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Publicação
MEASURING ABSOLUTE SALINITY THROUGH DEN- SITY, REFRACTIVE INDEX, AND SOUND SPEED TRACEABILITY
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 2.19 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Speed of sound measurements have previously been used to derive seawater salinity
and density over limited ranges where conductivity measurements have not been reliable. It
has been conventional for several decades to derive the salinity of the seawater from measure-
ments of conductivity. These measurements are only affected by the dissolved ionic, electro-
lytic, solutes in seawater, being the definition of absolute salinity the total mass fraction of all
dissolved matter in the solution.
Several studies show the metrological compatibility of salinity results obtained by
refractometry and densimetry. This study focuses on the validation of a new density and speed
of sound measurement system (Anton Paar, DSA 5000M) and extends the applicable salinity
range for determining salinity using refractometry and densimetry. Temperature calibration
results established a tolerance of 0.038 ºC within the range of [10, 40] ºC.
Viscosity calibration showed negligible density errors for viscosity values in the range
[0.66, 70.32] mPa s, but deviations up to 0.106 kg m-3 for higher viscosity values, suggesting
the need for lower uncertainty calibration standards. Polynomial regressions facilitated the
estimation of dynamic viscosity from density indications within the viscosity interval of
[7, 220] mPa s with a relative standard uncertainty of 3 %.
The speed of sound measurements, calibrated with various substances, exhibited negli-
gible errors in the Intervals [1255, 1484] m s-1 (maximum deviation of 0.2 %) and
[1490, 1530] m s-1, errors within 0.02 % to 0.42 % at 20 ºC. The study also confirmed the metro-
logical compatibility of absolute salinity values obtained by refractometry and densimetry
measurements in the [5, 40] g kg-1 SA interval, including seawater samples. Overall, this re-
search contributes to enhancing the accuracy and applicability of density and speed of sound
measurements in diverse scientific and industrial contexts.
As medições da velocidade do som foram usadas anteriormente para alcançar a salini- dade e a massa volúmica da água do mar em intervalos limitados, onde as medições de con- dutividade não eram de confiança. É convencional há várias décadas alcançar a salinidade da água do mar a partir de medições de condutividade. Estas medições são afetadas apenas pelos solutos iônicos, eletrolíticos dissolvidos na água do mar, sendo a definição de salinidade ab- soluta a fração de massa total de toda a matéria dissolvida na água. Vários estudos demostram a compatibilidade metrológica dos resultados de salinidade obtidos por refratometria e densimetria. O foco deste estudo é a validação de um novo densí- metro e sistema de medição da velocidade do som (Anton Paar, DSA 5000M) e aumentar a faixa de salinidade aplicável para a determinação de salinidade usando refratometria e densi- metria. Resultados de calibração de temperatura estabeleceram uma tolerância de 0.038 ºC dentro do intervalo de [10, 40] ºC. A calibração de viscosidade mostrou erros de densidade negligenciáveis para valores de viscosidade no intervalo [0.66, 70,32] mPa s, mas desvios de até 0,106 kg m-3 para valores de viscosidade mais altos, sugerindo a necessidade de padrões de calibração com menor in- certeza. Regressões polinomiais facilitaram a estimativa da viscosidade dinâmica a partir das indicações de densidade dentro do intervalo de viscosidade de [7 mPa s a 220 mPa s] com uma incerteza relativa padrão de 3 %. As medições da velocidade do som, calibradas com várias substâncias, apresentaram erros insignificantes nos intervalos [1255, 1484] m s-1 (desvio máximo de 0.2 %) e [1490, 1530] m s-1, erros entre 0.02 % e 0.42 % a 20 ºC. O estudo também confirmou a compati- bilidade metrológica dos valores de salinidade absoluta obtidos por refratometria e densime- tria no intervalo [5; 40] g kg-1 de SA, incluindo amostras de água do mar. No geral, esta pesquisa contribui para melhorar a precisão e a aplicabilidade de medidas de densidade e velocidade do som em diversos contextos científicos e industriais.
As medições da velocidade do som foram usadas anteriormente para alcançar a salini- dade e a massa volúmica da água do mar em intervalos limitados, onde as medições de con- dutividade não eram de confiança. É convencional há várias décadas alcançar a salinidade da água do mar a partir de medições de condutividade. Estas medições são afetadas apenas pelos solutos iônicos, eletrolíticos dissolvidos na água do mar, sendo a definição de salinidade ab- soluta a fração de massa total de toda a matéria dissolvida na água. Vários estudos demostram a compatibilidade metrológica dos resultados de salinidade obtidos por refratometria e densimetria. O foco deste estudo é a validação de um novo densí- metro e sistema de medição da velocidade do som (Anton Paar, DSA 5000M) e aumentar a faixa de salinidade aplicável para a determinação de salinidade usando refratometria e densi- metria. Resultados de calibração de temperatura estabeleceram uma tolerância de 0.038 ºC dentro do intervalo de [10, 40] ºC. A calibração de viscosidade mostrou erros de densidade negligenciáveis para valores de viscosidade no intervalo [0.66, 70,32] mPa s, mas desvios de até 0,106 kg m-3 para valores de viscosidade mais altos, sugerindo a necessidade de padrões de calibração com menor in- certeza. Regressões polinomiais facilitaram a estimativa da viscosidade dinâmica a partir das indicações de densidade dentro do intervalo de viscosidade de [7 mPa s a 220 mPa s] com uma incerteza relativa padrão de 3 %. As medições da velocidade do som, calibradas com várias substâncias, apresentaram erros insignificantes nos intervalos [1255, 1484] m s-1 (desvio máximo de 0.2 %) e [1490, 1530] m s-1, erros entre 0.02 % e 0.42 % a 20 ºC. O estudo também confirmou a compati- bilidade metrológica dos valores de salinidade absoluta obtidos por refratometria e densime- tria no intervalo [5; 40] g kg-1 de SA, incluindo amostras de água do mar. No geral, esta pesquisa contribui para melhorar a precisão e a aplicabilidade de medidas de densidade e velocidade do som em diversos contextos científicos e industriais.
Descrição
Palavras-chave
Density Metrology Refractive index Salinity Seawater Speed of sound