Чем измеряют плотность жидкости

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. Определение, принцип действия, разновидности

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

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

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

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.

Процесс измерения плотности жидкости при помощи ареометра

Как измерить плотность ареометром

Чтобы измерить плотность электролита в аккумуляторе необходимо выдержать условия, от которых зависят показания наших измерений:

Читать также: Реверс однофазного двигателя 220в с конденсатором

Наиболее точные данные будут при температуре раствора в 27 градусов С. Если температура ниже, нужно вычесть 0,004 доли единицы на каждые 6 градусов C, если выше прибавить тоже значение.

Перед тем как откручивать крышки банок АКБ, тщательно протрите поверхность батареи, чтобы грязь не попадала внутрь, это может послужить уменьшению срока эксплуатации Вашего изделия.

Сама процедура измерения довольно проста. Собираем ареометр: присоединяем к корпусу-трубке пипетку, в корпус помещаем денсиметр, и закрываем корпус с другой стороны резиновой грушей.

Поочередно в каждой банке измеряем плотность. Для этого опускаем носик-пипетку до пластин и в корпус ареометра с помощью резиновой груши набираем раствор кислоты. Не следует набирать очень много электролита, денсиметр может уперется в грушу и показания будут неточными, если раствора будет мало, то денсиметр не всплывёт. Необходимо набирать такое количество раствора кислоты, чтобы денсиметр без помех плавал.

Показания плотности нашего электролита можно посмотреть на пересечении шкалы ареометра и поверхности раствора. Учитывайте то, что у приборов бывают разные шкалы, в некоторых пишут показания в г/см3, но бывают шкалы и в кг/м3, тогда чтобы получить привычные нам цифры, показания нужно разделить на 1000.

В зависимости от значений которые Вы получили можно принять решение о корректировке раствора кислоты. Как поднять плотность электролита мы писали ранее в статье “Поднимем плотность электролита в аккумуляторе”.

У некоторых ареометров есть шкала для измерения плотности тосола ареометром. Для чего нужно измерять плотность тосола? Этот показатель в основном нужен зимой и в северных регионах страны. Дело в том, что по плотности тосола мы можем определить температуру его кристализации(замерзания), это очень важно при низких температурах для обеспечения нормального функционирования мотора автомобиля.

Обязательно промывайте ареометр после использования не менее трех раз и желательно дистиллированной водой. Эта простейшая процедура продлит жизнь Вашего прибора не на один год.

Типы устройств

Все ареометры по принципу измерений делятся на два вида:

Шкала ареометра с постоянной массой может быть градуирована:

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:

Пример лактометра

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:

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

Как правильно пользоваться ареометром

От плотности и концентрации электролита зависит работоспособность аккумулятора автомашины и важно проверять и регулировать этот параметр своевременно.

Аккумулятор автомобиля это источник тока с гальваническими реакциями. Электролитом служит раствор кислот и щелочей определенной плотности. Нормативные показатели колеблются от 1,22 до 1,29 грамма/см3 при температуре от 20 до 30 °С.

Уменьшение плотности на 0,01 грамма/см3 говорят о разрядке аккумулятора на 5-6 %. При зарядке она поднимается до нормы. При многочисленных перезарядках плотность жидкости изменяется и необходима ее корректировка. Ее производят, доливая дистиллированную воду или кислоту с промежуточными измерениями.

Плотность — это масса серной кислоты, перемешанной с водой по отношению к целому объему раствора, то есть уровень закисленности смеси. По закону гидростатики при погружении тела в жидкость его вес равен массе вытесняемого объема жидкости. По этому принципу действует ареометр, он с аккуратностью устанавливает кислотность смеси в граммах/см куб.

Замерить плотность жидкости в аккумуляторной батарее несложно, но это требует опрятности и внимания.

Пошаговое руководство по измерению плотности электролита в аккумуляторной батарее

Техника безопасности

При работе с электролитом необходимо придерживаться критериев безопасности. Следует облачиться в защитных перчатки, очки, одежду и обувь. Необходимо не допускать попадания электролита на раскрытые части тела и в глаза. Все действия необходимо проводить в тепле, в вентилируемом помещении, так как выделяется токсичный газ.

При попадании кислоты в глаза или на кожу необходимо в изобилии промыть водой. Если тяжёлый ожог, то нужно выпить максимум теплой воды, принять анальгин. После этого надо быстро направиться в лечебное учреждение. Если кислота угодит на одежду, то её необходимо выкинуть. При работе с антифризом нужно тоже соблюдать меры безопасности. Пробку радиатора открывают только лишь после совершенного охлаждения жидкости для предупреждения ее выброса и получения ожогов.

Читать также: Что такое кипиа расшифровка

После использования ареометр промывают в проточной воде. При соблюдении этого условия прибор проработает не один десяток лет.

Популярные модели ареометра

Производители предлагают различные виды приборов, разнящиеся стоимостью, внешним видом и функциями.

С помощью ареометра можно получить определенные данные о состоянии аккумуляторной батареи. Требуется следить за плотностью электролита. Уровень и плотность электролита — это важные параметры для хорошей работы аккумулятора.

Все профессиональные автомобилисты знают, что любой автомобиль требует ухода и обслуживания. Немаловажным в этом деле является поддержание в рабочем состоянии очень важного устройства – аккумуляторной батареи, которая обеспечивает запуск Вашего автомобиля и бесперебойную работу всех электрических систем.

Для того, чтобы аккумулятор служил долго, его необходимо обслуживать. Как мы знаем, наш аккумулятор в автомобиле заполнен электролитом и он выполняет важную роль в работе данного устройства. Об электролите мы подробно писали в статье «Что нужно знать об электролите в автомобильном аккумуляторе», а сейчас поговорим о том, каким прибором измерить важный параметр этого раствора кислоты и воды — плотность.

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.

Бытовой спиртометр

Ареометр асп обладает возможными вариациями:

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.

Ареометры АНТ

Измерение плотности электролита аккумуляторных батарей

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

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

Сахарометр

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

Бытовой сахарометр АС-3

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.

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