Как измерить плотность ареометром

Измерение плотности электролита ареометром

Свинцово-кислотный аккумулятор является химическим элементом питания. Внутри него постоянно протекают химические реакции между окислителем и восстановителем. Окислителем является диоксид свинца, а восстановителем — губчатый свинец. Они обмениваются электронами между собой через раствор. Он в процессе химической реакции засоряется сульфатом свинца, что снижает эффективность работы и приводит к падению плотности. Измерить ее можно специальным прибором — ареометром. Существуют разные модификации, но как пользоваться ареометром для измерения характеристик рабочего раствора?

Виды ареометров

Автомобильный аккумулятор нуждается в постоянном контроле энергетических характеристик, так как при длительном нахождении в разряженном состоянии платины покрываются кристаллами сульфата свинца. Это опасное состояние, при котором значительно сокращается емкость и эффективность работы батареи. Регулярные измерения плотности электролита помогут на ранней стадии выявить проблему и своевременно принять необходимые действия для восстановления рабочих характеристик источника питания.

Сначала рассмотрим существующие модификации ареометров и поймем, как ими пользоваться, чтобы понять, сколько нужно доливать дистиллированной воды или серной кислоты. Плотность может быть как пониженной в результате отсутствия должной диагностики, так и повышенной из-за нарушения соотношения кислоты к воде.

Для изменения плотности электролита применяют разные модификации ареометров. Они различаются по разным признакам:

1. По диапазону измерения. Универсальные и специализированные для аккумулятора. Шкала градуируется под определенный тип исследуемых веществ.
2. По материалу корпуса. Можно купить стеклянный или пластиковый ареометр. Разницы в показаниях у них нет, если они спроектированы для одного типа контролируемой среды.
3. Метод измерения плотности аккумулятора. Есть устройства, которые нужно погружать в раствор, набирать в них жидкость, или они плавают как поплавки.
4. Принцип измерения плотности электролита зависит от его устройства. Рассмотрим подробнее существующие модификации и как ими правильно пользоваться для получения корректных значений.

Нормированное значение плотности

Для определения правильной плотности электролита сначала нужно узнать ее нормированное значение. Для аккумулятора классического типа с кислотным электролитом и сурьмянистым электродом характеристика жидкости зависит от температуры окружающей среды, как первый параметр. Приведем все значения плотности аккумулятора с учетом климата в таблице.

Нюансы использования ареометра для аккумулятора автомобиля

Плотность электролита в автомобильном аккумуляторе оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики прибора. В таком случае необходимо следить за её значением, особенно при снижении окружающей температуры. Подобный мониторинг можно проводить не только в автосервисе, но и в гаражных условиях.

При работе с раствором кислоты, который находится внутри банок АКБ, важно соблюдать меры безопасности. Используемое оборудование и вспомогательные средства должны быть в исправном состоянии.

Что такое ареометр

Раствор, который заливают в аккумулятор, называется электролитом. Он состоит примерно из двух частей воды, плотность которой 1 г/мл, и одной части кислоты, плотность её 1,84 г/мл. В результате получается смесь плотностью примерно 1,27 г/мл. Однако на практике этот показатель может варьироваться в пределах 1,26–1,28 г/мл в зависимости от внешних факторов, например, от температуры.

Узнать точное значение плотности электролита в аккумуляторе автомобиля помогает специальный прибор – ареометр.

Согласно закону гидростатики, после погружения тела в жидкость на него начинает действовать выталкивающая сила, равная по модулю весу жидкости, который был вытеснен. Этот принцип взят в основу устройства прибора, замеряющего значения до сотых г/мл. Приобрести такой аппарат можно практически в любом автомагазине по цене 200–500 рублей и выше.

Конструкция ареометра для электролита

Большинство моделей основано на механическом способе замера без электроприборов и электроники. Комплектация наиболее популярного варианта исполнения ареометра имеет следующий вид:

• основу аппарата составляет стеклянная прозрачная трубка;
• один конец заборной трубки оборудован резиновой пипеткой, с помощью которой удаётся проникнуть внутрь банки, не повредив пластины аккумулятора;
• второй конец трубочки оснащён резиновой грушей, используемой в качестве насоса и помогающей наполнить колбу измерителя плотности электролитом;
• во внутреннем пространстве трубки располагается поплавок в виде запаянной стеклянной колбы, который работает как пикнометр (измеритель плотности);
• внутри поплавка имеется градуированная шкала, откалиброванная до точности 0,01 г/мл.

Техника безопасности при измерении плотности электролита ареометром

При работе, как зимой, так и летом необходимо проявлять максимум осторожности, так как в процессе используется агрессивная кислота. Она способна нанести химические ожоги организму или повредить практически любые поверхности.

Начинать процесс подготовки работы с ареометром необходимо с обеспечения средствами защиты глаз, органов дыхания и открытых частей рук. Даже небольшая капля электролита способна привести к болевым ощущениям или к повреждению слизистой.

Нежелательно проверять плотность жидкости из аккумулятора, не демонтируя его из подкапотного пространства. Это может привести к повреждению кислотой окружающего пространства или лакокрасочного покрытия автомобиля. Изъятый источник питания необходимо установить на прочную ровную поверхность.

Во время измерения работник должен быть одет в защитные очки или маску, на руках обязаны находиться резиновые перчатки с высокой степенью защиты (не бытовые оранжевые, а купленные в автомагазине), защитный фартук из плотного материала.

На измерительном приборе не должно быть трещин либо сколов. В противном случае стеклянный корпус может разрушиться, и жидкость разольётся вокруг. Освещение в помещении должно быть достаточным, чтобы разглядеть показания.

Как измерить плотность ареометром

После тщательной подготовки можно приступать к основным работам. Так как самостоятельно пользоваться автомобильным ареометром для кислотного аккумулятора нужно с большой осторожностью, то не рекомендуется посторонним подходить к рабочему месту ближе, чем на 2 метра.

Для замера плотности электролита в аккумуляторе не требуется много времени. Результат будет ясен в течение нескольких минут. Далее опишем пошаговый алгоритм, как в гараже проверить реальную плотность автомобильного аккумулятора стандартным ареометром:

• отвинчиваем крышку одной из банок АКБ;
• берём ареометр за грушу правой рукой в перчатке;
• так как правильно пользоваться ареометром нужно с осторожностью, то гибкий наконечник опускаем внутрь банки, где будет осуществляться замер;
• слегка сжав резиновую грушу, немного отпустим нажим, чтобы внутрь колбы, для того чтобы мерять плотность, зашла жидкость, а поплавок начал плавать в ней;
• с первого раза определить плотность получается не у всех, так как окажется недостаточный забор электролита, тогда придётся повторить манипуляции, удерживая колбу вертикально носиком вниз;
• после забора достаточного объёма жидкости добиваемся равновесия в колбе так, чтобы плавающий внутри ареометр не касался стенок;
• определяем по имеющейся шкале ареометра текущее значение плотности электролита в аккумуляторе по тому, на каком уровне находится раствор кислоты;
• за счёт поверхностного натяжения жидкости её уровень оказывается не горизонтальным, а с вогнутостью и выпуклостью около стеклянной поверхности, поэтому окончательное значение необходимо определять по нижнему срезу сферического углубления (мениска);
• повторяем операцию в других банках, чтобы узнать общий результат.

Нормально работающая батарея должна иметь во всех банках примерно равное значение плотности в пределах 1,26–1,28 г/мл. Если есть отклонения, то потребуется долить дистиллят в ёмкости, чтобы уровень жидкости был примерно на 1 см выше пластин. Необходимо своевременно контролировать объём раствора в банках, чтобы не спровоцировать процесс сульфатации и выхода из строя всего аккумулятора.

Как пользоваться ареометром?

Ареометр является прибором для замера плотности жидкости. Это не только незаменимый прибор в основной массе лабораторий, но и практичный инструмент для дома. Посредством ареометра-сахаромера вы имеете возможность определить содержание сахара в вине, медовухе, пиве либо бражке, следовательно, зная точные значения, сможете его изменить до требуемых вам показателей. От исходной плотности вашего сусла (общего состава с водой до ферментации) зависит окончательное количество в напитке спирта, который вы изготавливаете. Ареометр также применяется для контроля плотности электролита в аккумуляторных батареях и для других жидкостей.

Инструкция по использованию

Классическое устройство представляет собой цилиндр из стекла: с одного края это широкая трубка с закругленным дном, на другом краю узкая трубка с разметкой в соответствующих единицах. Часто это единицы концентрации какого-либо вещества либо реальная плотность раствора.

Внутри широкой части располагается грузик – как правило, шарики из свинца. За счет утяжелителя инструмент удерживает вертикальную позицию.

Плотность рассчитывается как вес ареометра, поделенный на количество жидкости, которое он вытеснил. А этот коэффициент находится в зависимости от плотности исследуемого раствора и массы груза в ареометре. В устройствах постоянного объема на трубку нанесена неподвижная метка, до которой необходимо погружать инструмент.

Подбирая гирьки разной массы, добиваются опускания на требуемую глубину. Зная в итоге массу поплавка и навешанных гирек, можно измерить плотность определенного вещества.

Как пользоваться прибором (общие правила)

Зная, как работает ареометр, становится ясным принцип пользования им в домашней обстановке либо лаборатории. Инструмент для получения необходимых показаний надо погрузить в проверяемую жидкость. Для этого исследуемую жидкость наливают в стеклянный прозрачный сосуд в форме цилиндра. Потом в него осторожно погружают измерительный инструмент утяжеленной колбочкой книзу до того момента, пока он не будет свободно плавать. Плотность исследуемой жидкости будет равна показанию на шкале прибора, что располагается вровень с жидкостью, в которую он опущен.

Рабочая жидкость не должна иметь примесей, а стеклянная емкость и сам прибор должны быть начисто вымыты. Для безошибочного снятия показаний прибора необходимо выждать, когда он уляжется и застынет на месте. Надо удостовериться, что инструмент пребывает во взвешенном состоянии и не соприкасается со стенками сосуда. Лишь после этого можно снимать показания шкалы, с которыми совпадает уровень проверяемой жидкости.

В лабораториях применяются специализированные цилиндры, выполненные из стекла. В быту необходимо побеспокоиться о том, чтобы столба исследуемой жидкости хватало для свободного плавания инструмента. Ареометр не должен соприкасаться ни со стенками, ни с дном сосуда.

Никаких трещинок и сколов на трубке быть не должно. На показание инструмента способно оказать воздействие присутствие газа в исследуемой жидкости.

К примеру, диоксид углерода от ферментации серьезно искажает значения, следовательно, перед исследованием игристых жидкостей следует произвести их дегазацию.

Для молока

Процедура выполняется следующим образом:

• в стеклянный цилиндр вместимостью 200 мл по стеночке, чтобы не допустить появления пены, налить не менее 3/4 объема размешанного молока;
• погрузить ареометр в молоко до деления 1,030 и оставить его в покое;
• спустя минуту сделать 2 отсчета – по термометру (в верхней области прибора) и по шкале ареометра;
• измерить плотность молока, используя таблицу, либо сделать подобающий расчет.

Для определения концентрации сахара

Прибор одинаково упрощает жизнь как виноделам и самогонщикам, так и пивоварам, так как позволяет осуществлять контроль над содержанием сахара в сусле, что в ответ дает возможность создавать напитки с заданными плотностью и крепостью.

1. Заполнить мерную емкость (стакан, колбу или цилиндр) достаточным объемом сусла с температурой +20°C. При измерении конечной плотности немного взболтать жидкость, чтобы удалить остатки диоксида углерода, ухудшающего точность замеров.
2. Если не соблюдать температуру, вероятна погрешность до 7%.
3. Вытереть ареометр чистой сухой материей. Перед погружением инструмент должен быть абсолютно сухим.
4. Осторожно опустить прибор нижней частью в жидкость. Ареометр не должен соприкасаться со стенками и дном емкости.
5. Подождать стабилизации ареометра на одном уровне.
6. Снять показания.
7. Извлечь прибор из колбы, насухо протереть и убрать в футляр. Как минимум раз в 2 месяца проверять показания и выполнять калибровку инструмента при потребности.

Для аккумулятора

В ходе работы с прибором аккумулятор должен быть заряжен на 100%. Полученные значения надо скорректировать. При минусовой температуре снижайте значения на 0,01 г/см3 на каждые 15°C. При плюсовой — поднимайте показания. В разных банках значения не должны сильно разниться (предел — 0,01 г/см3).

Чтобы верно измерить, следуйте плану.

Выкрутите пробки банок АКБ.

Вставьте трубку прибора в заливное отверстие банки, осторожно сдавливайте и отпускайте грушу до того момента, пока электролит не намочит все шарики в теле трубки.

Слегка встряхните ареометр, чтобы удалить воздушные пузырьки.

Проверьте показания инструмента по численности всплывших шариков:

0 – батарея разряжена;

1 – заряжена на 25%;

2 – заряжена на 50%;

3 – заряжена на 75%;

4 – полностью заряжена.

Надавите на грушу, чтобы вылить электролит в ту же банку, из которой его брали для замера.

Повторите шаги 2-5 для всех банок.

По завершении замеров вымойте инструмент.

Прибор с палочками

Кроме перечисленных приборов, также очень распространены и ареометры с палочками (поплавками). Функционируют они по такому принципу — колба наполняется электролитом и исходя из его плотности на поверхность всплывает поплавок конкретной расцветки. Соответствие цветов палочек и плотности обозначено на корпусе устройства. Для правильного снятия показаний, работая с подобным устройством, не надо торопиться.

Необходимо после забора образца электролита из аккумулятора подождать 10-15 секунд. При выполнении замеров на грани плотности поплавок может всплыть с небольшой задержкой.

Меры предосторожности

Электролит небезопасен для кожных покровов и слизистых, в связи с этим при замерах его плотности следуйте правилам.

1. Работайте в перчатках, резиновом фартуке и защитной маске. Место, где выполняются замеры, должно хорошо вентилироваться.
2. Если электролит попал на кожу, тщательно промойте место холодной водой. Чтобы нейтрализовать действие кислоты, сделайте раствор: 1 ст. л. соды на 200-300 мл воды.
3. Если электролит готовите сами, всегда добавляйте кислоту в воду, а не наоборот.

Советы

Для точного исследования имеется ряд рекомендаций.

1. Прибор особенно точен при температуре рабочего образца 20-30°C.
2. К каждому ареометру прилагается таблица температурных поправок изменения плотности, которые надо непременно принимать к сведению, чтобы получить точную концентрацию исследуемого вещества.
3. Все стандартные замеры сводятся к показателю при 20°C.

При покупке прибора берите модель со шкалой предельного размера. Большая шкала имеет больше делений, а значит, проще будет выполнять замеры. Выбирая материал изготовления, имейте в виду, что пластмасса способна со временем мутнеть, но она безопасна в работе. Стекло дает возможность более точно делать замеры, однако нуждается в бережном хранении и внимательности, чтобы не разбить инструмент.

О том, как пользоваться ареометром для измерения плотности электролита аккумулятора, смотрите далее.

Ареометр: принцип работы и известные разновидности

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)