01-03-2012

История появление на свет ареометра. Назначение и классификация ареометров.

Этот гениально простой инструмент (грубо говоря - поплавок со шкалой) для определения плотности жидкости придумала гречанка Ипатия - механик, философ, математик, астроном и философ, жившая в 4-5 века в египетской Александрии. Отсюда, в общем-то, и само название : araios плюс metreo или metron, т.е. мера (измерять) жидкости. Кстати, кроме этого физического прибора, Ипатия также изобрела астролябию, дистиллятор и планисферу (это плоская подвижная карта звезд на небе).

Тем не менее, многие историки автором изобретения считают А. Боме - французского химика 18 века. Во всяком случае, современные и те, что использовались почти 300 лет назад, внешне очень похожи. Та же трубка из тонкого стекла, наполненная (утяжеленная при калибровке) снизу, в более широкой части, ртутью или металлическими шариками. Калибровочный груз зафиксирован связующим веществом - сургучом, смолой и т.п. Верхняя, более узкая часть прибора, имеет шкалу (проценты или значения плотности).

В технической энциклопедии, медицинском, толковом и прочих словарях приводится различное толкование слова ареометр - суть прибора и принцип его работы (гидростатический закон) от этого не меняются. Это лишь свидетельствует о широте и многообразии его применения.

Итак. С помощью данного инструмента определяют плотность жидкости (в том числе растворов и суспензий, т.е. им можно определять концентрацию вещества в растворе). Эти устройства порой называют денсиметрами (densi по латыни - плотный), однако данное определение не совсем корректно: скорее ареометр - один из видов денсиметров. Более правильное название: ареометры постоянной массы. А еще есть ареометры постоянного объема. О чем речь?

Плотность вещества зависит от массы ареометра и объема, который он вытесняет при погружении. Ареометр постоянной массы свободно плавает в жидкости, плотность или концентрацию оценивают по шкале. Ареометр постоянного объема имеет переменную массу - по мере ее увеличения (с помощью специальных гирек, укладываемых на верхнюю тарелку-чашку) прибор погружается в вещество до метки. Разделив массу гирек на объем вытесненного ареометром вещества, вычисляют его плотность. Первый такой прибор создал немецкий физик Даниэль Габриэль Фаренгейт.

Согласно ГОСТ 18481-81 ареометры классифицируются следующим образом (буква «Т» означает, что ареометр снабжен термометром, ведь плотность зависит от температуры; также приборы одного типа могут отличаться диапазоном измерений):

• АЭГ - гидрометр (означает то же, что ареометр) с термометром - для измерения массовой доли этиленгликоля в антифризе (определения точки замерзания);
• АГ - для определения гранулометрического состава глинистых грунтов;
• АК - для измерения плотности кислот;
• АМ - для измерения плотности молока, сыворотки, пахты;
• АН - определение плотности нефти и нефтепродуктов;
• АСП - определяет объемную концентрацию этилового спирта в водном растворе;
• АУ - замер плотности урины;
• АЭ (АР) - определяет плотность электролита, т.е. степень разряда аккумулятора;
• АОН - ареометры общего назначения: измеряют плотность жидкостей (в том числе растворов солей кислот, щелочей, кислот, бетона, растворителей и т.д.). Могут быть универсальными, либо в виде набора ареометров;
• АС- определение концентрации сахара в водном растворе.

Есть и другие, специальные ареометры. К примеру, АМВ - прибор для определения плотности морской воды в единицах относительной плотности: они используются для оценки массы судового балласта перед началом погрузо-разгрузочных работ и при обслуживании морских аквариумов. АБР - ареометр для определения плотности пульп, тампонажных (быстротвердеющих) и буровых растворов и др. Существуют и цифровые ареометры (используется тот же принцип), позволяющие передавать результаты измерений на компьютер или принтер.
Само собой, ареометры зарубежных производителей имеют иную маркировку.

Ареометры разработаны для определения плотности жидкостей и их удельного веса. Прибор представляет собой стеклянный поплавок с откалиброванной шкалой и балластом в нижней части.

Принцип работы

Функционирование основано на гидростатическом законе, согласно которому выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости. Или можно сказать о равенстве объемов погружаемого тела и вытесненной им жидкости. А поскольку разные жидкости имеют отличающиеся плотности, то одно и то же тело сможет погрузиться в них на разную глубину.

По мере погружения происходит уравновешивание, и в момент достижения равновесия ареометр будет свободно плавать.

Типы ареометров

По принципу измерений приборы могут быть с постоянной массой или постоянным объемом.

Ареометры постоянного веса называют денсиметрами, а их шкалы градуируют в:

— единицах плотности,

— процентах объемной или массовой концентрации растворенных веществ.

Обычно цена деления шкалы у денсиметров составляет от 0,0005 до 0,02 г/см3, при измерении концентраций - от 0,1 до 2%.

Ареометр-денсиметр представляет собой стеклянный корпус в форме поплавка с балластом и вложенной в узкую часть шкалой плотности или концентрации. Очень удобны модели со встроенным термометром. Замеры проводят по нижнему краю мениска при достижении устойчивого положения через 3-4 минуты.

По своему назначению в соответствии с требованиями ГОСТ 18481-81 они делятся на две группы:

— для измерения плотности жидкостей: общего назначения АОН, для нефтепродуктов АН, АНТ, кислот АК, электролита АЭ (АР), урины АУ, молока и сыворотки АМ,

— для измерения концентрации растворов: спиртомеры АСП, сахаромеры АС, АСТ, клеемеры АКЛ.

В ареометрах постоянного объема на стеклянную или металлическую колбу с тарелкой для гирь нанесена кольцевая метка, до которой должно проводиться погружение. Так как выталкивающая сила в жидкости разной плотности будет различной, то постоянство достигается подбором нагружающих гирек. Зная объем поплавка и вес гирек, можно вычислить плотность жидкости.

В быту наибольшее распространение получили спиртомеры и автомобильные ареометры для определения плотности электролита.

Измерение плотности

Аккумуляторная батарея для автомобиля представляет собой источник , в котором происходят гальванические реакции. В качестве электролита используются растворы кислот и щелочей определенной плотности. Нормативные показатели для разных климатических зон и времени года колеблются от 1,22 до 1,29 г/см3 в интервале температур от 20 до 30 °С.

Снижение плотности на 0,01 г/см3 от нормы свидетельствует о разрядке аккумулятора на 5-6 %. При зарядке она восстанавливается до нормативной. Но в процессе многочисленных перезарядок плотность рабочей жидкости меняется, поэтому нуждается в корректировке. Это проводят, доливая дистиллированную воду или кислоту с промежуточными замерами.

Конструкция ареометра для электролита

Автомобильный вариант прибора включает в себя:

— ареометр-денсиметр,

— стеклянную трубку с наконечником,

— резиновую грушу.

В заливное отверстие батареи погружают наконечник, через который при помощи груши затягивают электролит в стеклянную трубку, пока поплавок-ареометр не всплывет. Причем во время замеров необходимо следить, чтобы ареометр не касался дна и стенок, а колбу нужно держать вертикально.

Еще одной разновидностью ареометра автомобилиста является набор поплавков разной массы, но одинакового объема, помещенных в стеклянный контейнер. На каждом нанесена только одна метка. При заполнении жидкостью часть поплавков утонет, а плавающий поплавок с самым большим показателем показывает реальную плотность жидкости.

Именно плотность и концентрация электролита определяют работоспособность не в меньшей степени, чем электроды. Поэтому их значения необходимо регулярно контролировать.

Владимир Хомутко

Время на чтение: 3 минуты

А А

Принцип работы ареометра для нефтепродуктов

Плотность является одной из важнейших характеристик таких продуктов, как нефть и её производные. О приборах, с помощью которых производятся измерения этого параметра, и пойдет речь в этой статье.

Ареометр для нефтепродуктов представляет собой стеклянный прибор, с помощью которого производят замеры плотности только жидких веществ. Этот параметр для твердых тел измерить с помощью ареометра нельзя, хотя многие заблуждаются на этот счет.

Принцип работы этого измерительного средства достаточно простой. Он основан на законе Архимеда, и чуть ниже мы расскажем об этом подробнее.

Изготавливают такие приборы только из прозрачного стекла, поскольку внутри должна быть пустота, в которой хорошо видна градуированная шкала с нанесенными на неё делениями. Само устройство представляет собой две герметично спаянных между собой трубки разного диаметра, сделанных из стекла. Концы этих трубок также герметизированы (запаяны).

Это связано с тем, что ареометр во время всего срока своей эксплуатации должен иметь неизменный вес, который и обеспечивает точность измерений. Узкая верхняя трубка имеет белую шкалу, обычно сделанную из бумаги. Эта шкала отградуирована, а сама градуировка напрямую зависит от того, для каких целей применяется устройство.

Градуируют ареометры как в абсолютных (г/см), так и в относительных (%) значениях. Нижняя часть прибора засыпана балластом, который представляет собой мелкую металлическую дробь. Выбор такого балласта связан с тем, что с помощью маленьких дробинок проще управлять весом.

Если коротко и просто, то принцип работы таких приборов заключается в следующем.

Всем известно, что плотности различных жидкостей не одинаковы. Например, значение этого параметра для бензина ниже, чем аналогичное значение для воды, на поверхности которой он плавает. Так вот, если сначала опустить поплавок в воду, а после этого тот же поплавок поместить в бензин, то можно увидеть, что он погрузится в них на разную глубину.

Ареометры для нефтепродуктов

При проведении лабораторных измерений в качестве такого «поплавка» используют как раз градуированные ареометры для нефтепродуктов. Поскольку их устройство предусматривает наличие в верхней их части шкалы с делениями, положение жидкости на этой шкале и покажет значение искомого показателя исследуемого жидкого продукта.

Кроме ареометров, этот показатель можно измерять денсиметрами. Принцип работы этих измерительных средств одинаков, но первые могут измерять еще и температуру, а вторые – нет.

Количество предлагаемых на рынке приборов этого вида достаточно большое, и выбор зависит от сферы их применения. Например, для работы на автозаправочных станциях широко применяются приборы марок АНТ-1 и АНТ-2. Именно на АЗС персонал постоянно принимает нефтепродукты, поэтому там необходим четкий контроль за качеством и количеством получаемого топлива. И то, и другое можно проделать с помощью этого устройства.

К примеру, массу топлива в цистерне, зная его точный объем, легко вычислить по значению его плотности.

Знание температуры, при которой проводятся измерения, также важно, поскольку нефтепродукты, как и прочие физические тела, с понижением температуры сжимаются, что увеличивает плотностное значение.

Ареометр АНТ-2

Такие измерительные устройства обязательно есть во всех лабораториях многих промышленных отраслей, и дают возможность с высокой точностью контролировать качественные показатели нефтепродуктов и других жидких веществ.

Определение плотности жидкости и удельного веса разведенных веществ возможно при помощи ареометра. Его принцип работы основан на законе Архимеда. Данное свойство позволило найти широкое распространение прибора в различных сферах жизнедеятельности человека. Так, например, автолюбители при помощи ареометра могут проверять плотность электролита и тосола. В быту данный прибор может измерять крепость алкогольных напитков, жирность молока, соленость раствора, концентрацию сахара. Различаются данные приборы лишь весом грузика и шкалой.

Принцип работы

Принцип работы ареометра основан на гидростатическом законе. В соответствии с ним выталкивающая сила, действующая на погруженное тело, равна весу вытесненной жидкости. То есть объем тела, находящегося в жидкости, одинаков объему, который оно способно вытеснить. Так как различные виды веществ имеют отличающуюся плотность, то погружаемый в них прибор опустится на определенную глубину, которая соответствует определенной плотности.

Измерение плотности ареометром заключается в погружении его в измеряемое вещество, и ожидания конца процесса уравновешивания. После появления равновесия прибор свободно плавает, и считать данные с шкалы не составит проблемы. О том, как пользоваться ареометром, становится понятно с рисунка ниже.

Типы устройств

Все ареометры по принципу измерений делятся на два вида:

• с постоянной массой, носящие название денсиметров;
• с неизменным объемом.

Шкала ареометра с постоянной массой может быть градуирована:

• единицами плотности;
• процентами объемной концентрации веществ;
• процентами массового содержания примесей.

Денсиметр состоит из стеклянной колбы, выполненной в виде поплавка. Внизу корпуса расположен балласт с определенным весом. Верхняя часть ареометра обычно выполняется суженной. В ней располагается зафиксированная шкала. Для удобства определение плотности ареометром используется встроенный термометр. Ожидание равновесия может затянуться на 3-4 минуты.

ГОСТ 18481 классифицирует назначение ареометров. Согласно стандарту различают следующие виды приборов:

• ареометр для нефтепродуктов, помогающие проверить нефть, бензин и прочие виды топлива;
• лактометры, позволяющие узнать характеристики молока;
• ареометр для электролита, служащий для проверки аккумуляторов ;
• спиртовой денсиметр, определяющий крепость алкоголя;
• для проверки плотности урины, используемые для медицинских и лабораторных исследований;
• устройство общего назначения, например, ареометр аон 1;
• сахарометры, определяют концентрацию сахаросодержащей жидкости;
• солемеры, помогающие в контроле жесткости воды.

В случае с ареометрами постоянного объема шкалы нет. Вместо нее используется кольцевая метка. Процесс измерения происходит путем подбора грузиков, располагаемых в тарелке прибора. Согласно инструкции, после определения веса гирек происходит вычисление плотности жидкости.

Параметры ареометров

Независимо от типа ареометра по госту все приборы имеют следующие параметры:

• диапазон показаний, характеризующий нижнюю и верхнюю границы;
• пределы погрешностей, определяющие насколько измерение ареометром максимально может отличаться от истинного значения;
• точность шкалы и разрядность, показывающие дискретность получаемых данных;
• наличие дополнений, например, термометра.

Для упрощения произведения измерений ареометр для аккумулятора имеет полую трубку и всасывающую грушу, что позволяет измерять плотность электролита без его слива с батареи.

Спиртометр

Ареометр асп нашел широкое применение для определения крепости спиртосодержащих напитков как в быту, так и на производстве. При применении алкоголеметра точность измерений зависит от содержания примесей. Корпус обычно изготавливается из стекла, но возможны варианты из металла.

Для определения доли спирта в жидкости необходимо опустить спиртовой ареометр в тару с подопытным веществом. Требуется контролировать, что бы Ареометр асп не контактировал с стенками и дном, иначе точность определения крепости будет низкая. Рекомендуемая температура окружающей среды составляет 20°С. Бытовой ареометр-спиртометр определяет крепость в градусах от 0 до 95% алкоголя в воде.

Ареометр асп имеет внешний вид изображенный на рисунке ниже.

Ареометр асп обладает возможными вариациями:

• компактный ареометр для спирта, позволяющий произвести измерения в рюмке;
• виномер, определяющий количество сахара в спирте во время процесса брожения;
• ареометр для спирта, грузик которого откорректирован под определенный алкогольный напиток с учетом примесей.

Бытовой ареометр асп не обладает высокой точностью и в лабораторных измерениях применяется крайне редко.

Ареометр для нефтепродуктов

Ареометр ант является прибором узкой специализации. Он используется при торговле нефтепродуктами, например, бензином и в нефтедобывающей промышленности. Предназначен он для помощи в контроле, сертификации и исследовании продукции из нефти.

Ареометр ант можно эксплуатировать при температуре до 45-50°С. Оптимальным считается диапазон температур от 20 до 22°С. При проведении проверки плотности ареометр ант помещается в емкость с жидкостью. При отсутствии касания стенок и дна происходит считывание показаний.

Размеры приборов различны. Так, например, ареометр ант 2 имеет длину 300 мм, что на 200 мм короче чем ант 1. Это позволяет измерять плотность топлива в меньшем объеме резервуара. Точность измерения в таком случая уменьшается вдвое. Связанно это с увеличением цены деления шкалы.

Сахарометр

Ареометр ас 3, изображенный на рисунке ниже служит для определения доли сахара в сахаросодержащих жидкостях. Наибольшую популярность он получил в пищевой промышленности.

Ареометр нашел применение для определения зрелости фруктов и овощей. Этот вопрос актуален при производстве сока из них. При созревании плода, крахмал, содержащийся в нем, превращается в сахар. Проверка сахарометром показывает готов ли плод для производства сока.

Автомобильный ареометр

Стандартный ареометр для аккумулятора состоит из следующих частей:

• денсиметр;
• стеклянная либо кислотоустойчивая, пластиковая трубка;
• резиновый наконечник;
• груша.

Как пользоваться ареометром во время проверки электролита видно на рисунке ниже.

Инструкция, о том как использовать ареометр аэ:

1. Открыть заливное отверстие аккумуляторной батареи;
2. Погрузить наконечник в АКБ. Он должен опустится чуть ниже уровня электролита;
3. При помощи резиновой груши втянуть электролит в стеклянную трубку. Для определения ареометром плотности необходимо обеспечить такой уровень в трубке, что бы денсиметр спокойно плавал в жидкости;
4. Дальнейшая работа заключается в считывании показаний. ареометр при этом не должен касаться стенок, как изображено на рисунке ниже;
5. Для дальнейшего определения состояния аккумуляторной батареи следует сверить полученный результата с контрольными значениями, таблица которых расположена ниже.

Ареометр аэ стоек к воздействию кислоты, но после использования он может контактировать с материалами боящимися агрессивных жидкостей, например, металлом, поэтому после завершения замера рекомендуется тщательно промыть все элементы. Это также предотвратить откладывание различных осадков на стеклянных поверхностях.

Простой по конструкции ареометр стал незаменимым помощником во многих областях. Независимо от типа измеряемого вещества, прибор показывает высокую отказоустойчивость. Развитие ареометров привело к появлению встроенного термометра, что значительно уменьшило погрешность измерений.

Ареометр: как пользоваться, назначение и классификация, измерение и определение плотности электролита аккумулятора (АЭ), спиртовой (АСП), нефтепродуктов (АНТ)

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Ареометр - это важный инструмент домашнего пивовара, который позволяет измерять плотность, отслеживать брожение и определять, когда пиво “остановится”. Но, для новичка, этотинструмент может показаться сложным в применение, и даже многие бывалые пивовары узнают, что они неправильно считывали его показания в течение многих лет.

Давайте в этой статье взглянем на значение ареометров и на способы получения наиболее точных показаний в вашей варки.

Что такое удельная плотность

Прежде чем углубиться в правильное использование ареометра, важно понимать, что прибор служит для измерения удельной плотности.

Удельная плотность - это измеренная плотность жидкости при определенной температуре и давлении. В случае домашнего пивоварения, мы измеряем количество растворенного сахара в сусле или пиве в сравнение с водой. Чистая вода имеет удельную плотность 1.000, и когда сахар растворяется в растворе, это приводит к ее увеличению.

Пивовары определяют показания плотности перед задачей дрожжей, чтобы получить так называемые показания начальной плотности. Для зерновых пивоваров имеет значение определение начальной плотности в день варки, которая позволяет отслеживать, насколько близко параметры рецепта соответствуют полученному суслу. Пиво, сидры и медовухи могут иметь плотность от 1.100и выше, причем большинство классических стилей пива в диапазоне 1.030-1.070.

После того, как стала заметна остановка брожения в пиве, что предполагает завершение всей деятельности дрожжей, тогда обычно отбирается проба на плотность . На следующий день еще одна проба будет отобрано и если они одинаковы, то можно вполне предположить, что брожение уже завершено. Сравнение начальной и конечной плотности позволит пивовару определить степень сбраживания , которая поможет узнать содержание алкоголя в напитке.

При обсуждении удельной плотности, пивовары, как правило, называют 1.030 как “десять-тридцать”. Плотность может также выражаться и в других единицах измерения, таких как Плато и Баллинг.

Как пользоваться ареометром

Ареометр является одним из инструментов, используемых для измерения удельной плотности (рефрактометр и сахарометр также могут быть использованы). Проще говоря, ареометр плавает в жидкости и на какой шкале ареометра поверхность жидкости соприкоснется таким удельная плотность и будет .

Показания плотности, как правило, определяются прежде, чем зададутся дрожжи в сусло и после того, как видимые признаки брожения прекратятся. Обычно не рекомендуется отбирать больше проб, чем это требуется, потому что каждый раз, когда ферментер открывается, чтобы вытащить пробу, вы подвергаете пиво опасности заражения. Чтобы отобрать пробу используйте пипетку, сифон или спринцовку и проявляйте особое внимание к санитарии.

Поместите образец сусла в цилиндр, достаточно большой, чтобы позволить ареометру свободно плавать, не задевая дно или стенки контейнера. Поместите ареометр в образец и дайте ему успокоится. Когда ареометр окончательно остановится вы сможете увидеть его показания. Иногда ареометр может придерживаться стенками вашего цилиндра, так что убедитесь, что он свободно плавает, прежде чем принимать показания.

После того, как вы закончите, не возвращайте образец в ферментер, так как это может привести к заражению. Вместо этого попробуйте образец для того, чтобы получить представление о том, чего ожидать от конечного продукта.

Как считывать показания ареометра

Чтение ареометра также просто, как определить где поверхность жидкости пересекает поверхность ареометра — верно? Но на самом деле немного сложнее. Если просто взять показания вашего ареометра, где пересекается жидкость, тогда ваши показания будут слишком высокими.

Вместо этого, вы хотите взять значение из нижней части, что называется мениском. Мениск представляет собой искривление в жидкости, и, как правило, происходит в небольших сосудах.

Посмотрите внимательно, где находится нижняя точка мениска и считывайте показания с этого уровня. Вы заметите, что это может быть на несколько уровней ниже, чем если бы вы считывали от верхней точки жидкости. См. изображение слева для наглядного объяснения.

Корректировка и калибровки ареометра

Очень важно понимать, что ареометры откалиброваны для использования в жидкости при определенной температуре. Старые ареометры обычно калибруются при 15-15,5 °С, а более новые могут доходить до 20 °С. С ареометром должна прилагаться инструкциях по его калибровке . Чем сильнее температура вашего измеряемого образца будет отличаться от калибровочной температуры, тем менее точными будут реальные показатели вашего ареометра. Что бы скорректировать эти показания воспользуйтесь калькулятором показаний ареометра .

Вы можете проверить калибровку ареометра, так как неточные показания для них не редкость . Для этого берут образец дистиллированной воды при температуре калибровки ареометра . Если показание ареометра составляют 1.000, тогда прибор откалиброван правильно. Если показания ниже, вы можете воспользоваться лезвием, чтобы сбрить часть стекла от ареометра, пока он не достигнет 1.000. Возможно, вам придется замазать сбритую часть лаком для ногтей, если ареометр всплывет слишком высоко. Добавьте лак для ногтей или скотч к верхней части ареометра, пока он не покажет 1.000.