Чем можно измерить плотность воды

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

Ареометр – необходимый инструмент не только в большинстве лабораторий, но и полезный аксессуар для домашних работ.

Конструктивно простой прибор позволяет быстро и точно измерить плотность, концентрацию вещества и количество примесей. Цена такого оборудования доступна, и купить его можно у большинства поставщиков товаров для лаборатории.

Показатели, размеры, правила проведения измерений, и другие параметры регламентируются по НД: ГОСТ 18481, ГОСТ 8.428:2009, OIML R 44:2014018, ISO 387, ISO 649-1, ISO 649-2, ISO 650, EN ISO 3675, ISO 4801, ISO 4805, ДСТУ 6062, ГОСТ 28947 (ИСО 1768), ГОСТ 28947 (ИСО 1768), ДСТУ ГОСТ 31072.

Принцип работы

Измерение основано на разнице плотности жидких веществ и гидростатическом законе Архимеда. Тело, погруженное в жидкость, выталкивается с силой, равной массе вытесненной жидкости.

Строение и особенности

Классический прибор представляет собой стеклянный цилиндр, с одной стороны широкая трубка с округлым дном, с другой стороны узкая трубка с маркировкой в соответствующих единицах. Обычно это единицы концентрации определенного вещества или фактическая плотность раствора.

Внутри широкой части находится утяжелитель, чаще всего свинцовые шарики. Благодаря грузику прибор занимает вертикальное положение.

Плотность определяется как масса ареометра, деленная на объем жидкости, который он вытеснил. А это соотношение зависит от плотности измеряемого раствора и веса грузика в плотномере.

В приборах постоянного объема на колбу нанесена стационарная метка, до которой следует погружать прибор. Подбирая гирьки различного веса, добиваются погружения на нужную глубину. Имея в результате вес поплавка и надетых гирек, можно определить плотность конкретного вещества.

Сфера применения

Концентрация, плотность веществ нужны постоянно. Крепость алкогольных напитков, качество кислоты в аккумуляторе, состояние антифриза, количество жира в молочных продуктах, концентрацию сахарного и солевого растворов, спелость плодов и содержание растворимых веществ в соке – лишь небольшая часть задач, когда ареометры незаменимы.

В быту наибольшее распространение получили ареометры для спирта (для виноделия и самогонокурения) и плотномеры для электролита (автомобилисты).

Работу лаборатории без денсистометра представить вообще невозможно.

Инструкция к применению

Правила корректного использования или как пользоваться ареометром:

Классификация плотномеров

Хотя внешне большинство ареометров похожи, некоторые из них можно использовать сразу для многих жидкостей, другие только для определенных. Это обусловлено различной калибровкой.

Все ареометры делятся по:

Электрические денсистометры представляют собой приборы с прозрачной призмой и шкалой, измеряющие показатель преломления (рефрактометры) или же приборы со щупом на конце. Современные модели выпускают с цифровым дисплеем, в более простых вариантах шкала нарисована и результат смотрят через окуляр. Есть модели с термокомпенсицией или терморегуляцией и без.

Высокая стоимость (в 10-100 раз дороже классических стеклянных ареометров) приводит к тому, что высокотехнологичные модели покупают только для больших производств (пищевые, химические), где нужна быстрая точность определения в потоке и регулярный контроль качества жидкостей.

Шкала плотности идет с ценой деления 0,0005-0,02 г/см³, концентрации – 0,1-2%, от этого зависит класс точности прибора.

Виды приборов

Специализированные плотномеры выпускают для нефтепродуктов, молока, урины, электролита, спирта, сахара, соли, растворов кислот, щелочей. Градуируют такие узкоспециализированные модели сразу по концентрации исследуемого вещества, что делает их использование простым, удобным.

Универсальные ареометры идут с маркировкой фактической плотности, а результатом будет число, полученное по таблице соотношения плотностей и концентраций различных веществ. Выпускают целые сборники таких таблиц для всевозможных веществ. Производят модели без и с встроенным внутри термометром.

Самым универсальным вариантом считаются наборы ареометров, которые производят в большом диапазоне плотностей и с высокой точностью измерения.

Маркируют плотномеры большими буквами: первая – А (ареометр) и вторая – исследуемая жидкость.

Приборы общего назначения маркируют АОН. Цифра в конце маркировки означает диапазон концентраций.

Детальное описание подвидов

Ареометры общего назначения

Плотномеры АОН измеряют относительную плотность любой жидкости, а по этому значению находят концентрацию необходимого вещества. Особенно важны ареометры АОН для исследования показателей качества многокомпонентных растворов. Оптимальным вариантом для таких целей иметь под рукой наборы ареометров.

Сахарометры

Используются для определения сахара в соках, винопродуктах, плодах и ягодах. Есть модели с термометрами и без. Особенно важны прибор АС или АСТ для виноделия, с их помощью можно точно определить момент затухания брожения и добавления сахара в сусло.

На пищевых производства ареометры для сахара позволяют определить степень готовности соков, пюре, маринадов, и других продуктов, в состав которых входит сахароза.

Известная величина растворимых сухих веществ в соке фруктов снятых с дерева или сразу на дереве, позволяет определить степень зрелости плодов. Но для этих целей больше подойдет автоматический портативный рефрактометр.

Лактометры

Определяя плотность молока, сыворотки, можно узнать содержание жира в процентах, что в свою очередь говорит о том, есть ли в молоке вода, обезжиренное молоко или другие разбавители. В фальсифицированном молокопродукте ареометр для молока АЛ падает на бок.

Спиртометр

Приборы для определения концентрации этанола в спиртосодержащих пищевых, медицинских и технических жидкостях. Показатель вычисляется по таблицам плотности при конкретной температуре. Так как изменение градусов спирта при разной температуре очень сильное, определение проводят с точностью до 0,1°С, стараясь максимально близко придерживаться стандартной температуры +20°С.

Клеемеры

АКЛ позволяют вычислять массовую концентрацию клея. Для каждого типа клея есть свои таблицы. Это особенно важно при использовании больших объемов клея:

Медицинские ареометры

В эту категорию входят плотномеры для урины. Исследуя этот показатель, можно заметить мочекаменную болезнь на ранних стадиях.

Ареометры для антифриза

Применяют в холодное время года. Для каждой минусовой температуры воздуха необходима своя концентрация антифриза, иначе он не будет работать. Значит, перед приготовлением свежей порции раствора, необходимо узнать минимальную температуру на улице и развести антифриз до нужной концентрации/плотности.

Для нефтепродуктов

Плотномеры АНТ-1, АНТ-2 позволяют определить следующие показателей бензина, дизельного топлива, сырой нефти, керосина:

Ареометры для нефти выпускают с термометрами, измерения проводят строго при 20°С или делают пересчет на стандартную температуру.

Ареометры для грунта

Приборы группы АГ позволяют определять грануло-метрический состав глинистой почвы при помощи стеклянного цилиндра с пустым стержнем с наполнителем.

Ареометры-гидрометры

АЭГ используют для определения концентрации этиленгликоля в большом диапазоне температур (-20…+40°С).

Ареометры для морской воды

Используют для мониторинга состояния акватории.

Для электролитов

Долговечность и качество работы аккумуляторной батареи без электролита с соответствующей концентрацией невозможны. Проверку крепости серной кислоты или концентрированной щелочи (реже) проводят при помощи ареометра для электролита АЭ. Зная эти показатели, можно точно определить время, когда следует менять электролит, чтобы вернуть емкость аккумулятора.

Уменьшение концентрации даже на 0,01 г/см³ означает разрядку на 1/20 от полной емкости, что еще не критично, так как она восстановится во время зарядки. Но большее отклонение будет говорить о том, что рабочий раствор некондиционный и необходимо его откорректировать, добавляя концентрированную кислоту или дистиллированную воду до тех пор, пока не будет получено нормативное значение плотности (1,22-1,29 г/см³ в зависимости от температуры).

Набор для автомобилиста это:

В аккумулятор вставляют трубку, грушей подтягивая раствор электролита внутрь емкости до тех пор, пока не появится поплавок-ареометр. Поплавок во время снятия показаний должен плавать внутри сосуда, не касаясь стенок или дна, а его положение должно быть вертикальным.

Также в продаже есть наборы поплавков разной массы при одном объеме, размещенные в общем контейнере из стекла. Заполнив такую емкость электролитом нужно выбрать тот поплавок, который будет плавать корректно – метка будет находиться на границе жидкости – это и будет фактическая плотность. Остальные поплавки утонут или будут плавать боком.

Купить ареометры

В любой лаборатории, автомастерской или медучреждении без прибора для определения плотности не обойтись. Купить ареометры можно у большинства поставщиков товаров для лабораторий. Выбирая, у кого приобрести устройство, следует обращать внимание на:

Каждый производитель перед передачей своей измерительной продукции на реализацию, проводить контроль качества. Для ареометров контроль проводят для каждой единицы товара, с указанием номера прибора и его индивидуальной погрешности. Поэтому, одна и та же модель плотномера у различных производителей будет иметь свою погрешность.

Источник

Определение плотности жидкости

В практике проведения технического анализа на химико-фармацевтических заводах обычно определяют плотность жидкостей с помощью пикнометра или ареометра.

Определение плотности жидкости при помощи пикнометра

Чистый сухой пикнометр (рис. 4) взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем заполняют его дистиллированной водой немного выше метки, закрывают пробкой и помещают в термостат. После 20-минутной выдержки в термостате при температуре 20+-0,1 С уровень воды в пикнометре быстро доводят до метки, отбирая излишек воды пипеткой, капилляром или свернутой полоской чистой неволокнистой фильтровальной бумаги. Пикнометр снова закрывают пробкой, термостатируют еще 10 мин, проверяют соответствие уровня жидкости метке, протирают снаружи досуха чистой мягкой тканью или фильтровальной бумагой и оставляют на 10 мин за стеклом коробки аналитических весов, а затем снова взвешивают. После этого пикнометр освобождают от воды, споласкивают последовательно спиртом и эфиром, затем удаляют остатки эфира продуванием воздуха, заполняют пикнометр испытуемой жидкостью и проводят те же операции, что и с дистиллированной водой.

Относительную плотность жидкости вычисляют по формуле:

Значение 0,0012 надо прибавить к рассчитанной плотности, так как пикнометр перед заполнением жидкости содержал воздух.

Следует обращать внимание на то, чтобы при вытирании пикнометра на его стенках не оставались волокна фильтровальной бумаги или ткани. Нельзя сушить пикнометр путем нагревания. Применение пикнометра позволяет определять относительную плотность с точностью до 0,001.

Плотность жидкости в граммах на 1 мл при температуре 20 С рассчитывают, исходя из массы 1 мл анализируемого вещества, и прибавляют поправку на взвешивание в воздухе в соответствии со следующей таблицей:

Массу 1 мл жидкости определяют делением выраженной в граммах массы в воздухе, заполняющей пикнометр жидкости при 20 С, на объем пикнометра, выраженный в миллилитрах. Объем пикнометра устанавливают аналогично описанному выше, исходя из того, что 1 л воды при 20 С имеет массу 997,18 г.

Определение плотности жидкости ареометром

Плотность жидкости может быть приближенно (с точностью до 0,01) определена с помощью ареометра. Этот метод находит широкое практическое применение при определении относительной плотности серной, азотной и соляной кислот, этилового спирта и др. Достоинствами этого метода являются быстрота определения и возможность использования для анализа вязких жидкостей. К недостаткам метода, помимо невысокой точности, следует отнести необходимость использования относительно большого количества анализируемой жидкости.

Ареометр (рис. 5) представляет собой стеклянный тонкостенный цилиндрический сосуд, расширяющийся внизу и имеющий на конце стеклянный резервуар, заполненный дробью, реже ртутью. В верхней части ареометра имеется шкала с делениями, соответствующими относительной плотности жидкости, и указанием температуры, при которой следует производить определение. Имеются ареометры для жидкостей легче и тяжелее воды, для серной кислоты, едких щелочей, а также ряд специальных ареометров для измерения плотности спирта (спиртометр), молока (лактометр) и др. Для повышения точности измерения промышленность выпускает наборы ареометров, шкалы которых охватывают определенный диапазон плотностей.

Как правило, градуировку ареометров производят при 20 С и относят к плотности воды при 4 С, поэтому показания шкалы дают величину d. Если в соответствии с указаниями стандарта температура анализируемой жидкости отличается от температуры, указанной на шкале ареометра, то следует внести поправку на разницу температур.

Испытуемую жидкость помещают в цилиндр емкостью не менее 0,5 л и при температуре жидкости 20 С осторожно опускают в нее чистый сухой ареометр. Погружать ареометр в жидкость следует осторожно, не выпуская его из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает. При этом ареометр должен находиться в центре цилиндра и ни в коем случае не касаться стенок и дна сосуда. Отсчет производят по делениям шкалы ареометра через 3-4 мин после погружения по нижнему мениску жидкости. В случае определения плотности темноокрашенных жидкостей отсчет производят по верхнему мениску. После определения ареометр моют, вытирают и убирают в специальный футляр.

Источник