Ареометр - Hydrometer

Не путать с Гигрометр.
Схематический рисунок ареометра. Чем ниже плотность жидкости, тем глубже погружается утяжеленный поплавок B. Глубина считывается по шкале А.

А ареометр прибор, используемый для измерения относительная плотность из жидкости основанный на концепции плавучесть. Обычно они откалиброванный и закончил с одной или несколькими шкалами, такими как удельный вес.

Ареометр обычно состоит из герметичной полой стеклянной трубки с более широкой нижней частью для плавучесть, а балласт такие как вести или Меркурий для устойчивости и узкий шток с делениями для измерения. Жидкость для тестирования наливают в высокий контейнер, часто 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, 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 жидкости. духи.

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

История

Ареометр из практической физики

Ареометр, вероятно, восходит к греческому философу Архимед (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 измерения. вытеснение жидкости использовался Архимедом для определения содержания золота в Иеро II корона.[3]

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

Рассматриваемый инструмент представляет собой цилиндрическую трубку, имеющую форму флейты и примерно такого же размера. Он имеет 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 Энциклопедия истории арабской науки, он использовался Абу Райхан аль-Бируни в 11 веке и описанный Аль-Хазини в 12 веке.[5] Он был вновь 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 Антуан Боме (в Шкала Боме ), Уильям Николсон, и Жак Александр Сезар Шарль в конце 18 века,[7] более или менее современно с Бенджамин Сайкс 'открытие устройства, с помощью которого можно автоматически определять содержание алкоголя в жидкости. Использование устройства Сайкса стало обязательным по британскому закону в 1818 году.[8]

Диапазоны

Ареометр погружается глубже в жидкости с низкой плотностью, такие как керосин, бензин, и алкоголь, и менее глубоко в жидкостях с высокой плотностью, таких 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, которые могут встретиться.

Напольные весы

А НАСА рабочий, использующий ареометр для измерения рассол плотность солевого пруда-испарителя.

Современные ареометры обычно измеряют удельный вес но в определенных отраслях использовались (а иногда и используются) разные шкалы. Примеры включают:

Специализированные ареометры

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

Спиртометр - это ареометр, который показывает концентрацию спирта жидкостей, которые по сути представляют собой смесь спирта и воды. Он также известен как пруф и ареометр Tralles (после Иоганн Георг Траллес, но обычно пишется с ошибками как след и tralle). Он измеряет плотность жидкости. Некоторые допущения сделаны для оценки количества алкоголя в жидкости. 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

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 градуирован 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.[нужна цитата ]

Сахарометр

Не путать с сахариметр.
Сахарометр ХХ века.

Сахарометр - это ареометр, используемый для определения количества сахара в растворе, изобретенный Томас Томсон.[11] Он используется в основном виноделы и пивовары,[12] и его также можно использовать при изготовлении сорбеты 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, а позже популяризировал его Джон Ричардсон 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, когда поверхность жидкости пересекает шкалу. Чем выше содержание сахара, тем плотнее раствор и, следовательно, выше будет плавать колба.

Термогидрометр

Термогидрометр - это ареометр, имеющий термометр заключен в поплавковую секцию. 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, как правило, при 15 ° C. Очень легкие нефтепродукты с большим количеством летучих компонентов измеряются в контейнере переменного объема с использованием плавающего поршень устройство для отбора проб для минимизации потерь на световых концах.[16]

Аккумуляторный ареометр

Состояние заряда свинцово-кислотные аккумулятор можно оценить по плотности раствора серной кислоты, используемого в качестве электролит. Ареометр, откалиброванный для измерения удельного веса относительно воды при 60 ° F (16 ° C), является стандартным инструментом для обслуживания. автомобильные аккумуляторы. 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

Еще одно применение ареометров в автомобилях - проверка качества антифриз раствор, используемый 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

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

Баркометр

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

Салинометр

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

Уринометр

А уринометр медицинский ареометр, предназначенный для анализ мочи. Поскольку удельный вес мочи определяется соотношением растворенных веществ (отходов) к воде, уринометр позволяет быстро оценить общий уровень гидратации пациента.

Галерея

  • 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

Анализ ареометра - это процесс, с помощью которого мелкозернистые почвы, илы и глины, оцениваются. Анализ ареометра выполняется, если размеры зерен слишком малы для ситовый анализ. Основанием для этого теста является Закон Стокса для падающих сфер в вязкой жидкости, в которой конечная скорость падения зависит от диаметра зерна и плотности зерна во взвешенном состоянии 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]

Смотрите также


использованная литература

  1. ^ Ян Спенсер Хорнси, История пива и пивоварения, Королевское химическое общество · 2003, стр. 429
  2. ^ Жанна Бендик, Архимед и дверь науки, Литературное лицензирование, ООО · 2011, страницы 63-64
  3. ^ а б 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. ^ Мариам Рожанская и И. С. Левинова (1996). «Статика». В Рушди Рашид и Регис Морелон (ред.). Энциклопедия истории арабской науки, том 2. Рутледж. стр. 614–642 [ 639 ]. ISBN  978-0-415-12411-9. Получено 2019-03-26.
  6. ^ «Музей Галилео».
  7. ^ Клод-Жозеф Блондель (2003). "Un enfant illustre de Beaugency: le Physicien et aéronaute Жак Шарль (1746-1823)". Les Publications de l'Académie d'Orléans, сельское хозяйство, наука, художественная литература и искусство. Академия Орлеанской (4): 37.
  8. ^ Денисон 1955, п. 132
  9. ^ "Степени Баумье". Chestofbooks.com.
  10. ^ Рабин, Дан; Забудьте, Карл (1998). Словарь пива и пивоварения. Лондон: Фицрой Дирборн. ISBN  9781579580780. Получено 2009-10-11.
  11. ^ Объяснение сахарометра Аллана: назначен Актом парламента для ..., Томас Томсон
  12. ^ Самбрук, Памела (январь 1996 г.). Загородный дом в Англии ... ISBN  9781852851279. Получено 2009-10-11.
  13. ^ Ханнеман, Леонард Дж. (1993). Кондитерская. ISBN  9780750604307. Получено 2009-10-11.
  14. ^ Матиас, Питер (1959). Пивоваренная промышленность Англии ... Получено 2012-03-16.
  15. ^ Бад, Роберт; Уорнер, Дебора Джин; Чаплин, Саймон; Джонстон, Стивен; Петерсон, Бетси Бар (1998). Инструменты науки: и ... ISBN  9780815315612. Получено 2009-10-11.
  16. ^ Бела Г. Липтак; Криста Венчель, ред. (2017). Справочник инженеров по 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 г.. Получено 18 сентября 2010.
  18. ^ Чарльз Томас Дэвис, Производство кожи: описание всех процессов дубления и дубления коры, экстрактов, хрома и всех современных дубильных веществ общего назначения.. Х. К. Бэрд и компания, 1897,1897 гг.. Получено 2009-10-11. Баркометр.
  19. ^ Фахри А. Ассаад, Филип Элмер Ламоро, Трэвис Хьюз (ред.), Полевые методы для геологов и гидрогеологов, Springer Science & Business Media, 2004 г. ISBN  3540408827, стр.299

Источники