입자 밀도(패키지 밀도)
Particle density (packed density) |
 |
입자 고형분 또는 분말의 입자 밀도는 분말을 구성하는 입자의 밀도로, 특정 매체(보통 공기)에서 대량의 분말의 평균 밀도를 측정하는 벌크 밀도와 대조된다. 때로는 내부 다공성의 입자 밀도와 대비되는 True density라고도 한다. 입자 밀도는 고체의 응집 정도에 따라 달라지지 않는 반면, 대량 밀도는 자유롭게 안착된 상태 또는 압축된 상태(탭 밀도)에서 측정되는지에 따라 값이 달라지기 때문에 비교적 잘 정의된 수량이다. 그러나 입자 밀도에 대한 다양한 정의를 이용할 수 있는데, 이는 입자 부피에 모공이 포함되는지와 공극이 포함되는지의 측면에서 차이가 있다.
측정
입자 밀도의 측정은 다음과 같은 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
아르키메데스의 원리
분말은 알려진 부피의 파이크노미터 안에 넣어 무게를 측정한다. 그런 다음 파이크노미터는 분말이 용해되지 않는 알려진 밀도의 액체로 채워진다. 분말 부피는 피크노미터에 표시된 부피와 첨가된 액체의 부피(즉, 변위된 공기의 부피)의 차이에 의해 결정된다. 모공 부피를 포함하지 않는 유사한 방법은 알려진 밀도의 녹은 왁스에 입자 덩어리를 매달아 거품이 빠져나가도록 하고 왁스가 굳을 수 있도록 한 다음 왁스/부피 벽돌의 부피와 질량을 측정하는 것이다.
알려진 밀도의 액체 속에 있는 분말의 슬러리는 또한 부력으로 입자 밀도를 측정하기 위해 비중계와 함께 사용될 수 있다.
부력에 기초한 또 다른 방법은 공기 중과 알려진 밀도의 액체에서 표본의 무게를 측정하는 것이다.
밀도 경사가 있는 액체 열도 다음과 같이 준비할 수 있다. 기둥에는 연속적으로 다양한 구성의 액체가 들어 있어야 하며, 따라서 (하단의) 최대 밀도가 고체의 밀도보다 높고, 최소 밀도가 낮아야 한다. 만약 작은 분말 표본이 이 열에 정착할 수 있게 된다면, 그것은 액체 밀도가 입자 밀도와 같은 지점에서 정지하게 될 것이다.
체적 측정
가스 피크노미터는 분말 샘플의 부피를 측정하는 데 사용될 수 있다. 알려진 질량의 샘플은 폐쇄 밸브에 의해 가스 저장소에 연결되는 알려진 체적의 챔버에 챔버보다 높은 압력으로 적재된다. 밸브가 열린 후, 시스템의 최종 압력은 보일의 법칙을 적용하여 총 가스량을 결정할 수 있게 한다.
수은포도계는 분말의 총 부피뿐만 아니라 다른 크기의 모공 부피까지 결정할 수 있는 기구로서 알려진 분말 덩어리가 수은에 잠긴다. 주변 압력에서는 수은이 중입자 공간이나 표본의 모공을 침범하지 않는다. 압력이 증가하면 수은은 점점 더 작은 모공을 침범하며, 모공 지름과 압력의 관계가 알려져 있다. 그런 다음 압력 대 부피의 연속적인 추적이 생성될 수 있으며, 이를 통해 표본의 다공성을 완전히 특성화할 수 있다.
