Ареометр
![](https://cdn.xn--h1ajim.xn--p1ai/thumb.php?f=Saccharometer.jpg&width=300)
Ареометр — прибор для измерения плотности жидкостей и твёрдых тел[1], принцип работы которого основан на законе Архимеда[2]. Считается, что ареометр изобрела Гипатия.
Конструкция и принцип действия и использования
Обычно представляет собой поплавок из стекла, утяжеляемый 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[1].
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3c/%D0%9D%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%80_%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2.jpg/300px-%D0%9D%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%80_%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2.jpg)
- 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. У ареометров постоянной массы пределы измерений обычно довольно узкие, и на практике пользуются наборами поплавков.
- 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.
Шкалы
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;
- ареометр-гидрометр с термометром АЭГ.
Шкала Боме
Французский химик Антуа́н Боме́ в 1768 году разработал современную конструкцию ареометра и шкалу плотности жидкостей в градусах Боме, обозначаемых как degrees Baumé, B°, Bé° и просто Baumé, Бомэ, Боме, которые изначально были численно равны концентрации раствора поваренной соли (хлорида натрия) в процентах по массе при 16 °C. Позднее шкала уточнялась и исправлялась. Шкала Боме используется на практике по сей день, но в России отменена в 1930-е гг.
Между плотностью и количеством градусов Боме существует несложная математическая зависимость, но в разных источниках приводятся разные численные коэффициенты:
[math]\displaystyle{ d = {a \over {b \pm B}} }[/math], где
- знак + используется для жидкостей, менее плотных, чем вода, а знак − для жидкостей, более плотных, чем вода;
- [math]\displaystyle{ d }[/math], г/см3 — плотность;
- [math]\displaystyle{ a }[/math], [math]\displaystyle{ b }[/math] — коэффициенты, равные:
- [math]\displaystyle{ a = b = 144,3 }[/math][3];
- [math]\displaystyle{ a = b = 145 }[/math] для жидкостей, более плотных, чем вода и [math]\displaystyle{ a = 140, b = 130 }[/math] для жидкостей, менее плотных, чем вода[4];
- [math]\displaystyle{ a = b = 144 }[/math] для жидкостей, более плотных, чем вода и [math]\displaystyle{ a = 144, b = 134 }[/math] для жидкостей, менее плотных, чем вода[5].
Применение в геотехнике
Ареометр определяет удельный вес (или плотность) суспензии, что позволяет рассчитать процентное содержание частиц определенного эквивалентного диаметра частиц[7].
Ареометр нашел применение в Ареометрическом методе (англ. Hydrometer Method[8]) для определения гран. состава грунта для нахождения содержания в грунте частиц диаметром менее 0,1 мм. Ареометрический метод основан на последовательном определении плотности суспензии грунта через определенные промежутки времени с помощью ареометра. По результатам определений рассчитывают диаметр и количество определяемых частиц по формуле или с помощью номограммы. Содержание фракций крупнее 0,1 мм определяют ситовым методом. Ареометр должен быть откалиброван для определения его истинной глубины с точки зрения показаний ареометра.
В основе этого теста лежит Закон Стокса для падающих сфер в вязкой жидкости, в котором конечная скорость падения зависит от диаметра зерен и плотности зерен во взвешенном состоянии и жидкости. Таким образом, диаметр зерна можно рассчитать, зная расстояние и время падения. В случае почвы предполагается, что частицы почвы имеют сферическую форму и имеют одинаковую удельную массу. Поэтому можно сказать, что в водной почвенной взвеси более крупные частицы оседают быстрее, чем более мелкие.
Примечания
- ↑ Перейти обратно: 1,0 1,1 Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик и др. — М.: Сов. энциклопедия, 1983. — С. 32—33. — 982 с. — 100 000 экз.
- ↑ ЭСБЕ, 1890—1907.
- ↑ Гинкин, 1939, с. 628.
- ↑ Перри, 2008, с. 1—19.
- ↑ Смителс, 1949, с. 41.
- ↑ Гинкин, 1939, с. 629.
- ↑ Fakhry A. Assaad, Philip Elmer LaMoreaux, Travis H. Hughes (ed.), Field Methods for Geologists and Hydrogeologists, Springer Science & Business Media, 2004 ISBN 3540408827, p.299
- ↑ Энциклопедия Университета Британской Колумбии
Литература
- Ареометр // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Г. Г. Гинкин. Справочник по радиотехнике. — 3-е, исправленное и дополненное. — Москва - Ленинград: Оборонгиз, 1939.
- Perry. Perry's Chemical Engineers' Handbook. — 8-е. — McGraw-Hill, 2008. — ISBN 978-0-07-142294-9.
- Smithells, Colin J. and Al. Metals Reference Book. — London: Butterworths Scientific Publications, 1949.
Для улучшения этой статьи желательно: |