرم حجمی ماده در نظر بگیرید. همچنین دمای آب در حمام آب باید در طول آزمایش ثابت بماند و از ریختن ناگهانی ماده به داخل بالن خودداری کنید.

نکات مهم در استفاده از بالن لوشاتلیه چیست؟

همانطور که می دانید، بالن لوشاتلیه وسیله‌ای آزمایشگاهی برای اندازه‌گیری دقیق چگالی مایعات و جامدات است. این وسیله به دلیل دقت بالا، در صنایع مختلفی مانند صنایع غذایی، داروسازی، شیمیایی و … کاربرد دارد. برای اطمینان از دقت اندازه‌گیری و جلوگیری از آسیب به بالن، رعایت نکات زیر ضروری است:

• تمیزی و خشک بودن: قبل از استفاده، بالن لوشاتلیه را به دقت با آب مقطر و مواد شوینده مناسب شستشو دهید. سپس آن را با دقت خشک کنید. وجود هرگونه آلودگی یا رطوبت می‌تواند بر دقت اندازه‌گیری تأثیر بگذارد. برای خشک کردن کامل بالن، می‌توانید از هوای فشرده یا خشک‌کن استفاده کنید.

• دقت در پر کردن: هنگام پر کردن بالن با مایع مورد نظر، دقت کنید که هیچ حباب هوایی در داخل آن باقی نماند. برای این منظور، می‌توانید از پیپت یا سرنگ استفاده کنید. همچنین، سطح مایع باید دقیقاً تا علامت کالیبره شده روی بالن برسد.

• کنترل دما: دمای مایع مورد نظر و بالن باید در طول آزمایش ثابت باشد. تغییرات دما می‌تواند حجم مایع و در نتیجه چگالی آن را تغییر دهد. برای کنترل دما، می‌توانید از حمام آب با دمای ثابت استفاده کنید.

• جابجایی با احتیاط: بالن لوشاتلیه از جنس شیشه است و در صورت ضربه یا سقوط ممکن است شکسته شود. بنابراین، هنگام جابجایی و استفاده از آن، دقت و احتیاط لازم را به عمل آورید.

• نگهداری مناسب: پس از استفاده، بالن را با آب مقطر شستشو داده و خشک کنید. سپس آن را در جعبه مخصوص یا در جای خشک و تمیز نگهداری کنید.

مقایسه بالن لوشاتلیه با بالن تقطیر

بالن لوشاتلیه و بالن تقطیر هر دو ظروف شیشه‌ای هستند که در آزمایشگاه‌ها برای گرم کردن و انجام واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شوند. با این حال، طراحی و کاربرد آنها کمی متفاوت است. بالن لوشاتلیه دارای یک گردن باریک و بلند و یک مخزن کروی شکل است. این بالن به طور خاص برای تعیین چگالی مایعات و جامدات طراحی شده است. گردن بلند آن به حفظ دمای ثابت کمک می‌کند و حجم دقیق مایع را می‌توان با استفاده از خط نشانه روی گردن بالن تعیین کرد.

بالن تقطیر دارای یک گردن کوتاه‌تر و یک خروجی جانبی است. این خروجی جانبی برای اتصال به کندانسور در طول فرآیند تقطیر استفاده می‌شود. بالن تقطیر برای گرم کردن مایعات تا نقطه جوش و جمع‌آوری بخارات متراکم شده آنها استفاده می‌شود. در جدول زیر، این دو نوع ابزار آزمایشگاهی را به طور خلاصه با یکدیگر مقایسه می کنیم:

نتیجه گیری

در نهایت می توان گفت که بالن لوشاتلیه ابزاری ساده و دقیق برای تعیین جرم حجمی مواد پودری است که در صنایع مختلف مانند ساختمان‌سازی و تولید مصالح ساختمانی کاربرد دارد. بالن لوشاتلیه یک ابزار آزمایشگاهی شیشه‌ای است که برای تعیین جرم حجمی سیمان پرتلند و سایر مواد پودری استفاده می‌شود. این بالن دارای یک مخزن کروی شکل با یک گردن باریک و مدرج است که به دقت حجم مایع جابجا شده توسط نمونه پودر را اندازه‌گیری می‌کند. با استفاده از این حجم و جرم نمونه، می‌توان جرم حجمی ماده را محاسبه کرد.

بیشتر بدانید : بالن ژوژه پلاستیکی