3.1　粉体有效密度的测定

3.1.1　测试原理

根据阿基米德原理，将已测质量的粉体样品置于测量容器中，加入液体介质，并且让这种液体介质充分地浸透到粉体颗粒的开孔隙中。测出粉体的有效体积，从而计算出单位有效体积的质量，即测得粉体有效密度。

测量有效密度的方法有两种：一种是比重瓶法；另一种是吊斗法。

3.1.1.1　比重瓶法测定原理

比重瓶法测粉体密度如图3-1所示。比重瓶容积为V_o，质量为m_o，盛有质量为m的粉体，加入部分浸透液体，经真空除气后（图3-3），将浸透液体充满装有粉体试样的比重瓶中，称其质量为m_sl，粉体有效密度按下式求得：

　　（3-1）

3.1.1.2　吊斗法测定原理

吊斗法测粉体密度如图3-2所示。将质量为m，有效体积为V_e的粉体，装入自身质量为m_o、自身材质体积为V_o的吊斗，加入浸透液体，使液面高于粉体2～5mm，经真空除气，恒温处理，然后将粉体和吊斗一起浸入浸透液体中悬浮称量，得其质量为m_sl，按下面关系式计算出粉体试样的有效密度：

　　（3-2）

式中，ρ_e为粉体的有效密度，g/m³；m为粉体的质量，g；V_e为粉体的有效体积，cm³；m_s为比重瓶与粉体或吊斗与粉体的质量和，g；m_o为比重瓶或吊斗的质量，g；m_sl为粉体与比重瓶和浸透液体三者的质量和或粉体与吊斗浸入浸透液体中悬浮称量的质量，g；m_ol为吊斗自身浸入浸透液体中悬浮称量的质量，g；m_f为吊斗悬丝浸入浸透液体至标定深度时称量的质量，g；ρ_l为在测定温度下浸透液体的密度，g/cm³。

3.1.1.3　浸透液体密度的标测和吊斗自身体积V_o的测定

（1）用比重瓶标测浸透液体　在测定温度（室温）下，温度测准到0.1℃，将除气蒸馏水灌满比重瓶，擦干瓶外水分，在天平上称量，得其质量为m_w；已知比重瓶的质量为m_o，比重瓶盛满浸透液体后的质量为m_l，并且已知水的密度为ρ_w，则按下列公式分别计算出V_o和ρ_l：

　　（3-3）

　　（3-4）

（2）吊斗V_o的测定　吊斗于空气中在天平上称量，得其质量为m_o，吊丝直径在0.2～0.5mm之间，它浸入浸透液体至标定深度时，称其质量为m_f；吊斗与吊丝二者浸入浸透液体中到标定深度时，称其质量为m_f+m_ol，则吊斗自身材质的体积为：

　　（3-5）

式中，m_o为比重瓶或吊斗的质量，g；m_ol为吊斗自身浸入浸透液体中悬浮称量，g；m_f为吊斗悬丝浸入到浸透液体至标定深度时称量的质量，g；V_o为比重瓶的容积或吊斗自身材质的体积，cm³；ρ_l为在测定温度下浸透液体的密度，g/cm³。

3.1.2　测试设备

（1）比重瓶法的设备　比重瓶容积为10～30cm³；分析天平精确度为0.001g；温度计读数精度为±0.1℃；液用密度计读数为±0.001g/cm³；采用真空机械泵及真空除气装置。

（2）吊斗法的设备　吊斗容积为10～30cm³，用于测量粉体小于40μm的吊斗必须加塞，塞中有孔，制作吊斗时把比重瓶塞上部截去一半，留下研磨瓶塞部分作为吊斗的斗塞，其他部分与比重瓶法相同。吊丝允许选用ϕ0.2～0.5mm的各种丝材。

3.1.3　试样测定

3.1.3.1　比重瓶法测量过程

（1）在测量温度下，称出比重瓶的干重m_o，按式（3-3）校准比重瓶V_o，用式（3-4）标定浸透液体密度ρ_l，也可用液用密度计测定ρ_l。

（2）将干燥粉体样品装入比重瓶中，占比重瓶容积V_o的2/5，擦去瓶外可能附着的粉体，在天平上称量，得其质量为m_s。

（3）将浸透液体加入比重瓶至（1/2～2/3）V_o，转入真空除气装置除气，达到399.97Pa或没有气泡逸出时停止除气，恢复到常压。

（4）经过一段时间静置或恒温处理，达到室温时，比重瓶加满浸透液体，除去瓶外液体，在天平上称量，得其质量为m_sl。真空除气时，粉体试样不能飞出瓶外。

3.1.3.2　吊斗法测量过程

（1）称量吊斗质量为m_o，按式（3-5）测定吊斗自身材质的体积V_o，用式（3-4）标测浸透液体密度ρ_l。

（2）将干燥粉体装入吊斗中至吊斗容积的2/5左右，在天平上称量，得其质量为m_s，将浸透液体加到吊斗中，使液面高出粉体试样2～5mm，转入真空除气装置除气，条件与比重瓶法相同。

（3）试样达到室温时，向吊斗中缓慢加入浸透液体到满斗，盖上斗塞，转入浸透液体中悬浮称量，得其质量为m_sl+m_f。空吊斗的悬浮称量，可直接悬浮测定，也可按m_ol=m_o-V_oρ_l求得。

3.1.3.3　比重瓶法与吊斗法的测试结果

比重瓶法与吊斗法的测试结果可以相互对照、补充、核对，当测量温度高于30℃时，吊斗法优于比重瓶法。

脱气蒸馏水在空气中的密度ρ_w可按表3-1查出。当测试温度位于表中相邻两摄氏度之间时，允许用内插法修正水的密度。