杯式濃度計(jì)算器制造技術(shù)

杯式濃度計(jì)算器是一種容積式計(jì)算器．用它配制各種溶液的濃度時(shí)，可以不必度量各種溶液的體積，也不必先計(jì)算，就可在計(jì)算器的杯體內(nèi)直接配制．大大提高工作效率和配制精度．該計(jì)算器的杯體有兩項(xiàng)數(shù)學(xué)特性：濃度浮高特性和容器計(jì)算特性．因此參加計(jì)算的對象，不是人們給定的參數(shù)，而是倒入杯體內(nèi)的液體本身，其液面能自動成為參加運(yùn)算的對象，運(yùn)算的結(jié)果又表現(xiàn)在配到杯體內(nèi)的新的液面上．計(jì)算器從５０ｍｌ到２０００ｍｌ范圍內(nèi)有１６個(gè)規(guī)格品種．（*該技術(shù)在2005年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
杯式濃度計(jì)算器(以下簡稱計(jì)算器)是一種容積式計(jì)算器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和衛(wèi)生、教育等部門的化驗(yàn)室中，用它不但能測量液體的體積，更可以不經(jīng)書面計(jì)算就能配制所需溶液的濃度。現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室配制溶液濃度所使用的錐形量杯，早在幾百年前就被專利技術(shù)了，但缺乏創(chuàng)新，沒有發(fā)展，一直沿用到現(xiàn)在。用傳統(tǒng)錐形量杯配制溶液的濃度，先經(jīng)過書面計(jì)算。根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)再用量杯分別稱量各種液體的體積，然后倒在一起才能獲得預(yù)想的配制濃度。“計(jì)算”和“度量”分別是兩項(xiàng)獨(dú)立的操作程序，工作過程中，不但花的時(shí)間長，而且也容易出現(xiàn)差錯(cuò)。能否使量杯除了具有測量體積的功能外，再賦于一定的物理和數(shù)學(xué)意義，產(chǎn)生自動計(jì)算的特性，把“計(jì)算”和“度量”兩個(gè)程序融為一體，從而使操作過程簡化，配制精確度提高呢？本專利技術(shù)正是在這個(gè)構(gòu)思下探索出來的。本計(jì)算器由杯體和濃度指示尺兩部份組成。杯體外型和現(xiàn)在市場上錐形量杯相似，但增加了握杯部，使造型趨于美觀。它由儀器玻璃制成，壁薄而且厚度均勻，能耐劇熱。杯體底部套有塑料大底，使整個(gè)計(jì)算器穩(wěn)定可靠。在杯體的刻線上有兩行數(shù)字，分別代表毫升數(shù)和容積數(shù)。容積數(shù)1至10代表杯體的正坐標(biāo)軸，0至1代表負(fù)坐標(biāo)軸。如圖1所示。濃度指示尺由塑料尺身，滌倫薄膜尺帶和滑標(biāo)組成。指示尺帶可上、下旋動，簡稱動尺，動尺標(biāo)有0.1到1的十進(jìn)位濃度值，其實(shí)際刻度值完全和杯體容積數(shù)坐標(biāo)相等。滑標(biāo)中裝有紅色的活動發(fā)線，如圖2所示。濃度指示尺上端鉤在杯體的沿口上，下端的彈性卡環(huán)緊緊卡住握杯部。如圖3所示。人們予定參加配制濃度的各項(xiàng)已知條件，都可以操作動尺和滑標(biāo)來貯存。計(jì)算后，需要添加的第二種或多種溶液的讀值也由該尺指示。計(jì)算器除了作為傳統(tǒng)的量杯度量體積外，還可以不必通過書面計(jì)算和度量液體體積就能完成以下六項(xiàng)計(jì)算功能(1)、兩種純液的濃度配制;(2)、其中一種是不純液的濃度配制;(3)、兩種不純液的濃度配制;(4)、多種不純液的濃度配制;(5)、算出兩種不純液混合后的濃度;(6)、算出多種不純液混合后的濃度。如果對該容器的數(shù)學(xué)特性再加以開發(fā)，還可以完成當(dāng)量濃度以及某些化學(xué)特性的計(jì)算。本計(jì)算器外型簡單，其杯體又是一個(gè)普通的玻璃容器，為什么會有這么許多應(yīng)用功能呢？這是因?yàn)樵撊萜饔幸韵氯?xiàng)數(shù)學(xué)物理特性。(1)、濃度的浮高特性在該容器中，由兩種或多種溶液配制濃度時(shí)，濃度值和先倒入該容器中的液體的正坐標(biāo)高度無關(guān)，而只和后倒入的溶質(zhì)高度絕對值有關(guān)。在圖4上，三個(gè)同樣的容器中，雖然先倒入容器的溶劑體積不同，但是由于后倒入的溶質(zhì)的高度都等于h，那么這三種溶液的濃度必然相等。即M＝ (VB1)/(VA1+ VB1) ＝ (VB2)/(VA2+ VB2) ＝ (VB3)/(VA3+ VB3)這種特性好象溶液的濃度完全決定于浮在上部的液體高度，而和下部的液體完全無關(guān)，故稱這種特性為容器的濃度浮高特性。該特性創(chuàng)造了自動計(jì)算的物理?xiàng)l件和為配制溶液濃度時(shí)免除對各種液體的體積度量奠定了理論基礎(chǔ)。(Ⅱ)、容器的計(jì)算特性該容器的液面正坐標(biāo)恰好是該液面的液體體積與容器倍率乘積的對數(shù)值。即y＝LOgaC·Vy式中C-倍率系數(shù);Vy-溶液體積。這個(gè)特性為計(jì)算器中的液面能直接參加運(yùn)算并直接得到體積的運(yùn)算結(jié)果奠定理論基礎(chǔ)，故稱其為容器的計(jì)算特性。(Ⅲ)、容器的實(shí)踐可行性調(diào)整容器倍率可以控制外觀造型，但不影響以上兩個(gè)數(shù)學(xué)特性，此特性為探索美觀的造型和為制造方便奠定實(shí)踐基礎(chǔ)，故稱為容器的實(shí)踐可行性。窄看上述三個(gè)特性似乎不可能存在。特別是這三個(gè)特性要同時(shí)融合在同一個(gè)簡單的容器中更是不可思議。通過反復(fù)的探索，事實(shí)證明這種容器是存在的，并且已經(jīng)求得這種容器的迴轉(zhuǎn)母線函數(shù)是f(y)＝ 0≤y≤1-Logae≤y≤0……(1)本本計(jì)算器a＝10這個(gè)函數(shù)是運(yùn)用計(jì)算容器的數(shù)學(xué)理論解一組織積分方程后獲得的，下面對這組函數(shù)的正確性加以證明。(1)濃度浮高特性的驗(yàn)證要驗(yàn)證容器具有濃度的浮高特性，必須證明存在容器中的溶液濃度只能是浮高的函數(shù)。即必須證明M＝f(h)式中M-溶液欲配的濃度;n-溶質(zhì)高度的絕對值，又稱浮高。先將溶劑倒入容器，設(shè)其體積為VA，液面高度為H1，然后再加溶質(zhì)，其體積為VB，液面高度為H2，用h代表浮高。如圖5所示。則h＝H2＝H1M＝ (VB)/(VA+VB) ＝ (VB)/(V)式中V為溶液總體積。根據(jù)迥轉(zhuǎn)體的計(jì)積公式可知M =π∫H 1H 2f ( y )2·d yπH2yof ( y )2· d y…… ( 2 )]]>將(1)式代入(2)式得M =π∫H1H2〔 (L naC π)12· ay2〕2·d yπ∫- L O gaOe 〔 (L naC π)12〕2·d t + πH2o〔 (L naC π)12·ay2〕2·d y]]>=∫H1H2ay· d yy ｜O-L o gae+∫OH2ay· d y]]>=ay｜H2H11 + ay｜H2O=aH2- aH1aH2]]>＝1-a-(H2-H1)＝1-a-h……(3)如果把先倒入計(jì)算器內(nèi)的溶液看成是溶質(zhì)，那么M′＝1-M＝1-(1-a-h)＝a-h……(4)考察(3)式和(4)式，完全證明在計(jì)算器內(nèi)溶液只和浮高h(yuǎn)有關(guān)，而和先倒入該容器的溶劑無關(guān)。(2)容器的計(jì)算特性的驗(yàn)證要驗(yàn)證容器的計(jì)算特性，必須在正坐標(biāo)軸上任取一點(diǎn)，證明該點(diǎn)的坐標(biāo)高度H和在該坐標(biāo)位置的液體體積VH組成對數(shù)函數(shù)關(guān)系。如圖6所示。設(shè)VH為H高度液面所構(gòu)成溶液體積，則VH＝π∫yOH]]>f(y)2·dy……(5)將(1)式代入(5)式得π∫yoH]]>f(y)2·dy＝= π∫- L o gaeO〔 (L naC π)12〕2· d y +]]>+ π∫OH〔 (L naC π)12· ay2〕2·d y=1c+1c· ay｜Ho=1caH]]>得H＝LogaVH·C……(6)(3)可行性說明由于容器的倍率也直接參加計(jì)算特性，因此在實(shí)踐過程中提供了很大范圍的造型選擇余地，對于同一容積的容器來說有非常不同的外觀造型。現(xiàn)以300mL計(jì)算器為例說明這一問題。當(dāng)C值由小變大，將會產(chǎn)生一系列不同的外觀形狀，當(dāng)C＝11.43(M＝1∶3、V＝300mL)時(shí)，容器矮而胖，C增大到73.23(M＝1∶3、V＝300mL)時(shí)，容器拉長，C再大到228.63(M＝1∶3、V＝300mL)時(shí)，容器變得瘦長，如圖7所示。從圖7上可見，具有同樣數(shù)學(xué)物理特性的容器，其外觀形狀并不是機(jī)械地單一形狀，這給生產(chǎn)帶來極大的便利。實(shí)驗(yàn)室已制成實(shí)樣成品。假若我們再把濃度指示尺的分度完全對應(yīng)容器的正坐際刻度，更使容器儲藏豐富的計(jì)算特性。這是因?yàn)槿萜鞯囊好婢€和濃度指示尺構(gòu)成了一組液面立體計(jì)算尺，凡是平面計(jì)算尺可進(jìn)行的運(yùn)算，它都能勝任。值得指出的是凡是一經(jīng)倒入計(jì)算器的液體，它就不能單純地被理解為只有體積大小的流體，而是立即自動地成為凝結(jié)著重要的數(shù)學(xué)特性和物理特性的計(jì)算要素。因此在計(jì)算器中參加計(jì)算的對象，不是人們給定的參數(shù)，而是一經(jīng)倒入容器內(nèi)的液體本身本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種玻璃量杯，其特征是：配上和杯體坐標(biāo)刻度相同的濃度指示尺后，在配制各種溶液的濃度時(shí)，可以不必度量各種溶渡的體積。也不必計(jì)算，就可在杯體內(nèi)直接配制溶液的濃度。或者可直接求出各種溶液在杯體內(nèi)混合后的濃度。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種玻璃量杯，其特征是配上和杯體坐標(biāo)刻度相同的濃度指示尺后，在配制各種溶液的濃度時(shí)，可以不必度量各種溶液的體積。也不必計(jì)算，就可在杯體內(nèi)直接...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：倪雪豐，
申請(專利權(quán))人：倪雪豐，
類型：發(fā)明
國別省市：33[中國|浙江]