Чем измеряется плотность каким прибором

Что нужно знать об ареометрах и как правильно выбирать: рейтинг лучших

Ареометр — устройство измеряющее плотность или процентное содержание жидкости в растворе. Прибор имеет поплавок и откалиброванную шкалу. Шкала служит для определения плотности жидкости и концентрации вещества. Используется устройство в химической промышленности, медицине, в автомобильной отрасли.

Разновидности

Внешний вид ареометров не отличается, разница только в шкале плотности.

Все ареометры делятся на две категории: с фиксированной массой и объемом. Первые пользуются большим спросом, но они позволяют проводить измерения только в малом объеме. Разные ареометры служат для измерения плотности в различных растворах.

Существуют такие типы устройств в зависимости от сферы использования:

На что обратить внимание при выборе

Основные критерии выбора: диапазон плотности и градуировка шкалы.

Приборы могут быть изготовлены из стекла или пластика. В некоторых моделях поплавок располагается в корпусе и находится вместе с грушей. Это дает возможность производить забор раствора из закрытой емкости, что может быть полезным если не предоставляется возможности поместить поплавок.

Другие особенности, на которые стоит обратить внимание:

Рейтинг ареометров для антифриза

Jonnesway AR030002

Заграничный производитель ареометров. Устройство имеет 2 шкалы. Одна определяет точку кипения, вторая точку замерзания. Модель имеет прочный корпус, эргономична, устойчива к щелочной среде.

JTC 1040

Китайский прибор доступный по своей стоимости. Вес 111г, поэтому его можно назвать компактным. Имеет 2 шкалы: точка замерзания и кипения. Поставляется в надежной упаковке.

AV Steel AV-920097

Ареометр разработан в России, но производится в Китае, поэтому является доступным по стоимости. Имеет две шкалы, принцип работы поплавковый.

Лучшие приборы для электролита аккумулятора

Jonnesway AR030001

Подходит для определения степени зарядки кислотных батарей. Цветная шкала для определения результатов, простая конструкция, малый вес 118 г.

Heyner PREMIUM 925 010

Для определения результатов этой моделью понадобится малое количество электролита. Ареометр имеет пластиковый корпус. Этим устройством возможно провести замеры в батареях. Имеет поплавковый принцип действия, точно определяет результаты.

AUTOPROFI АКБ BAT/TST-118

Измеряет плотность в свинцово-кислотных аккумуляторах. Имеет цветную шкалу, прост в применении. Прибор оснащен грушей и шлангом. Быстро измеряет уровень заряда аккумулятора.

Лучшие спиртовые модели

Определяет процент спирта в жидкости в процентном соотношении. Имеет термометр. Применяется на заводах и производствах. Славится высокой точностью полученных результатов. Для точности результата нужно соблюдать температуру и химическое содержание раствора (только вода и спирт). Изготовлен из стекла.

АСП-1, АСП-2, АСП-3

Определяет процент содержания спирта в процентах, термометра не имеет. Различается на типы по диапазону шкалы.

Рефрактометр (оптический спиртометр)

Способен измерять процент спирта и сахара в разных растворах. Широко используется в виноделии и пивоварении на профессиональном уровне. Несколько капель жидкости будет достаточно для определения результатов. Комплектация включает в себя кейс для хранения, пипетку, салфетки.

Как использовать устройство

Для измерений нужно провести следующие действия:

Выводы

Каждый ареометр имеет свою градацию в зависимости от сферы использования. Спиртометры и лактометры определяют процент содержания спирта в растворе, автомобильные ареометры определяют абсолютную плотность раствора.

Для измерения плотности необходимо набрать достаточное количество жидкости чтобы поплавок плавал и контактировал с ней.

Антифризные ареометры определяют температуру замерзания или кипения жидкости исходя из наличия в растворе воды и прочих добавок.

Большинство устройств рекомендуется использовать при температуре 20 градусов, так как температура сказывается на плотности раствора, а, следовательно, и на результатах исследований. Если при исследовании температура далека от 20 градусов, то следует создать условия, приближенные к необходимым для того, чтобы результаты эксперимента были точными.

Видео-совет: как пользоваться ареометром

Источник

Ареометр. Виды и устройство. Работа и применение. Отличия

Ареометр – это устройство, применяемое для измерения показателей плотности жидкости, основанное на работе физического закона Архимеда. В большинстве случаев прибор представляет собой обычную стеклянную колбу с нанесенной шкалой, которая герметично закрыта и заполнена внутри металлической дробью для калибровки массы. Трубка более толстая внизу и сужается к верху, благодаря чему напоминает стеклянную бутылку с удлиненным горлышком. Ареометры предназначены для проведения измерения определенной жидкости, поэтому если прибор откалиброван для одного вещества, то не сможет работать с другим.

Как работает ареометр

Принцип работы устройства основывается на гидростатическом физическом законе. Согласно ему, при погружении тела в жидкость, на него действует выталкивающая сила, равная массе той жидкости, которая была вытеснена телом. Различные жидкости имеют разные показатели плотности, поэтому погружаемое в них тело выталкивается с разной силой. В одних веществах оно может утонуть, в то время как в других будет плавать на поверхности.

Принцип работы ареометра заключается в том, что его масса откалибрована под выталкивающую силу определенные жидкости. Благодаря наличию утяжелителя в нижней части, устройство при погружении принимает вертикальное положение, как поплавок на рыбацкой снасти. На боковой поверхности колбы прибора нанесена шкала. Для того чтобы определить какой уровень плотности вещества, нужно посмотреть до какого показателя на шкале достает линия жидкости.

Если установить прибор в вещество, под которое он не откалиброван, то устройство может утонуть, ложиться на бок и плавать на поверхности или держаться вертикально, но давать неправильный показатель плотности. Чтобы снять точные данные при установке ареометра следует подождать, пока он окончательно уравновеситься и не будет колебаться.

Особенности шкалы

Хотя ареометр является очень простым устройством с технологической точки зрения, но с его помощью можно снимать различные показатели с жидкостей. В частности, имеющаяся в стеклянной колбе шкала может быть градуирована различными показателями:

Разновидности ареометров

Хотя внешне все ареометры практически одинаковые, все же они отличаются в зависимости от того под какое вещество настроены. Данные приборы бывают следующих видов:

Для нефтепродуктов

Ареометр, применяемый для изменения плотности нефтепродуктов, позволяет определить показатели нефти, бензина, дизельного топлива или керосина. Благодаря его использованию можно узнать соответствие горючего заявленным характеристикам и наличие недопустимых примесей, снижающие эффективность горения или способствующих увеличения образования гари.

Лактометр

Применяется для проверки плотности молока. С помощью данного прибора можно определить наличие разбавителей. Лактометр выявляет молоко, в которое была добавлена вода. Также устройство позволяет определить продукт, представляющий собой жидкость с красителем, которую пытаются выдать за натуральное молоко. Большинство лактометров показывают процент жира, но при измерении поддельной или очень некачественной продукции просто ложатся на бок.

Для электролита

Прибор для измерения плотности электролита используется для диагностики аккумуляторов. Он выпускается также и для тестирования параметров различных кислот. С его помощью можно определить, состояние электролита и принять решение о необходимости его замены для возобновления емкости аккумуляторной батареи.

Ареометр для измерения плотности электролита отличается наличием дополнительной внешней колбы с грушей. Поскольку электролит является кислотой, контакт кожи с которой нежелательный, то данный прибор был разработан с учетом требований безопасности. Чтобы снять измерения показателей аккумулятора нужно отвинтить на нем крышки, обеспечив доступ к банкам. После этого с помощью внешней колбы с грушей из него набирается электролит. Находящийся внутри колбы ареометр всплывает. Сквозь прозрачное стекло наружной колбы можно определить уровень плотность электролита.

Конструкция такого ареометра устойчива к воздействию кислотной среды, но все равно после применения его необходимо промыть в чистой воде. Это связано с тем, что сохраненные на поверхности агрессивные вещества могут вызвать ожоги в дальнейшем, если прикоснуться к инструменту. Кроме этого стекающие капли кислоты разъедают металл и прочие материалы, на которые попадают.

Спиртометр

Спиртовой ареометр позволяет определить крепость алкогольного напитка. Данное устройство работает в различном диапазоне. В связи с этим при необходимости воспользоваться подобным прибором, при покупке следует отталкиваться от того, какой именно напиток придется тестировать. Если водку, виски и другие крепкие напитки, то стоит отдать предпочтение устройствам с диапазоном измерения около 40 градусов. Нужно учитывать, что подобный прибор не сможет показать содержание спирта в вине. Для слабоалкогольных напитков нужно применять легкие ареометры, которые прошли специализированную калибровку.

Стоит отметить, что спиртометр стоит сущие копейки, поэтому нашел свое применение не только на промышленном производстве, но и в быту. Обычно он представляет собой простейшую конструкцию в виде стеклянной колбы, низ которой заполнен металлическими шариками. Для того чтобы получить точные данные требуются определенные температурные условия. При остывании или перегреве алкогольной жидкости данные искажаются. Лучше всего проводить измерение при температуре 20 градусов, что является эталонным показателем.

Медицинский

Медицинские ареометры применяются для анализа плотности мочи. Ими пользуются в лабораториях. С помощью данного оборудования можно оценить состояние мочеиспускательной системы, а также качество воды, которая употребляется человеком постоянно. По параметрам плотности удастся сделать предварительное диагностирование наличия каменных образований в почках.

Сахарометр

Сахарометр в первую очередь применяется для анализа вин и фруктовых соков с целью определения концентрации в них сахара. Устройства используются в кулинарии при приготовлении напитков и коктейлей, а также в производстве алкогольной продукции. Зачастую в продаже предлагаются сахарометры в комплекте со спиртометрами. Также в набор может входить термометр для измерения температуры напитка.

Использование сахарометра особенно важно при производстве алкогольных напитков получаемых в результате брожения. Периодическое снятие параметров сахара из сусла позволяет определить момент, когда брожение затухает, или узнать о необходимости добавления новой порции сахара, чтобы продолжить процесс.

Сахарометр нашел применение и в такой отрасли промышленности, как производство фруктового сока, а также садоводстве. С его помощью можно определить степень зрелости фруктов и ягод. Для этого проводится выдавливание небольшого количества сока, после чего измеряется концентрация в нем сахара. На основании получаемых данных принимается решение о целесообразности сбора урожая или о продлении срока его созревания. Ориентироваться в степени зрелости не сложно, поскольку большинство сортов садовых деревьев в описании имеют точные данные об эталонных показателях концентрации сахара в созревших плодах.

Солемер

Солемеры применяются для измерения параметров плотности воды. С их помощью можно определить состояние воды и ее пригодность к употреблению. Подобные приборы используется в рыбных хозяйствах, а также специалистами, которые занимаются содержание морских аквариумных рыб. От параметров плотности зависит здоровье рыбок, поэтому требуется периодическое тестирование воды, что выполняется солемером. Прибор не является панацеей, поскольку кроме плотности существует еще масса параметров, за которыми нужно следить, с помощью другого оборудования или химических тестов.

Часто солемер используется в кулинарии, а также пищевой промышленности. С его помощью осуществляется контроль концентрации соли в маринадах. Особенно это важно при дальнейшем копчении мяса. Наличие солемера позволяет работать с большими объемами жидкостей, когда сложно определить какое количество соли нужно засыпать.

Отличие между однотипными приборами

Покупая данный прибор, следует обратить внимание на уровень погрешности, который указывается производителем. Данный показатель измеряется в процентах. В том случае, если устройство необходимо для выполнения простых задач, которые не требуют предельной точности, то может подойти практически любой прибор даже из самого низкого ценового сегмента. Если же проведение измерений является ответственным мероприятием, то и измерительный прибор должен быть соответствующим.

При необходимости точного измерения следует выбирать устройство с длинной шкалой. Обычно дешевые модели ареометров имеют плотно расписанный градиент, поэтому при снятии параметров измерений сложно визуально определить, какой именно результат получен.

Чтобы получить максимально точные результаты измерения важно использовать устройство правильно. В первую очередь при проведении тестирования нужно набрать жидкость в отдельную емкость с высокой горловиной. Для этого обычно используется широкая прозрачная пробирка или высокий стакан. После этого в эту посуду помещается непосредственно сам ареометр. Нужно следить, чтобы прибор не касался стенок, поскольку это искажает точность измерения.

Источник

Глава 9. Приборы измерения плотности и вязкости

Глава 9. Приборы измерения плотности и вязкости.

9.1. Приборы для измерения плотности жидкости

Плотностью с вещества называют физическую величину, определяемую отношением массы m вещества к занимаемому им объему V:

Удельным весом г вещества называют физическую величину, определяемую отношением веса G вещества к занимаемому им объему V:

Удельный вес и плотность связаны соотношением

,

где g — ускорение свободного падения.

Справочные данные составляют по плотности, так как плотность тела не зависит от его местонахождения на поверхности Земли, а удельный вес зависит.

Относительную плотность жидкого вещества принято выражать отношением его плотности, взятой при нормальной температуре (20 °С), к плотности дистиллированной воды при температуре 4 °С.

Относительную плотность газа принято выражать отношением его плотности к плотности сухого воздуха, взятых при нормальных условиях.

Плотность жидкостей и газов уменьшается с увеличением температуры. Плотность газов увеличивается с увеличением давления, плотность жидкости практически от давления не зависит.

СИ плотности называются плотномерами. В настоящее время применяются весовые, поплавковые, гидростатические, вибрационные, радиоизотопные и др. плотномеры.

Ареометр — прибор для измерения плотности жидкостей и твёрдых тел, принцип работы которого основан на Законе Архимеда.

Внешне измеритель представляет собой трубку, расширенную в нижней части. В качестве материала для ее изготовления используется стекло. В нижней (широкой) части находится балласт. На поверхности верхней (узкой) части нанесена измерительная шкала. Принцип работы очень прост. Измеритель опускается в исследуемую жидкость. Более глубокое погружение измерителя в вещество характерно для жидкостей с меньшей плотностью. Это учитывается при нанесении шкалы на трубку. Верхняя часть шкалы показывает меньшие значения, а нижняя – большие. Значение плотности определяется визуально. При этом показания смотрят по нижнему мениску.

9.2. Поплавковые плотномеры

Поплавковые плотномеры изготавливаются двух типов — с частично погруженным поплавком и с полностью погруженным поплавком.

В плотномерах с частично погруженным поплавком мерой плотности жидкости служит глубина погружения поплавка. В плотномерах с полностью погруженным поплавком глубина погружения буйка остается постоянной и изменяется действующая на него выталкивающая сила, пропорциональная плотности жидкости.

Рис.2. Схемы поплавковых плотномеров

Поплавок 1 со стержнем 2 размещен в емкости 3, через которую непрерывно прокачивается анализируемая жидкость. Перемещение поплавка со стержнем при изменении плотности жидкости преобразуется в унифицированный электрический сигнал с помощью преобразователя линейных перемещений 4.

Поплавковые плотномеры данной конструкции позволяют измерять плотность от 0,005 до 0,01 г/см3.

На рисунке показана схема поплавкового плотномера с полностью погруженным поплавком. Поплавок 1 размещен в емкости 2, через которую прокачивается анализируемая жидкость. Поплавок укреплен на рычаге, герметичность вывода которого из емкости обеспечивается сильфоном 3. Изменение выталкивающей силы, действующей на поплавок, преобразуется преобразователем силы 4 в унифицированный пневматический или электрический сигнал.

Поплавковые плотномеры данной конструкции позволяют измерять плотность от 0,5 до 1,2 г/см3.

Принцип действия этих плотномеров состоит в непрерывном взвешивании постоянного объема анализируемого вещества в некоторой емкости или трубопроводе. Таким образом, плотность определяется через удельный вес.

Наиболее распространен весовой плотномер жидкостей, схема которого показана на рисунке 3.

Рис.3. Схема весового плотномера. http://doidpo. /storage/auto/Methods%20and%20means%20of%20measurement/tutorial/theme6/part2.html

Чувствительным элементом плотномера служит U-образная трубка 1. Концы трубки через сильфоны 2 соединены с неподвижными патрубками, через которые подается анализируемая жидкость. Наличие сильфонов позволяет трубке прогибаться. Трубка соединена через тягу с силовым преобразователем 3.

При увеличении плотности жидкости увеличивается масса трубки, в результате чего она опускается, изменяя выходной сигнал преобразователя. Этот сигнал подается на вторичный прибор 4. Если в качестве силового преобразователя используется пневматический преобразователь, то измерительным прибором является манометр, шкала которого градуирована в единицах плотности. Весовые плотномеры позволяют измерять плотность в интервале 0,5–2,5 г/см3.

9.4. Гидростатические плотномеры

Принцип действия этих плотномеров основан на зависимости давления Р столба анализируемой жидкости или газа от плотности с этих сред:

,

где Н — высота столба жидкости или газа.

Схема гидростатического плотномера, принцип действия которого основан на измерении гидростатического давления путем продувки сжатого газа, показана на рис. Такие плотномеры также называются пьезометрическими.

В сосуде 1 установлены трубки 2 и 3 с различной глубиной погружения, в которые подается газ (обычно воздух). Через открытые концы трубок газ пропускается через анализируемую жидкость. Давление газа в трубках определяется гидростатическим давлением столба жидкостей, высота которого равна глубине погружения трубок. Разность давлений в трубках измеряется дифманометром (PD). Этот перепад определяется выражением

Наличие двух трубок позволяет исключить влияние на результат измерений изменение температуры и других факторов.

Рис.4. Схема гидростатического (пьезометрического) плотномера

9.5. Вибрационные плотномеры

Принцип действия этих плотномеров основан на зависимости частоты колебаний, сообщаемых камере с анализируемым веществом или телу, размещенному в нем, от плотности этого вещества. При этом камера с анализируемым веществом или тело, размещенное в нем, называется резонатором. Частота собственных колебаний резонатора, заполненного или находящегося в анализируемом веществе, описывается выражением

,

где f0 — частота колебаний резонатора при начальном значении плотности анализируемого вещества; k — константа, зависящая от конструкции резонатора.

Анализируемая жидкость поступает параллельно в трубки 1 и 2, установленные в сильфонах 3 и образующие резонатор плотномера. Система возбуждения и измерения колебаний состоит из катушки возбуждения 4, измерительной катушки 5, воспринимающей колебания трубок резонатора, и электронного усилиВыходной сигнал усилителя, пропорциональный плотности анализируемой жидкости, в виде частоты поступает во вторичный измерительный прибор 7. Диапазон измерений данного плотномера 0,69–1,05 г/см3.

Рис.5. Схема и внешний вид проточного вибрационного плотномера жидкостей.

9.6. Радиоизотопные плотномеры

Радиоизотопные плотномеры позволяют измерять плотность агрессивных, сильновязких, горячих и находящихся под большим давлением жидкостей бесконтактным способом. Их действие основано на ослаблении радиоактивного излучения с повышением плотности измеряемой жидкости.

г-излучение от источника излучения 1 проходит через слой жидкости в сосуде (трубопроводе) и попадает в приемник излучения 2, выходной сигнал которого подается на вторичный прибор 3. Интенсивность излучения, воспринимаемая приемником, зависит от плотности протекающей по трубопроводу жидкости: чем больше плотность, тем сильнее поглощение г-излучения и тем меньше сигнал на входе приемника. На величину этого сигнала будут влиять также толщина стенок сосуда (трубопровода), состав жидкости и другие факторы, уменьшающие излучение источника. Так как влияние этих факторов стабильно, оно учитывается путем введения в показания поправки, полученной при градуировке прибора.

Рис.6. Схема и внешний вид радиоизотопного плотномера

10. Измерение вязкости

Вискозиметры – это приборы для измерения вязкости.

Вязкостью называется свойство жидкостей и газов, характеризующее их сопротивление скольжению или сдвигу.

10.1. Капиллярные вискозиметры

В данном типе вискозиметров измеряют время прохождения известного объема исследуемой и эталонной жидкости через капиллярную трубку.

Рис.7. Капиллярные вискозиметры

Через капилляр пропускают одинаковые объемы эталонной и исследуемой жидкости. А затем находят отношение объемов:

10.2. Ротационные вискозиметры.

Принцип действия этих вискозиметров основан на измерении крутящего момента, возникающего на оси ротора, погруженного в измеряемую среду. Указанный крутящий момент описывается выражением:

где К — постоянный коэффициент, зависящий от конструкции ротора вискозиметра; щ — угловая скорость вращения ротора.

Исходя из приведённого уравнения, крутящий момент однозначно определяет вязкость жидкости при постоянной угловой скорости.

Рис.8. Ротационный вискозиметр

Вращающийся с постоянной скоростью ротор 1 встречает сопротивление равномерному вращательному движению, на валу электродвигателя (ЭД) возникает тормозящий момент, пропорциональный вязкости среды, что вызывает соответствующее изменение электрических регистрируемых характеристик двигателя.

10.3. Вискозиметры с падающим шариком

Принцип действия этих вискозиметров основан на измерении скорости (или времени) движения шарика под действием сил тяжести и трения в анализируемой жидкости. Это движение описывается законом Стокса:

Рис.9. Шариковый вискозиметр ( Гепплера)

Анализируемая жидкость из трубопровода периодически прокачивается насосом Н по трубке 1 снизу вверх и при своем движении поднимает шарик 2 от нижней до верхней ограничительной сетки (3 и 4). При выключении насоса шарик падает в анализируемую жидкость. С помощью устройств 5 и 6 формируются электрические импульсы в моменты времени, когда шарик проходит две выбранные отметки, отстоящие друг от друга по высоте трубки на расстояние L. С помощью измерителя временных интервалов 7 измеряется отрезок времени между указанными импульсами, значение которого и определяет динамическую вязкость.

Рис.10. Вибрационные вискозиметры

Принцип действия этих вискозиметров основан на определении амплитуды вынужденных колебаний тела правильной геометрической формы, называемого зондом вискозиметра, при погружении его в исследуемую среду. В настоящее время широко применяются электронные вибрационные вискозиметры, в которых зонд совершает вынужденные колебания под воздействием импульсов электромагнитного вибратора со встроенным датчиком амплитуды. Амплитуду колебаний зонда при постоянной возбуждающей силе можно описать выражением

где k — постоянный коэффициент, зависящий от конструкции зонда вискозиметра и типа исследуемой жидкости.

Рис.10. Вибрационный вискозиметр

Вибрационные вискозиметры имеют значительно большую по сравнению с ротационными вискозиметрами чувствительность, но более узкий диапазон измеряемых значений вязкости.

Источник