Cân tỷ trọng (tên tiếng Anh: Density Balance) là một loại cân điện tử chuyên dụng được thiết kế để xác định tỷ trọng (khối lượng riêng) của các mẫu vật chất ở dạng rắn, lỏng hoặc đôi khi là dạng bột và sệt.

Thay vì chỉ đo khối lượng như cân thông thường, cân tỷ trọng sử dụng các thuật toán dựa trên nguyên lý Archimedes để tính toán mối quan hệ giữa khối lượng và thể tích của mẫu.

Nguyên lý hoạt động

Hầu hết các loại cân tỷ trọng hiện nay hoạt động dựa trên lực đẩy Archimedes. Quy trình cơ bản thường diễn ra như sau:

1. Cân trong không khí: Đo khối lượng thực ($m$) của mẫu.

2. Cân trong chất lỏng tiêu chuẩn: Mẫu được nhúng chìm vào một chất lỏng đã biết trước tỷ trọng (thường là nước cất hoặc ethanol). Lúc này, cân sẽ đo lực đẩy mà chất lỏng tác động lên vật.

3. Tính toán: Máy sẽ tự động tính toán dựa trên công thức:

    

   

Cấu tạo chính

Một bộ cân tỷ trọng thường bao gồm:

• Thân cân điện tử: Có độ chính xác cao (thường là 2 đến 4 chữ số thập phân).

• Bộ dụng cụ đo tỷ trọng (Density Kit): Bao gồm giá đỡ, cốc đựng chất lỏng, và giỏ đựng mẫu (để nhúng mẫu vào chất lỏng).

• Phần mềm tích hợp: Tự động hiển thị kết quả tỷ trọng sau khi đo xong hai bước, giúp người dùng không cần tính toán thủ công.

Ứng dụng của cân tỷ trọng

Cân tỷ trọng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng và nghiên cứu:

• Sản xuất nhựa và cao su: Kiểm tra độ tinh khiết và đặc tính lý hóa của vật liệu.

• Ngành kim loại: Xác định độ xốp hoặc phát hiện các bọt khí bên trong phôi kim loại.

• Thực phẩm và đồ uống: Đo nồng độ đường, độ cồn hoặc độ đặc của sữa.

• Dược phẩm: Kiểm tra tỷ trọng của các loại thuốc lỏng, tinh dầu.

• Đá quý: Phân biệt các loại đá quý dựa trên khối lượng riêng đặc trưng.

Ưu điểm so với phương pháp truyền thống

Trước đây, người ta thường dùng tỷ trọng kế (pycnometer) rất tốn thời gian và dễ sai số. Cân tỷ trọng hiện đại mang lại:

• Tốc độ: Cho kết quả chỉ trong vài giây.

• Độ chính xác: Giảm thiểu sai số do con người và tác động môi trường.

• Đa năng: Có thể đo được cả vật rắn không định hình (hình dạng bất kỳ).