Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с гигрометром .
Схематический рисунок ареометра. Чем ниже плотность жидкости, тем глубже погружается утяжеленный поплавок B. Глубина считывается по шкале А.

Ареометр представляет собой инструмент , используемый для измерения относительной плотности из жидкостей , основанных на концепции плавучести . Они , как правило , калибруется и закончил с одним или несколькими шкалами , таких как удельный вес .

Ареометр обычно состоит из герметичной полой стеклянной трубки с более широкой нижней частью для обеспечения плавучести , балласта, такого как свинец или ртуть, для устойчивости и узкого стержня с градуировкой для измерения. Жидкость для тестирования наливают в высокий контейнер, часто в градуированный цилиндр , и ареометр осторожно опускают в жидкость, пока он не начнет свободно плавать. Точка, в которой поверхность жидкости касается стержня ареометра, коррелирует с относительной плотностью. Ареометры могут иметь любое количество шкал вдоль штанги, соответствующих свойствам, связанным с плотностью.

Ареометры откалиброваны для различных целей, таких как лактометр для измерения плотности (кремообразности) молока, сахарометр для измерения плотности сахара в жидкости или спиртометр для измерения более высоких уровней алкоголя в спиртных напитках .

В ареометре используется принцип Архимеда : твердое тело, взвешенное в жидкости, поддерживается силой, равной весу жидкости, вытесняемой погруженной частью взвешенного твердого тела. Чем ниже плотность жидкости, тем глубже погружается ареометр данного веса; шток откалиброван для получения числовых значений.

История [ править ]

Ареометр из практической физики

Ареометр, вероятно, восходит к греческому философу Архимеду (3 век до н.э.), который использовал его принципы для определения плотности различных жидкостей. [1] [2] Раннее описание ареометра происходит из латинского стихотворения, написанного во 2 веке нашей эры Ремниусом, который сравнил использование ареометра с методом вытеснения жидкости, использованным Архимедом для определения содержания золота в Иеро. Корона II . [3]

Гипатия Александрийская (4-5 века нашей эры), выдающаяся женщина-греческий математик, является первым человеком, традиционно связанным с ареометром. [3] В письме Синезий из Кирены просит Гипатию, своего учителя, сделать для него ареометр:

Рассматриваемый инструмент представляет собой цилиндрическую трубку, имеющую форму флейты и примерно такого же размера. На нем есть выемки на перпендикулярной линии, с помощью которых мы можем проверить вес воды. Конус образует крышку на одном из концов, плотно прилегающую к трубке. Конус и трубка имеют только одно основание. Это называется бариллием. Когда вы помещаете трубку в воду, она остается в вертикальном положении. Затем вы можете легко посчитать насечки и таким образом определить вес воды. [4]

Согласно Энциклопедии истории арабской науки , он использовался Абу Райханом аль-Бируни в 11 веке и описан Аль-Хазини в 12 веке. [5] Он был заново открыт в 1612 году Галилеем и его кругом друзей и использовался в экспериментах, особенно в Академии дель Чименто. [6] Он снова появился в 1675 году в работе Роберта Бойля (который придумал название «ареометр» ) [3] с типами, разработанными Антуаном Боме ( шкала Боме ), Уильямом Николсоном и Жаком Александром Сезаром Шарлем в конце 18-го века. век, [7]более или менее современно с открытием Бенджамином Сайксом устройства, с помощью которого можно автоматически определять содержание алкоголя в жидкости. Использование устройства Сайкса стало обязательным по британскому закону в 1818 г. [8]

Диапазоны [ править ]

Ареометр глубже погружается в жидкости с низкой плотностью, такие как керосин , бензин и спирт , и менее глубоко в жидкости с высокой плотностью, такие как рассол , молоко и кислоты . Обычно ареометры, используемые с плотными жидкостями, имеют отметку 1.000 (для воды) рядом с верхней частью штока, а ареометры для использования с более легкими жидкостями имеют отметку 1.000 рядом с нижней частью. Во многих отраслях промышленности используется набор ареометров (1.0–0.95, 0.95–.), Чтобы иметь инструменты, охватывающие диапазон удельных масс, с которыми можно встретиться.

Весы [ править ]

Сотрудник НАСА использует ареометр для измерения плотности рассола в пруде-испарителе соли.

Современные ареометры обычно измеряют удельный вес, но в некоторых отраслях промышленности использовались (и иногда все еще используются) разные шкалы. Примеры включают:

  • Плотность API , повсеместно используется в нефтяной промышленности во всем мире.
  • Шкала Бауме , ранее использовавшаяся в промышленной химии и фармакологии
  • Шкала Брикса , в основном используется для производства фруктовых соков, виноделия и сахарной промышленности.
  • Шкала Оксле , используемая для измерения плотности виноградного сусла
  • Платонова шкала , в основном используется в пивоварении
  • Шкала Твадделла , ранее использовавшаяся при отбеливании и окрашивании [9]

Специализированные ареометры [ править ]

Специализированные ареометры часто называют в честь их использования: например, лактометр - это ареометр, разработанный специально для использования с молочными продуктами. Иногда их называют именно этим названием, иногда - ареометрами.

Спиртометр [ править ]

Спиртометр - это ареометр, который показывает концентрацию спирта жидкостей, которые по существу представляют собой смесь спирта и воды. Он также известен как ареометр proof и Tralles (в честь Иоганна Георга Траллеса , но обычно неправильно пишется как traille и tralle). Он измеряет плотность жидкости. Для оценки количества алкоголя в жидкости делаются определенные допущения. Спиртометры имеют шкалу с указанием объемных процентов «потенциального алкоголя» на основе предварительно рассчитанного удельного веса. Более высокое значение «потенциального алкоголя» по этой шкале вызвано большим удельным весом, который, как предполагается, вызван введением растворенных сахаров или углеводов. Показания снимаются до и после ферментации, и приблизительное содержание алкоголя определяется путем вычитания показаний после ферментации из показаний до ферментации. [10]


Лактометр [ править ]

Лактометр используется для проверки чистоты коровьего молока. Удельный вес молока не дает окончательного определения его состава, поскольку молоко содержит множество веществ, которые тяжелее или легче воды. Для определения общего состава необходимы дополнительные тесты на содержание жира. Инструмент разделен на сотню частей. Вливают молоко и дают постоять до образования сливок, затем глубина слоя сливок в градусах определяет качество молока. Если образец молока чистый, лактометр плавает; если он фальсифицирован или загрязнен, лактометр тонет. [ необходима цитата ]

Сахарометр [ править ]

Не путать с сахариметром .
Сахарометр ХХ века.

Сахарометр - это ареометр, используемый для определения количества сахара в растворе, изобретенный Томасом Томсоном . [11] Он используется в первую очередь виноделов и пивоваров , [12] , и он также может быть использован в создании шербеты и мороженое. [13] Первый сахарометр пивоваров был сконструирован Бенджамином Мартином (с учетом дистилляции) и первоначально использовался для пивоварения Джеймсом Баверстоком-старшим в 1770 году. [14] Генри Трал перенял его использование, а позже он был популяризирован Джоном Ричардсоном в 1784 году. . [15]

Он состоит из большой утяжеленной стеклянной колбы с тонким стержнем, поднимающимся сверху, с калиброванными отметками. Уровень сахара можно определить, считывая значение в месте пересечения поверхности жидкости шкалы. Чем выше содержание сахара, тем плотнее раствор и, следовательно, выше будет плавать колба.

Термогидрометр [ править ]

Термогидрометр - это ареометр, в поплавковой секции которого находится термометр . Для измерения плотности нефтепродуктов, таких как жидкое топливо, образец обычно нагревают в температурной рубашке с установленным за ним термометром, поскольку плотность зависит от температуры. Легкие нефтепродукты помещают в охлаждающие рубашки, обычно при 15 ° C. Очень легкие нефтепродукты с большим количеством летучих компонентов измеряются в контейнере переменного объема с использованием устройства для отбора проб с плавающим поршнем, чтобы минимизировать потери легких фракций. [16]

Аккумуляторный ареометр [ править ]

Состояние заряда свинцово-кислотного аккумулятора можно оценить по плотности раствора серной кислоты, используемого в качестве электролита . Ареометр, откалиброванный для измерения удельного веса относительно воды при 60 ° F (16 ° C), является стандартным инструментом для обслуживания автомобильных аккумуляторов . Таблицы используются для корректировки показаний до стандартной температуры. Ареометры также используются для обслуживания никель-кадмиевых батарей с мокрыми элементами, чтобы гарантировать, что электролит имеет надлежащую прочность для применения; для этого химического состава батареи удельный вес электролита не связан с состоянием заряда батареи.

Аккумуляторный ареометр с термометром (термогидрометр) измеряет удельный вес с температурной компенсацией и температуру электролита.

Тестер антифриза [ править ]

Еще одно применение ареометров в автомобилях - это проверка качества раствора антифриза, используемого для охлаждения двигателя. Степень защиты от замерзания может быть связана с плотностью (и, следовательно, концентрацией) антифриза; разные типы антифризов имеют разное соотношение между измеренной плотностью и температурой замерзания.

Ацидометр [ править ]

Ацидометр (иногда пишется ацидиметр) - это ареометр, используемый для измерения удельного веса кислоты . [17]

Баркометр [ править ]

Баркометр откалиброван для проверки прочности дубильных щелоков, используемых при дублении кожи . [18]

Салинометр [ править ]

Салинометр - это ареометр, используемый для измерения содержания соли в воде, подаваемой в морской паровой котел.

Уринометр [ править ]

Ареометр для измерения плотности мочи является медицинской влагомер предназначен для анализа мочи . Поскольку удельный вес мочи определяется соотношением растворенных веществ (отходов) к воде, уринометр позволяет быстро оценить общий уровень гидратации пациента.

Галерея [ править ]

  • Спиртометр в аппарате.

  • Лактометр

  • Индикатор состояния аккумулятора для измерения заряда аккумулятора (~ 1985 г.).

  • Тестер антифриза измеряет температуру замерзания охлаждающей жидкости двигателя.

Использование в анализе почвы [ править ]

Анализ ареометра - это процесс сортировки мелкозернистых почв, илов и глин . Если размер зерен слишком мал для ситового анализа, выполняется ареометр . Основой для этого теста является закон Стокса для падающих сфер в вязкой жидкости, в котором конечная скорость падения зависит от диаметра зерна и плотности зерна в суспензии и жидкости. Таким образом, диаметр зерна можно рассчитать, зная расстояние и время падения. Ареометр также определяет удельный вес (или плотность) суспензии, что позволяет рассчитать процентное содержание частиц определенного эквивалентного диаметра. [19]

См. Также [ править ]

  • Дасиметр
  • Парадокс лифта (физика)
  • Ареометр по Фаренгейту
  • Гравитация (пиво)
  • Качающаяся U-образная трубка
  • Пикнометр


Ссылки [ править ]

  1. ↑ Ян Спенсер Хорнси, История пива и пивоварения, Королевское химическое общество · 2003, стр. 429
  2. ^ Жанна Bendick, Архимед и двери науки, Литературный Licensing, LLC · 2011, стр 63-64
  3. ^ a b c Бенсауд-Винсент, Бернадетт (2002). Холмс, Фредерик Л .; Левер, Тревор Х. (ред.). Инструменты и эксперименты в истории химии . Массачусетский технологический институт Press. п. 153.
  4. ^ Фитцджеральд, Августин (1926). Письма Синезия Киренского . Издательство Оксфордского университета. п. Письмо 15.
  5. ^ Mariam Рожанский & IS Levinova (1996). «Статика» . В Рушди Рашид и Регис Морелон (ред.). Энциклопедия истории арабской науки, Том 2 . Рутледж . С. 614–642 [ 639 ]. ISBN 978-0-415-12411-9. Проверено 26 марта 2019 .
  6. ^ "Museo Galileo" .
  7. ^ Клод-Джозеф Блондель (2003). "Un enfant illustre de Beaugency: le Physicien et aéronaute Жак Шарль (1746-1823)" . Les Publications de l'Académie d'Orléans, Agriculture, Sciences, Belles-Lettres et Arts . Академия Орлеанской (4): 37.
  8. ^ Денисон 1955 , стр. 132
  9. ^ "Степени Баумье" . Chestofbooks.com .
  10. ^ Рабин, Дан; Забудьте, Карл (1998). Словарь пива и пивоварения . Лондон: Фицрой Дирборн. ISBN 9781579580780. Проверено 11 октября 2009 .
  11. ^ Объяснение сахарометра Аллана: назначен Актом парламента для ... , Томас Томсон
  12. ^ Sambrook, Памела (январь 1996). Пивоварение в загородном доме в Англии ... ISBN  9781852851279. Проверено 11 октября 2009 .
  13. ^ Ханнеман, Леонард Дж. (1993). Кондитерская . ISBN 9780750604307. Проверено 11 октября 2009 .
  14. ^ Матиас, Питер (1959). Пивоваренная промышленность в Англии ... Источник 2012-03-16 .
  15. ^ Бад, Роберт; Уорнер, Дебора Джин; Чаплин, Саймон; Джонстон, Стивен; Петерсон, Бетси Бар (1998). Инструменты науки: ... ISBN  9780815315612. Проверено 11 октября 2009 .
  16. ^ Бела Г. Липтак; Криста Венчель, ред. (2017). Справочник инженеров КИПиА: измерения и безопасность (Пятое изд.). США: Тейлор и Фрэнсис Групп, CRC Press. п. 1314. ISBN 978-1-4987-2764-8.
  17. ^ "Ацидометр" . Бесплатный словарь . Фарлекс. 2003 . Проверено 18 сентября 2010 года .
  18. ^ Чарльз Томас Дэвис, Производство кожи: описание всех процессов дубления и дубления коры, экстрактов, хрома и всех современных дубильных веществ в общем использовании . ХК Бэрд и компания, 1897,1897 . Проверено 11 октября 2009 . Баркометр.
  19. ^ Фахри А. Assaad, Филип Элмер Lamoreaux, Travis Х. Хьюз (ред.), Полевые методы для геологов и гидрогеологов , Springer Science & Business Media, 2004 ISBN 3540408827 , p.299 

Источники [ править ]

  • Гипатия Александрийская
  • Информация ареометра
  • Руководство по пивоваренным гидрометрам
  • Юрджен Драайер. Тестирование молока . Справочник группы производителей молока , Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций
  • Использование ареометра , домашняя страница виноделия.
  • Как работает ареометр , методы домашнего виноделия