Какой прибор измеряет плотность жидкости

1.5. Приборы для измерения плотности и вязкости

аналитических весах дважды: пустая и заполненная исследуемой жидкостью.

Разность их масс позволяет вычислить массу жидкости, а ее отношение к объему

пикнометра показывает искомую плотность.

Ареометр (рис. 1.3, а) состоит из двух спаянных между собой пустотелых

стеклянных цилиндров. В нижней части большого цилиндра 1 закреплен груз и

помещен термометр. Шкала верхнего цилиндра 2 градуирована в единицах плот-

ности. По закону Архимеда, ареометр погружается в исследуемую жидкость до тех

пор, пока вес жидкости в объеме погруженной части ареометра не станет равным

его собственному весу. Плотность определяется по шкале в месте соприкосновения

с нею мениска жидкости.

Вязкость жидкости определяют вискозиметрами.

Он представляет собой стеклянную U – образную трубку, в колене 3

которой находится калиброванный капилляр 8. Над ним имеются расширения 4 и 6.

В нижнее расширение 1 колена 2 вводится небольшой объем исследуемой жидкости.

При создании избыточного давления в левом колене или вакуума в правом жид-

кость затягивается через капиллярную трубку выше риски 5, после чего оба колена

вискозиметра сообщаются с атмосферой. Измерив время опускания мениска жидкости t

от риски 5 до риски 7, определяют кинематическую вязкость жидкости при данной температуре νt по формуле νt = k · t, где k – постоянная вискозиметра, зависящая от диаметра капилляра и определяемая в заводских условиях по жидкости с известной вязкостью.

Рис. 1.4.

Вискозиметр Стокса достаточно прост, содержит цилиндрическую емкость, заполненную исследуемой жидкостью, и шарик. Прибор позволяет определить

вязкость жидкости по времени падения шарика в ней следующим образом.

1. Повернуть термометр в вертикальной плоскости на 180º и зафиксировать

секундомером время t прохождения шариком расстояния L между двумя метками

в приборе в вискозиметре Стокса. Шарик должен падать по оси емкости без сопри-

косновения со стенками. Опыт выполнить три раза, а затем определить среднеариф-

метическое значение времени t.

2. Вычислить опытное значение динамического коэффициента вязкости жидкости

ν = gd² ∙ t (ρ_ш – ρ) / [18L + 43,2L (d / D)], (1.13)

где g – ускорение свободного падения; d, D – диаметры шарика и цилиндрической емкости; ρ, ρ_ш – плотности жидкости и материала шарика.

Пример решения задач

Пример 1.1. Условная вязкость нефтепродукта плотностью 800 кг/м³

ВУ = 6 ºВУ. Определить динамическую вязкость.

Дано: Решение:

ºВУ = 6 ºВУ Определим сначала кинематическую вязкость по формуле

Убеллоде.

Найти: 0, 0731 ∙ — (0, 0631/ ºВУ); ν = 0, 449

Тогда динамическая вязкость: μ = νρ;

η — ? = 0, 43 ∙ 10 -4 ∙ 800 = 0, 0344 (Па ∙ с).

Контрольные вопросы:

1. Какое физическое тело называется жидкостью?

2. Что такое “идеальная” и “реальная” жидкость?

3. Что называется плотностью, как она определяется и какова ее единица

4. Чем характеризуется сжимаемость, упругость и температурное расширение?

Значение слова «ареометр»

АРЕО́МЕТР, -а, м. Прибор для определения плотности жидкости.

[От греч. ’αραιός — неплотный, разреженный и μετρέω — мерю]

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

• Ареометр — прибор для измерения плотности жидкостей и твёрдых тел, принцип работы которого основан на Законе Архимеда. Считается, что ареометр изобрела Гипатия.

Обычно представляет собой стеклянную трубку, нижняя часть которой при калибровке заполняется дробью или ртутью для достижения необходимой массы. В верхней, узкой части находится шкала, которая проградуирована в значениях плотности раствора или концентрации растворенного вещества. Плотность раствора равняется отношению массы ареометра к объёму, на который он погружается в жидкость. Соответственно, различают ареометры постоянного объёма и ареометры постоянной массы.

Для измерения плотности жидкости ареометром постоянной массы сухой и чистый ареометр помещают в сосуд с этой жидкостью так, чтобы он свободно плавал в нём. Значения плотности считывают по шкале ареометра, по нижнему краю мениска.

Для измерения ареометром постоянного объёма изменяют его массу, достигая его погружения до определённой метки. Плотность определяется по массе груза (например, гирек) и объёму вытесненной жидкости.

Для практического применения ареометр градуируют в концентрации растворенного вещества, например:

Спиртомер — в процентах алкоголя для измерения крепости напитка;

Лактометр — в процентах жира для определения качества молока;

Солемер — для измерения солености раствора;

Сахаромер — при определении концентрации растворенного сахара;

Так как плотность жидкостей сильно зависит от температуры, измерения концентрации должны проводиться при строго определенной температуре, для чего ареометр иногда снабжают термометром.

Различают следующие виды ареометров:

ареометр общего назначения АОН-1, АОН-2, АОН-3, АОН-4, АОН-5;

ареометр для молока АМ, АМТ;

ареометр для нефтепродуктов АН, АНТ-1, АНТ-2;

ареометр для урины АУ;

ареометр для спирта АСП-1, АСП-2, АСП-3, АСП-Т;

ареометр для электролита АЭ-1, АЭ-2, АЭ-3;

ареометр для грунта АГ;

ареометр для сахара АС-2, АС-3, АСТ-1, АСТ-2;

ареометр для кислот АК-1, АК-2;

АРЕО’МЕТР, а, м. [от греч. araios — тонкий и metron — мера] (физ.). Прибор для определения удельного веса жидкостей и крепости раствора.

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

арео́метр

1. прибор для измерения плотности жидкостей и твердых тел ◆ Вместе с тем батометром (также самодельным) он доставал пробы воды с разных глубин и измерял их плотность, температуру и соленость весьма точными термометрами и ареометрами (единственными покупными приборами). А. Крылов, «Вице-адмирал С.О. Макаров», 1944 г. (цитата из НКРЯ)

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

Делаем Карту слов лучше вместе

/>Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: дерусификация — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Определение плотности жидкостей

Все, что необходимо знать об измерении плотности жидкостей

Измерение плотности

Определения, формулы, факторы влияния, приборы, разница между плотностью и относительной плотностью и многое другое

Измерение плотности используется для контроля чистоты и концентрации образца, получения информации о его составе. Измерение плотности незаменимо в различных отраслях для обеспечения качества сырья и готовых продуктов.

Например, плотность сверхчистой воды при +20,00 °C составляет 0,998203 г/см 3 : отклонение от этого значения (с учетом допусков) означает, что в воде присутствуют примеси.

На этой странице представлена базовая информация об измерении плотности.

Перейдите в один из следующих разделов, чтобы узнать больше о плотности жидкостей.

1. Подробнее о плотности
2. Как измерить плотность жидкости
   
3. Факторы, влияющие на определение плотности
   • Температура
     
   • Пузырьки воздуха и примеси
   • Давление воздуха на жидкость
   • Вязкость
   • Относительная плотность, удельный вес, истинная плотность: физический смысл этих понятий и их отличия
   • Как получить достоверные результаты с помощью цифрового плотномера: пять элементов успешного измерения
4. Часто задаваемые вопросы

1. Подробнее о плотности

Что такое плотность?

Плотность — это физический параметр, соответствующий массе определенного объема образца. Он зависит от плотности расположения молекул вещества в пространстве. Плотность обычно обозначается греческой буквой ρ («ро»). Кроме того, для обозначения часто используется латинская буква d.

What is Density? — How to measure Density? – What are the main applications of Density?

Вы когда-нибудь задумывались о том, почему нефть остается на поверхности воды при разливе?

Расслоение жидкостей происходит из-за разности плотностей. На изображении представлены типовые значения плотностей.

A — масло для ламп (0,80 г/ см 3 )
B — протирочный спирт (0,87 г/см 3 )
C — растительное масло (0,91 г/ см 3 )
D — вода (0,99 г/ см 3 )
E — средство для мытья посуды (1,33 г/см 3 )
F — мёд (1,36 г/ см 3 )

2. Как измерить плотность жидкости

В таблице ниже приведены различные методы измерения, их преимущества и недостатки.

Принцип измерения

• Погружение запаянной стеклянной трубки в образец
• Запаянная стеклянная трубка погружается в образец до определенного уровня в зависимости от массы ареометра и плавучести, которая зависит от плотности образца
• Плотность жидкости определяется по откалиброванной шкале ареометра, когда он достигает состояния равновесия

Преимущества

• Простота, низкая стоимость
• Используется для быстрой проверки приблизительного значения плотности

• Результаты зависят от оператора
• Выравнивание температур занимает много времени
• Узкий диапазон измерения (для расширения диапазона обычно требуется комплект из 20 ареометров)
• Большой объем образца (140–600 мл)
• Сложность очистки
• Отсутствие поддержки стандарта GLP
• Хрупкость
• Образец необходимо извлечь из исходной емкости и поместить в емкость ареометра

Принцип измерения

• Стеклянный сосуд определенного объема
• Взвешивание без образца (M1), взвешивание с образцом (M2)
• Измерение плотности с использованием следующей формулы:
  Плотность = (M2 − M1) / объем

Преимущества

• Низкие затраты
• Напрямую отражает физическое значение плотности (отношение массы к объему), подходит для обучения

• Результаты зависят от оператора
• Пикнометры калибруются при определенной температуре, например при +20 °C, поэтому измерения достоверны только при этой температуре! Температура образца должна быть равна температуре калибровки
• Значение плотности необходимо рассчитывать
• Стандартный объем образца составляет 25 мл
• Для точного и воспроизводимого измерения необходимо длительное обучение оператора
• Образец необходимо извлечь из исходной емкости и поместить в пикнометр

Цифровые плотномеры

Принцип измерения

• Осциллирующая U-образная трубка
• Полая стеклянная трубка совершает свободные колебания с определенной частотой. При наполнении трубки ее собственная частота колебаний изменяется: чем больше масса образца, тем ниже частота колебаний. Значение частоты соответствует определенной плотности. Температура точно регулируется встроенным термостатом Пельтье настольного прибора (без использования жидкостного термостата)

Преимущества

• Простота использования
• Малый объем образца
• Результаты автоматического измерения не зависят от оператора
• Встроенная система температурной компенсации
• Хранение до 1100 результатов и возможность обмена данными с компьютерной программой для управления данными
• Измерение можно проводить прямо в емкости с образцом

• Большая стоимость, чем у ареометра или пикнометра

Manual to Digital Density Measurement

Использование пикнометра для определения плотности

Посмотрите видеоролик и узнайте, правильно ли вы используете пикнометр для измерения плотности. Мы также сопоставим результаты, полученные с помощью пикнометра и цифрового плотномера.

3. Факторы, влияющие на определение плотности

a) Температура

Вы знаете, что при изменении температуры на 0,1 °C результат измерения плотности может изменяться на 0,0001 г/см 3 ?

Расстояние между атомами молекулы зависит от температуры. С увеличением температуры увеличивается интенсивность колебаний, атомы располагаются дальше и значение плотности уменьшается.

Молекула при определенной температуре
(малое расстояние)

Та же молекула при повышении температуры
(расстояние увеличивается)

При повышении температуры объем увеличивается, а плотность уменьшается. При уменьшении температуры объем уменьшается и плотность увеличивается. Масса вещества при этом не изменяется.

Единственное исключение — жидкая вода, которая достигает максимума плотности при +3,98 ºC. Выше этой температуры объем воды увеличивается, и плотность уменьшается. При остывании воды происходит обратный процесс.

Примечание. Связь между температурой, объемом и плотностью нелинейна: она зависит от удельной теплоемкости, теплоты испарения и других характеристик вещества.

b) Пузырьки воздуха и примеси

Если в жидкости есть хотя бы один пузырек воздуха, результат измерения плотности может сильно измениться. Такой же эффект дают и примеси.

Например, для расчета значения плотности при использовании стеклянного пикнометра измеряется масса образца. Если в образец попал пузырек воздуха или какое-то инородное включение (например, из-за недостаточной очистки), результат взвешивания будет неправильным. Это приведет к получению неправильного значения плотности.

• Это справедливо и для цифрового плотномера, в котором для определения плотности используется U-образная трубка.
• Однако современные цифровые измерители плотности имеют систему BubbleCheck™ для автоматического контроля наличия пузырьков в ходе анализа.
• Кроме того, чтобы устранить влияние перекрестного загрязнения из-за неправильной очистки, пользователь может измерить плотность воздуха. Если результат измерения соответствует допускам, измерительная ячейка очищена надлежащим образом.

c) Давление воздуха на жидкость

В городе Мехико на высоте 3930 метров над уровнем моря давление ниже, чем в Рио-де-Жанейро на уровне моря (на высоте 0 метров). Давление воздуха напрямую связано с высотой над уровнем моря.

Так как газы и жидкости подвижны, необходимо учитывать следующие факты:

• Газ (например, воздух) — сжимаемая текучая среда, объем которой меняется при изменении давления.
• Жидкость (например, вода) считается несжимаемой текучей средой, объем которой не зависит от давления. При очень высоком давлении воздуха жидкость может быть сжимаемой, но такие условия не встречаются при анализе плотности.

При измерении плотности с помощью ручных приборов (например, пикнометра) давление воздуха не учитывается.

Современные цифровые плотномеры имеют встроенный барометр (датчик давления) для определения давления в точке проведения анализа. Расчет опорного значения плотности воздуха выполняется автоматически. Это значение важно по двум причинам:

1. При настройке прибора необходимо измерить значения для воды и воздуха. Давление влияет на значение для воздуха, следовательно, и на все измерения после калибровки.
   Узнайте больше о настройке приборов — скачайте руководство МЕТТЛЕР ТОЛЕДО по измерению плотности
2. При повседневной работе важно поддерживать чистоту измерительной ячейки, чтобы исключить перекрестное загрязнение и получить качественный результат. Измеренное значение плотности сравнивается с эталонным значением для воздуха. Если результат находится в определенных пределах допусков, то ячейка прибора чиста.

d) Вязкость

Если вещество вязкое, выше ли его плотность, чем у менее вязкого вещества?

Вязкость характеризует сопротивление жидкости перемещению. Это так называемая густота жидкости, и она не связана с плотностью напрямую.

Однако вязкость может влиять на результат измерения плотности при использовании отдельных методов.

• Пикнометр: нет влияния, но отбор пробы, очистка и стабилизация температуры с помощью жидкостного термостата затруднены.
• Ареометр: нет влияния, но отбор пробы, считывание данных и очистка затруднены.
• Цифровой плотномер: есть влияние, потому что образец поглощает колебания U-образной трубки.

• Как показано на графике, при увеличении вязкости увеличивается погрешность измерения плотности.
• Однако современные цифровые плотномеры поддерживают автоматическую компенсацию вязкости для максимально точного и быстрого измерения.

1. Водные растворы, лабораторные (органические) растворители
2. Растворы серной кислоты
3. Моторные масла
4. Моющие средства для посуды
5. Сиропы

e) Относительная плотность, удельный вес, истинная плотность: физический смысл этих понятий и их отличия

Определение относительной плотности

Относительная плотность определяется как отношение абсолютной плотности анализируемого вещества к плотности эталонного вещества. Если тип эталонного вещества не указан, то им считается вода при +3,98 ºC, которая имеет плотность 0,999972 г/см 3 или 999,972 кг/м 3 . Как следует из уравнения, относительная плотность — безразмерная величина.

Определение удельного веса

Удельный вес определяется как отношение плотности анализируемого вещества к плотности воды. Если температура не указана, она принимается равной +3,98 ºC, при этом плотность воды равна 0,999972 г/см 3 или 999,972 кг/м 3 .

Истинная плотность и определение абсолютной плотности

Истинная плотность определяется как отношение массы вещества к его объему при определенных значениях давления и температуры. Масса вещества измеряется в вакууме. Это определение используется при измерении с помощью цифрового плотномера.

Определение объемной плотности

Объемная плотность используется для сыпучих веществ, например порошков или гранул. Этот параметр часто применяется в горнодобывающей, пищевой и химической промышленности. Объемная плотность определяется как отношение массы к объему, но при измерении в воздухе.

Для демонстрации разницы между истинной и объемной плотностью на весы помещен пикнометр. Наполненный жидкостью, он весит в воздухе меньше, чем в вакууме, из-за воздействия выталкивающей силы воздуха.

Многие справочные таблицы плотности до сих пор основаны на объемной плотности. Цифровой плотномер позволяет получать результаты в различных единицах измерения и концентрации, см. характеристики прибора.

f) Как получить достоверные результаты с помощью цифрового плотномера: пять элементов успешного измерения

Для получения точных результатов измерения плотности необходимо принять определенные меры, чтобы избежать ошибок в процессе работы. Ниже приведены рекомендации для успешного определения плотности.

Этап 1. Определение типа образца и его подготовка

Перед началом измерения важно определить необходимые меры предосторожности в соответствии с типом образца.

Рекомендации:

Вязкие образцы

• После переноса в измерительную ячейку в образце не должно быть пузырьков.
• Усилие сдвига может снижать точность результатов, поэтому необходима коррекция вязкости

Агрессивные/токсичные образцы

• При измерении для концентрированных кислот или оснований (например, H₂SO₄, HCl, NaOH) необходимо предотвращать взаимодействие с веществом и его испарение, поэтому потребуется автоматическая система с автосемплером

Летучие образцы

• Образцы с содержанием растворенных органических газов (например, бутана) дегазируются, поэтому их необходимо охлаждать для предотвращения образования пузырьков.

Образцы, содержащие растворенный газ

• Газированные образцы, например безалкогольные напитки, перед измерением необходимо дегазировать. Для этого их необходимо перемешивать в течение нескольких минут, пока не перестанут образовываться пузырьки.
• Для образцов с растворенным воздухом можно использовать сверхзвуковую ванну или кипячение в течение нескольких минут.
• Можно удалить CO₂ или растворенный газ с помощью подачи воздуха и перемешивания при автоматическом измерении плотности

Неоднородные образцы и суспензии

• Избегайте осаждения твердых частиц и формирования градиента плотности
• Прежде чем использовать такой образец, его необходимо перемешать. При этом следует соблюдать осторожность, чтобы в процессе перемешивания в образец не попали пузырьки воздуха
• Образец не может быть идеально однородным, поэтому необходимо повторить измерение несколько раз и рассчитать среднее значение

Этап 2. Тестирование плотномера

Необходимо регулярно проверять рабочие характеристики системы с помощью измерения для образца с точно известной плотностью (сверхчистая вода или стандарт жидкости). Эта процедура называется тестированием, калибровкой или проверкой. По завершении тестирования необходимо сравнить измеренное значение с известной номинальной плотностью образца.

Кроме того, полезно проверять чистоту и сухость измерительной ячейки перед анализом нового вещества. Рекомендуется ежедневно тестировать плотномер с использованием сверхчистой воды (0,998203 г/см 3 при +20,00 °C).

Некоторые часто задаваемые вопросы:

Какие допуски необходимо применять при тестировании с использованием деионизированной воды?

Какие допуски предусмотрены для стандартов органических веществ?

Что делать, если результат тестирования неудовлетворительный?

Этап 3. Предотвращение ошибок при отборе проб

Пузырек размером 2 мм может привести к отклонению измеренного значения плотности на 0,0008 г/см 3 .

При использовании шприца:

• Рекомендуется заполнить ячейку с избытком, добавив дополнительные 5 см образца
• Измерительную ячейку необходимо заполнять с постоянной небольшой скоростью, обеспечивая ламинарный поток для полного смачивания стенок ячейки, чтобы вдоль них не оставалось пузырьков

При автоматическом наполнении с помощью насоса или автосемплера:

• Установите скорость отбора проб в соответствии с вязкостью образца
  Предотвращение образования пузырьков
• После заполнения ячейки убедитесь, что в ней нет пузырьков
• Пузырьки легко обнаружить, если в приборе предусмотрена прямая видеотрансляция измерительной ячейки. В цифровых плотномерах для этих целей есть автоматическая функция Bubblecheck™

Этап 4. Измерение и регистрация результатов

Вы выполняете расчеты вручную?

Поиск или интерполяция по таблице сопряжены с риском ошибок и требуют много времени. Кроме того, ручные записи могут содержать ошибки регистрации данных. Невозможно гарантировать, что такая документация будет соответствовать нормативным требованиям.

Наиболее эффективное решение — автоматический расчет с помощью встроенных таблиц (например, содержание спирта, градусы Brix, температурная компенсация по API). Пользователь может задать собственные таблицы для экономии времени и защиты от ошибок регистрации и расчета. Цифровой плотномер позволяет использовать встроенные таблицы преобразования, чтобы получать результаты в необходимых единицах измерения.

Этап 5. Очистка плотномера

Самый распространенный источник ошибок — недостаточная очистка!

Убедитесь, что в измерительной ячейке отсутствуют следы предыдущих образцов или промывочных жидкостей.

Чтобы их удалить, измерительную ячейку необходимо очистить подходящим промывочным раствором и высушить. Желательно делать это после каждого измерения.

Отдельные рекомендации по использованию промывочных растворов:

Чистящий раствор 1

• Должен полностью растворять образец (например, вода или 12-процентный раствор Deconex)

Чистящий раствор 2

• Должен растворять чистящий раствор 1 и быстро испаряться (например, ацетон или этиловый спирт)

В конце процедуры необходимо полностью осушить ячейку сухим воздухом. Во многих случаях при использовании плотномеров МЕТТЛЕР ТОЛЕДО нет необходимости использовать два раствора. Благодаря производительному насосу DryPro можно сэкономить время и уменьшить расход растворителя.

Важно! Настройка плотномера

Частая настройка прибора не гарантирует точность результата. При каждой настройке изменяются значения внутренних параметров прибора. При неправильной настройке неправильными будут и результаты последующих измерений.

Поэтому специалисты МЕТТЛЕР ТОЛЕДО рекомендуют проводить настройку плотномера, только если тестирование несколько раз подряд проходит с неудовлетворительным результатом.

Часто задаваемые вопросы

1. Чем плотность отличается от массы?
2. Почему плотность можно использовать для идентификации образца?
3. Как измеряется плотность растворов?
4. Пропорциональна ли плотность давлению?
5. В каких областях применения обычно используется плотномер?
6. Какова плотность воздуха?
7. Какова плотность воды?
8. Как влияет вязкость образца на процедуру измерения?
   

Чем плотность отличается от массы?

Масса соответствует количеству вещества в целом объекте, а плотность соответствует массе в определенном объеме.

Например, 10 кг стали и 10 кг пуха имеют одинаковую массу, но разный объем, поэтому их плотность отличается.

Почему плотность можно использовать для идентификации образца?

Плотность удобно использовать для идентификации чистых образцов, поскольку каждое вещество имеет собственное значение этой величины. По измеренному значению плотности можно, пользуясь справочником, определить соответствующее вещество.

Как измеряется плотность растворов?

Возьмем, например, водный раствор этилового спирта.

Как показано ранее, при +20 °C плотность чистой воды составляет: d = 0,9982 г/см 3 . Плотность этилового спирта при +20 °C составляет: d = 0,7892 г/см 3 . Плотность водного раствора этилового спирта зависти от концентрации раствора.

Пропорциональна ли плотность давлению?

Плотность прямо пропорциональна давлению воздуха в месте измерения и обратно пропорциональна температуре. При неизменной температуре с повышением давления увеличивается плотность. Узнать больше о зависимости плотности жидкости от давления можно здесь.

В каких областях применения обычно используется плотномер?

Плотность используется, например, для определения концентрации спирта в жидкости, управления процессом брожения при производстве вина и пива, измерения содержания сахара (градусы Brix) в промежуточных и конечных продуктах при производстве пищевых продуктов и напитков. Плотность позволяет определять градусы API и концентрации компонентов тяжелой нефти, парафина и смазочных материалов в нефтехимической отрасли. Относительная плотность (удельный вес) измеряется для аккумуляторного электролита в автомобильной промышленности и для других растворителей, кислот и оснований в химической промышленности. Кроме того, плотность часто измеряется в фармацевтической промышленности и для контроля качества косметических, гигиенических и других продуктов. Перейдите по ссылкам выше, чтобы узнать больше об областях применения или найти в библиотеке МЕТТЛЕР ТОЛЕДО руководство по применению для конкретных типов образцов.

Какова плотность воздуха?

При +20 °C и атмосферном давлении 101,325 кПа (на уровне моря) плотность воздуха составляет 0,00120 г/см3. Атмосферное давление зависит от погодных условий (снижается во время дождя или снега) и высоты измерения (снижается по мере подъема над уровнем моря). Например, на высоте 440 м над уровнем моря среднегодовое атмосферное давление составляет всего 96,12 кПа, а плотность воздуха снижается до 0,00114 г/см3 при +20 °C.

Какова плотность воды?

Плотность воды при +20 °C равна 0,99820 г/см3. Плотность воды зависит от температуры. При изменении температуры от 0 до +4 °C она возрастает (до величины, близкой к единице), а при дальнейшем повышении температуры снижается.

Как влияет вязкость образца на процедуру измерения?

Вязкость образцов влияет на значения плотности, получаемые при измерении с помощью цифрового плотномера. В слое жидкости, прилегающем к стенке стеклянной трубки, возникает усилие сдвига, которое замедляет колебания, что приводит к завышению измеряемых значений. В современных моделях цифровых измерителей плотности предусмотрена коррекция по вязкости, которая устраняет погрешность, возникающую по реологическим причинам.

Как выглядят ареометры и какими они бывают?

Несмотря на то что ареометры уже очень давно используются не только в лабораториях, далеко не все знают, как именно они выглядят и какими бывают. Этот измерительный инструмент с конструктивной точки зрения можно уверенно назвать максимально простым. В то же время он позволяет быстро определить несколько показателей. Еще одним явным преимуществом приборов является их максимально доступная стоимость. Не стоит забывать и о простоте эксплуатации ареометров, которая, как правило, не требует специальных знаний.

Что это такое?

В подавляющем большинстве случаев такой прибор выглядит как колба со шкалой в единицах измерения. Внутри нее также находится мелкая дробь, выступающая в роли утяжелителя. Эта колба напоминает внешне бутылку с длинным горлышком. По своей сути, ареометр – это устройство, принцип работы которого основан на легендарном физическом законе Архимеда.

Стоит напомнить, что в соответствии с ним на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, эквивалентная массе жидкости, вытесненной этим телом.

Чтобы понять, как именно функционируют описываемые измерительные инструменты в их классическом исполнении, необходимо учитывать, что все жидкости имеют разную плотность. Исходя из этого погруженное в них тело будет выталкиваться с разной по величине силой. Получается, что ареометр в одной среде утонет, а в других будет плавать как поплавок или же ложиться на бок. Именно по этой причине масса приборов откалибрована под конкретное вещество с учетом его плотности.

Вертикальное положение устройству обеспечивает упомянутый утяжелитель, расположенный на дне колбы. За счет максимальной простоты самого ареометра им очень легко пользоваться. Достаточно погрузить его в исследуемую жидкость, дождаться спокойного состояния и просто посмотреть на шкалу. Искомые показатели будут отмечены на ней самой жидкостью.

Кстати, если использовать ареометр, откалиброванный под другое вещество, то даже если он будет плавать вертикально, то с большой вероятностью даст неправильные показания.

Многие модели рассматриваемых измерителей похожи друг на друга. При этом одни из них подходят для исследования нескольких жидкостей, а другие являются узкоспециализированными. Все существующие на сегодняшний день приборы делят на категории по разным критериям.

Вещество, концентрация которого определяется. В данном случае речь будет идти о спиртометрах, сахарометрах, солемерах, а также лактометрах.

Изучаемая жидкость. Бывают ареометры специализированные и универсальные инструменты.

Градуировка шкалы устройства. Здесь также возможны два варианта: плотность и концентрация. Стоит отметить, что вторая выражается в весовых или же объемных единицах.

Тип устройства. Имеются в виду классические и электронные ареометры.

Стоит также уделить внимание электрическим денсистометрам, представляющим собой устройства с прозрачной призмой и, естественно, измерительной шкалой. Они используются для измерения преломления и могут оснащаться щупом. Современные модификации таких приборов имеют обычную шкалу, на которую необходимо смотреть через специальный окуляр, или же цифровой дисплей.

Важно заметить, что высокотехнологичные модели в десятки и даже сотни раз дороже классических стеклянных измерителей. Исходя из этого такие приборы можно встретить преимущественно на производствах. Они будут актуальны там, где требуется максимальная точность показаний.

Сейчас специализированные измерители, при помощи которых определяется плотность, выпускаются для исследования молока, нефтепродуктов, солевых растворов, кислот и щелочей, а также спирта, сахара, электролита, тормозной жидкости и других веществ.

Градуируют шкалы на таких моделях соответствующим образом с учетом характеристик конкретной жидкости. Это значительно упрощает использование таких ареометров.

Универсальные приборы имеют маркировку, в которой будет обозначена фактическая плотность. Результаты измерений в таких случаях получают при помощи специальных таблиц соотношения плотности и концентрации того или иного вещества. Стоит заметить, что на данный момент доступны целые сборники таких таблиц, в том числе и в печатном виде. Самое популярное исполнение универсальных ареометров – это наборы, которые включают большое количество измерителей с разными эксплуатационными характеристиками.

С учетом предназначения описываемые плотномеры соответствующим образом маркируются большими буквами. Первая – это «А», а вторая обозначает исследуемое вещество (жидкость). Можно привести несколько примеров:

Наборы и отдельные плотномеры общего назначения имеют маркировку АОН. Помимо этого, в обозначениях присутствует цифровой индекс, который указывает на рабочий диапазон измеряемой концентрации.

Для нефтепродуктов

Ареометры типа АНТ-1 и АНТ-2 предназначены для исследований сырой нефти, а также бензина, солярки и керосина с целью определения:

соответствия реальных показателей тем, которые указаны в официальной документации (сертификатах);

присутствия недопустимых примесей;

Следует заметить, что плотномеры этой категории оснащаются термометрами.

Все замеры необходимо снимать при температуре +20 градусов или же делать поправки при анализе полученных данных.

Лактометры

Этот тип ареометров используют для быстрой и максимально точной проверки плотности молока. Другими словами, такие приборы позволяют определить присутствие в жидкости разбавителя, то есть воды. Помимо этого, лактометр помогает выявить продукт с красителями, который пытаются выдать за натуральный. Подавляющее большинство таких измерителей показывают жирность молока. Однако, оказавшись в поддельной или же низкокачественной среде, прибор, как правило, ложится на бок.

Для электролита

Не секрет, что автомобильная аккумуляторная батарея неспособна нормально функционировать без качественного электролита. Именно по этой причине требуется периодически контролировать состояние кислоты или же в некоторых случаях концентрированной щелочи. Для этих целей и используют специальные ареометры с индексом АЭ. Полученные с их помощью данные позволяют определять моменты замены наполнителя АКБ, чтобы восстановить ее емкость.

Важность описываемой процедуры подтверждает в полной мере тот факт, что падение показателя концентрации (плотности) на 0,01 к/см3 свидетельствует о разрядке на 5% от полной емкости. Конечно же, подобные отклонения от номинальных значений незначительны и восстановятся при первой же зарядке батареи. Однако при их увеличении можно с большой уверенностью говорить о необходимости корректирования состояния электролита. Для этого добавляют либо кислоту, либо дистиллированную воду.

Набор автомобилиста для контроля качества электролита состоит из следующих элементов:

плотномер в виде поплавка;

груша из резины.

Принцип работы, а, следовательно, использование этого прибора для измерения плотности жидкости в аккумуляторе авто являются максимально простыми.

Спиртометры

Исходя из названия разновидности ареометров можно понять ее предназначение. И речь в данном случае идет об определении крепости различных алкогольных напитков. При покупке спиртометра следует учитывать, что эти устройства работают в разных диапазонах. Так, модель, ориентированная на водку и другие крепкие напитки, не будет актуальна для исследования вина, пива или браги. В таких случаях понадобятся специальные устройства, прошедшие соответствующую калибровку.

Ключевое преимущество простого спиртометра, который обычно выглядит как стеклянный цилиндр с расширяющимся утяжеленным низом, заключается в минимальной стоимости. При этом большинство приборов отличаются достаточной точностью измерений и поэтому нашли широкое применение, в том числе в быту. Важно учесть, что для получения точных данных необходимо соблюдать определенный температурный режим. Оптимальным показателем принято считать +20 градусов. В противном случае, то есть при значительных отклонениях от номинала, необходима коррекция показаний в зависимости от температуры.

Медицинские

К этой категории относятся плотномеры, предназначенные для исследования урины. Важно заметить, что точное определение этого показателя позволяет своевременно диагностировать мочекаменную болезнь. Ареометр класса «АУ» представляет собой лабораторный прибор, работающий в диапазоне 1000-1050 кг/м3. Необходимо заметить, что медицинские плотномеры на практике используются не только с указанной целью.

Они также актуальны и более чем эффективны при оценке качества воды, употребляемой человеком.

Сахарометры

Основной задачей измерителей плотности, которые относятся к этой группе, является анализ состава, а, следовательно, качества вин и фруктовых соков. Именно такие плотномеры позволяют быстро определить концентрацию сахара в исследуемых жидкостях. А также приборы успешно эксплуатируются специалистами пищевой промышленности. Кстати, нередко в продажу сахарометры поступают в тандеме со спиртометрами. Помимо этого, в такие комплекты могут входить дополнительно и термометры.

Ареометры этого типа являются незаменимым измерительным инструментом при производстве спиртных напитков, в основе которых лежит брожение. Периодическая фиксация уровня сахара в сусле предоставляет возможность с максимальной точностью определить завершение брожения. В итоге переходят к следующему этапу или же в некоторых случаях добавляют сахар, стимулирующий этот процесс.

Однако не только у виноделов пользуются популярностью и заслуженным спросом эти плотномеры. Приборы также используют при производстве фруктовых соков и в садоводстве. Они эффективно помогают определять степень зрелости ягод и фруктов. Необходимо выдавить немного сока из плодов и провести анализ. На основании полученных данных принимается решение о сроках сбора урожая.

Солемеры

Эта разновидность ареометров ориентирована не только на определение содержания соли в жидкостях. Речь идет об оценке состояния воды и конкретно пригодности ее применения. Такие плотномеры широко используются рыбными хозяйствами, а также теми, кто увлекается разведением морских аквариумных рыб. Важно помнить, что от показателя плотности напрямую зависит состояние здоровья обитателей водоемов и аквариумов. Именно поэтому периодический контроль состава воды при помощи солемера является просто необходимым.

Однако стоит заметить, что этот измеритель не представляет собой панацею. Следует помнить, что, помимо плотности, существует целый перечень не менее важных параметров водной среды. Сами же солемеры нередко входят в арсенал специалистов, представляющих пищевую промышленность. Эти приборы помогают определять, к примеру, концентрацию соли в маринадах и других растворах. Солемер будет незаменимым при работе с большими объемами жидкости.

Популярные модели

На сегодня производители предлагают потенциальному потребителю широкий ассортимент соответствующей продукции, и поэтому выделить ее лучшие образцы довольно сложно.

Предлагаем рейтинг самых популярных спиртометров.

• АСП-Т – ареометр, позволяющий определять содержание спирта в смесях в процентах, поступает в продажу вместе с термометром. Модель успешно эксплуатируется на предприятиях прежде всего благодаря повышенной точности измерений. Один из важных моментов заключается в соблюдении температурного режима и химического состава жидкости.

• АСП-1, -2, -3 – прибор для определения процента спирта. Модель выпускается в нескольких исполнениях с разными диапазонами рабочей шкалы.

• Оптический спиртометр (рефрактометр) – измеряет процент содержания как спирта, так и сахара. Модель пользуется популярностью у профессиональных виноделов и пивоваров. Для того чтобы измерить необходимые параметры, достаточно нескольких капель раствора. В комплект поставки входят кейс для транспортировки и хранения, а также пипетка и салфетки для ухода за прибором.

В перечень лучших ареометров класса АЭ (для электролита) стоит отнести несколько приборов.

• Heyner Premium 925010 – измерительное устройство, одним из ключевых конкурентных преимуществ которого является минимальное количество электролита, необходимое для исследований. Ареометр поплавкового типа получил от разработчиков пластиковый, но довольно прочный корпус.

• JonnesWay AR-030001 – устройство для обслуживания кислотных АКБ. К явным плюсам модели относятся яркая, цветная шкала, а также небольшой вес и простота конструкции.

• AutoProfi АКБ BAT/TST118 – плотномер для свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторных батарей. Прибор имеет цветную шкалу, шланг и резиновую грушу. Модель отличается максимальной простотой эксплуатации и скоростью выполнения измерений.

А вот зарекомендовавшие себя исключительно с положительной стороны ареометры для антифриза.

• JTC-1040 – продукция производителя, представляющего на рынке Поднебесную. Компактный измеритель весит всего 111 граммов и оснащен двумя шкалами. Поставляется в качественной и надежной упаковке.

• JonnesWay AR-030002 – плотномер для охлаждающей жидкости, имеющий две шкалы (точки замерзания и кипения), а также прочный корпус. Модель характеризуется эргономичностью и повышенной устойчивостью к воздействию щелочной среды.

• AV Steel AV920097 – разработанный в Российской Федерации и производимый в КНР прибор, отличающийся от многих конкурентов доступной стоимостью при довольно высоком качестве. Поплавковый ареометр имеет две рабочие шкалы.

Как правильно пользоваться?

Как и любые другие измерительные приборы, ареометры требуют соответствующего обращения, а также обслуживания. К примеру, настоятельно рекомендуется помнить о таком понятии, как периодичность поверки.

А также рекомендуется перед тем, как проверить тот или иной показатель, в зависимости от разновидности самого устройства уточнить предел допустимой погрешности.

С точки зрения непосредственно самого использования в первую очередь необходимо обозначить ключевые правила эксплуатации классических плотномеров, которые отображены в том числе в инструкциях производителей. И речь идет о некоторых важных моментах.

Плотномер всегда должен быть сухим и максимально чистым.

Особое внимание уделяется целостности устройства.

Сосуд для исследуемой жидкости необходимо подбирать достаточно высокий. Ареометр в нем должен плавать вертикально, не касаясь при этом дна.

Показания фиксируют по нижнему мениску в тот момент, когда измеритель окажется в состоянии покоя.

В подавляющем большинстве случаев показатели снимают при температуре исследуемых растворов +20 градусов.

А также важно уделить внимание алгоритму определения плотности электролита в автомобильных АКБ.

С автомобиля снимают аккумулятор. Рекомендуется по возможности оставить батарею в помещении на несколько часов, чтобы электролит успел нагреться до упоминаемых ранее +20 градусов.

На АКБ выкручивают пробки.

В первую банку аккумулятора погружают пипетку измерительного прибора и с помощью груши набирают жидкость.

Дожидаются полной остановки ареометра в колбе, снимают показания на шкале, фиксируют (записывают).

Все перечисленные манипуляции повторяются для каждой из оставшихся банок.

Все полученные данные анализируются с целью определения состояния электролита и необходимости обслуживания АКБ.

Изложенный порядок действий актуален для ареометров категории АЭ с пипеткой и грушей. Однако на практике современные автомобилисты не реже используют приборы с палочками разного цвета. После наполнения колбы, в которой они расположены, исследуемым веществом всплывет один из поплавков. На корпусе самого прибора указана взаимосвязь между цветами и плотностью.

При проведении замеров такими ареометрами необходимо торопиться, поскольку нужная палочка может выбраться на поверхность с небольшим запозданием.

​​​​​Для определения параметров антифриза при помощи описываемых плотномеров необходимо после остановки ДВС произвести забор жидкости. После этого прибор заносят в помещение, чтобы антифриз нагрелся до комнатной температуры. Устройство располагают вертикально, и после остановки ареометра фиксируют на шкале показания. Важно при определении точки замерзания учитывать, в каких единицах она размечена (кг/см3 или градусы).