Ареометр
Ареометр относительной или лактометр — это прибор, используемый для измерения плотности или жидкостей на . основе концепции плавучести плотности Они обычно калибруются и градуируются по одной или нескольким шкалам, таким 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 испытания наливают в высокий контейнер, часто в мерный цилиндр , и ареометр осторожно опускают в жидкость до тех пор, пока он не начнет свободно плавать. Точка, в которой поверхность жидкости касается стержня ареометра, соответствует относительной плотности. Ареометры могут содержать любое количество шкал вдоль стержня, соответствующих свойствам, коррелирующим с плотностью.
Ареометры калибруются для различных целей, например, лактометр для измерения плотности (кремистости) молока, сахарометр для измерения плотности сахара в жидкости или спиртометр для измерения более высокого уровня алкоголя в спиртных напитках .
В ареометре используется принцип Архимеда : твердое тело, взвешенное в жидкости, выталкивается силой, равной весу жидкости, вытесняемой погруженной частью взвешенного твердого тела. Чем ниже плотность жидкости, тем глубже погружается ареометр заданного веса; шток откалиброван для получения числовых показаний.
История
[ редактировать ]
Гидрометр, 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 взято из латинского стихотворения, написанного во 2 веке нашей эры Ремнием, который сравнил использование ареометра с методом вытеснения жидкости , который Архимед использовал для определения содержания золота в короне Гиеро II . [3]
Гипатия Александрийская ( до н. э.; 350–370 ум. 415 н. э.), выдающаяся греческая женщина-математик, является первым человеком, традиционно связанным с ареометром. [3] В письме Синезий Киренянин просит Гипатию, свою учительницу, сделать для него ареометр:
Рассматриваемый инструмент представляет собой цилиндрическую трубку, имеющую форму флейты и примерно такого же размера. Он имеет насечки 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 бариллий. Когда вы помещаете трубку в воду, она остается вертикальной. Затем вы можете спокойно пересчитать 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 друзьями 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 века, [7] более или менее одновременно с открытием Бенджамином Сайксом устройства, с помощью которого можно автоматически определять содержание алкоголя в жидкости. Использование устройства Сайкса было обязательным по британскому законодательству в 1818 году. [8]
Диапазоны
[ редактировать ]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 1000 (для воды) в верхней части штока, а те, которые используются с более легкими жидкостями, имеют отметку 1000 внизу. Во многих отраслях промышленности используется набор ареометров (1,0–0,95, 0,95–.), чтобы иметь инструменты, охватывающие диапазон встречающихся удельных весов.
Весы
[ редактировать ]
Современные ареометры обычно измеряют удельный вес , но в некоторых отраслях использовались (а иногда и используются) другие шкалы. Примеры включают в себя:
- API Gravity , повсеместно используемый в нефтяной промышленности во всем мире.
- Шкала Боме , ранее использовавшаяся в промышленной химии и фармакологии.
- Шкала Брикса , в основном используется при производстве фруктовых соков, виноделия и сахарной промышленности.
- Шкала Оксле , используемая для измерения плотности виноградного сусла.
- Платоновская шкала , в основном используемая в пивоварении.
- Шкала Твадделла , ранее использовавшаяся в отбеливающей и красильной промышленности. [9]
Специализированные ареометры
[ редактировать ]Специализированные ареометры часто называют в честь их использования: например, лактометр — это ареометр, разработанный специально для использования с молочными продуктами. Иногда их называют этим конкретным названием, иногда ареометрами.
Спиртометр
[ редактировать ]Спиртометр — это ареометр, который показывает крепость спирта в жидкостях, которые по сути представляют собой смесь спирта и воды. Он также известен как доказательство и ареометр Траллеса (в честь Иоганна Георга Траллеса , но обычно пишется с ошибками как Traille и Tralle ). Он измеряет плотность жидкости. Если сахар или другие растворенные вещества отсутствуют, удельный вес раствора этанола в воде может напрямую зависеть от концентрации спирта. Сахарометры для измерения смесей сахара и воды измеряют плотность, превышающую плотность воды. На многих весах указаны объемные проценты «потенциального алкоголя», основанные на заранее рассчитанном удельном весе. Более высокое значение «потенциального алкоголя» по этой шкале вызвано более высоким удельным весом, который, как предполагается, вызван введением растворенных сахаров или материалов на основе углеводов. Показания измеряются до и после ферментации, а приблизительное содержание алкоголя определяется путем вычитания показаний после ферментации из показаний перед ферментацией. [10]
Это были важные инструменты для определения налога, и можно было указать конкретные инструменты производителя. Бартоломью Сайкс обладал монополией в Великобритании, а Мэри Дикас и ее семья пользовались аналогичной монополией в США. [11]
Лактометр
[ редактировать ]Для проверки чистоты коровьего молока используют лактометр. Удельный вес молока не дает однозначного представления о его составе, поскольку молоко содержит множество веществ, которые тяжелее или легче воды. Для определения общего состава необходимы дополнительные тесты на содержание жира. Инструмент градуирован на сто частей. Молоко вливают и оставляют стоять до образования сливок, затем глубина отложения сливок в градусах определяет качество молока. Если образец молока чистый, лактометр плавает выше, чем если бы он был фальсифицированным или нечистым. [12] [13]
Сахарометр
[ редактировать ]
Сахарометр — это тип ареометра, используемый для определения количества сахара в растворе, изобретенный Томасом Томсоном . [14] Его используют в основном виноделы и пивовары . [15] его также можно использовать при приготовлении сорбетов и мороженого. [16] Первый сахарометр для пивоваров был сконструирован Бенджамином Мартином (имея в виду дистилляцию) и первоначально использовался для пивоварения Джеймсом Баверстоком-старшим в 1770 году. [17] Генри Трал принял его использование, а позже он был популяризирован Джоном Ричардсоном в 1784 году. [18]
Он представляет собой большую утяжеленную стеклянную колбу с поднимающейся сверху тонкой ножкой с калиброванной маркировкой. Уровень сахара можно определить, прочитав значение, при котором поверхность жидкости пересекает шкалу. Чем выше содержание сахара, тем плотнее раствор и, следовательно, тем выше будет плавать луковица.
Термогидрометр
[ редактировать ]Термогидрометр — это ареометр, термометр в поплавковой части которого заключен . Для измерения плотности нефтепродуктов, например мазута, образец обычно нагревают в терморубашке, за которой помещают термометр, поскольку плотность зависит от температуры. Легкие масла помещаются в рубашки охлаждения, обычно при температуре 15 °C.Очень легкие масла с большим количеством летучих компонентов измеряются в контейнере переменного объема с использованием устройства для отбора проб с плавающим поршнем , чтобы минимизировать потери легких фракций. [19]
Аккумуляторный ареометр
[ редактировать ]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 температуре 60 °F (16 °C), является стандартным инструментом для обслуживания автомобильных аккумуляторов . Таблицы используются для корректировки показаний к стандартной температуре. Ареометры также используются для обслуживания никель-кадмиевых батарей с мокрыми элементами, чтобы гарантировать, что электролит имеет достаточную концентрацию для конкретного 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
[ редактировать ]Еще одно применение ареометров в автомобилестроении — 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
[ редактировать ]Ацидометр или ацидиметр — это ареометр, используемый для измерения удельного веса кислоты . [20]
Баркометр
[ редактировать ]Баркометр калибруется для проверки силы дубильных растворов, используемых при дублении кожи . [21]
Солемер
[ редактировать ]Солемер — это ареометр, используемый для измерения содержания солей в питательной воде судового парового котла.
Уринометр
[ редактировать ]Уринометр анализа — медицинский ареометр, предназначенный для мочи . Поскольку удельный вес мочи определяется соотношением растворенных веществ (отходов) и воды, уринометр позволяет быстро оценить общий уровень гидратации пациента.
Галерея
[ редактировать ]
Спиртометр в перегонном кубе
Лактометр
Индикатор состояния аккумулятора для измерения плотности электролита в свинцово-кислотном аккумуляторе, указывающий заряд аккумулятора (~ 1985 г.)
Тестер антифриза измеряет плотность охлаждающей жидкости двигателя, указывая точку ее замерзания.
Использование в анализе почвы
[ редактировать ]Ареометрический анализ – это процесс сортировки мелкозернистых почв, ила и глины . Анализ ареометром проводится, если размеры зерен слишком малы для ситового анализа . В основе этого испытания лежит закон Стокса о падении 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 долю частиц определенного эквивалентного диаметра. [22]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хорнси, Ян С. (2003). История пива и пивоварения . Кембридж: Королевское химическое общество. п. 429. ИСБН 978-0-85404-630-0 .
- ^ Бендик, Жанна (2011) [1962]. Архимед и дверь науки . Литературное Лицензирование, ООО. стр. 63–64. ISBN 9781258014889 .
- ^ Jump up to: а б с Бенсоуд-Винсент, Бернадетт (2000). Холмс, Фредерик Л .; Левер, Тревор Х. (ред.). Приборы и эксперименты в истории химии . Издательство Массачусетского технологического института. п. 153. ИСБН 9780262082822 .
- ^ Фитцджеральд, Августин (1926). «Письмо 15 — Философу (Гипатии)» . Письма Синезия Кириненского . Издательство Оксфордского университета. п. 99. HDL : 2027/mdp.39015008616180 .
- ^ Рожанская, Мариам; Левинова, И.С. (1996). «Статика» . В Рушди Рашиде; Режис Морелон (ред.). Энциклопедия истории арабской науки, том 2 . Рутледж . стр. 614–642 [ 639 ]. ISBN 978-0-415-12411-9 . Проверено 26 марта 2019 г.
- ^ «Глубинный гидрометр» . Музей Галилея . Проверено 1 января 2024 г.
- ^ Блондель, Клод-Жозеф (2003). «Прославленное детище Божанси: физик и воздухоплаватель] . Публикации Орлеанской академии сельского хозяйства, наук, изящной словесности и искусств (на французском языке) (4). Орлеанская академия: 37.
- ^ Денисон, Меррилл (1955). Ячмень и ручей: История Молсона . Торонто: Макклелланд и Стюарт. п. 132.
- ^ Дик, Уильям Брисбен (1975). «Степени Баумье» . Энциклопедия практических приемов и процессов Дика . Нью-Йорк: Дик и Фицджеральд, издатели. ISBN 9780308101579 .
- ^ Рабин, Дэн; Забудь, Карл (1998). Словарь пива и пивоварения . Лондон: Фицрой Дирборн. ISBN 9781579580780 . Проверено 11 октября 2009 г.
- ^ Моррисон-Лоу, AD (23 сентября 2004 г.). «Дикас [женское имя Арстолл], Мэри (1800–1815), производитель научных инструментов» . Оксфордский национальный биографический словарь . Том. 1 (онлайн-ред.). Издательство Оксфордского университета. doi : 10.1093/ref:odnb/49542 . ISBN 978-0-19-861412-8 . (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании .)
- ^ Гейслер, Джозеф Ф. (1891). «Значение лактометрических испытаний» . Журнал Американского химического общества . 13 (2): 93–98. дои : 10.1021/ja02124a009 . ISSN 0002-7863 .
- ^ «Стеклянный лактометр, Англия, 1875-1900 гг.» . Коллекция группы Музея науки . Проверено 1 января 2024 г.
- ^ Томсон, Томас (1840). Объяснение сахарометра Аллана: назначен парламентским актом по использованию дистилляторов и C. Д. и В. Миллар.
- ^ Сэмбрук, Памела (1996). Загородное пивоварение в Англии, 1500-1900 гг . А&С Черный. ISBN 9781852851279 . Проверено 11 октября 2009 г.
- ^ Ханнеман, Леонард Дж. (1993). Кондитерская . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 9780750604307 . Проверено 11 октября 2009 г.
- ^ Матиас, Питер (1959). Пивоваренная промышленность Англии 1700-1830 гг . Университетское издательство . Проверено 16 марта 2012 г.
- ^ Бад, Роберт; Уорнер, Дебора Джин; Чаплин, Саймон; Джонстон, Стивен; Петерсон, Бетси Бар (1998). Инструменты науки: Историческая энциклопедия . Музей науки в Лондоне и Национальный музей американской истории Смитсоновского института. ISBN 9780815315612 . Проверено 11 октября 2009 г.
- ^ Бела Г. Липтак; Криста Венцель, ред. (2017). Справочник инженера КИПиА: измерение и безопасность (Пятое изд.). США: Taylor & Francisco Group, CRC Press. п. 1314. ИСБН 978-1-4987-2764-8 .
- ^ «Ацидометр» . Бесплатный словарь . Фарлекс. 2003 . Проверено 18 сентября 2010 г.
- ^ Дэвис, Чарльз Томас (1897). Производство кожи: описание всех процессов дубления и дубления с использованием коры, экстрактов, хрома и всех современных дубильных средств общего назначения . ХК Бэрд и компания . Проверено 11 октября 2009 г.
Баркометр.
- ^ Фахри А. Ассаад, Филип Элмер Ламоро, Трэвис Х. Хьюз (редактор), Полевые методы для геологов и гидрогеологов , Springer Science & Business Media, 2004 г. ISBN 3540408827 , стр.299
Источники
[ редактировать ]
- Гипатия Александрийская
- Информация о ареометре
- Руководство по пивоварным ареометрам
- Юрьен Драайер. Тестирование молока . Справочный справочник группы производителей молока , Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций
- Использование ареометра , домашняя страница виноделия.
- Как работает ареометр , методы домашнего виноделия
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
