Ареометр: устройство и правила использования¶
Ареометр — это гидрометрический прибор (ареометрия — раздел физики, измеряющий плотность жидкостей), предназначенный для измерения плотности (относительной плотности) жидкостей. Принцип работы ареометра основан на законе Архимеда: тело, погружённое в жидкость, выталкивает вес жидкости, равный весу вытесненной жидкости. Ареометр имеет вид стеклянной колбы с широкой нижней частью (балластной камерой, заполненной ртутью, свинцовыми дробинками или песком) и тонкой верхней частью — стеблем со шкалой. При погружении в измеряемую жидкость ареометр всплывает до тех пор, пока выталкивающая сила не уравновесит его вес; глубина погружения обратно пропорциональна плотности жидкости.
¶Устройство и типы ареометров
Основные элементы ареометра:
- Балластная камера — нижняя расширенная часть, заполненная тяжёлым веществом для обеспечения вертикального положения прибора.
- Стебель — тонкая капиллярная трубка со шкалой, нанесённой на бумажную вкладку внутри стекла.
- Диапазон измерений — определяется объёмом и массой ареометра; для каждой плотности выпускаются отдельные приборы с соответствующим диапазоном.
По назначению ареометры делятся на несколько типов:
| Тип | Предназначение | Единицы шкалы |
|---|---|---|
| Ареометр общего назначения | Измерение плотности растворов | кг/м³, г/см³ |
| Ареометр спиртометр | Определение крепости спиртосодержащих жидкостей | % об. или % масс. |
| Ареометр кислотометр | Измерение плотности кислот (серной, соляной) | г/см³ |
| Ареометр лактоденсиметр | Определение плотности молока | кг/м³ |
| Ареометр медометр | Измерение плотности мёда | кг/м³ |
| Ареометр аккумуляторный (ареометр для электролита) | Определение заряженности аккумулятора по плотности электролита | г/см³ |
| Ареометр для антифриза | Оценка концентрации охлаждающей жидкости | °C замерзания |
¶Как пользоваться ареометром
¶Подготовка к измерению
- Убедиться, что ареометр чистый, сухой и не имеет повреждений (трещин, сколов).
- Подготовить мерный цилиндр или ёмкость с цилиндрической стенкой, объём которой позволяет полностью погрузить ареометр, не касаясь стенок и дна.
- Температура измеряемой жидкости должна соответствовать температуре, на которую откалиброван ареометр (обычно 20 °C). При иной температуре вносят поправку по таблице температурных поправок.
¶Проведение измерения
- Набрать измеряемую жидкость в мерный цилиндр, заполняя его не менее чем на ¾ объёма.
- Осторожно опустить ареометр в жидкость, удерживая его за верхнюю часть стебля.
- Дать ареометру свободно всплыть и установиться в вертикальном положении. При необходимости слегка подтолкнуть его, чтобы снять статическое трение о стенки.
- Дождаться полного затухания колебаний (10–30 секунд).
- Считать показание по уровню нижней кромки мениска жидкости на стебле. Для прозрачных жидкостей мениск читают по нижней кромке, для непрозрачных — по верхней.
- При необходимости внести температурную поправку: плотность пересчитывают по формуле или таблице.
¶Особые условия
- При измерении плотности электролита аккумулятора необходимо предварительно зарядить и остудить аккумулятор до температуры окружающей среды, отобрать пробу через специальное отверстие.
- При работе с кислотами и щелочами используют средства индивидуальной защиты: перчатки, очки, фартук.
- Ареометр не применяют для жидкостей, разрушающих стекло (плавиковая кислота и подобные).
¶Погрешность и калибровка
Типичная погрешность бытового ареометра составляет ±0,001–0,005 г/см³. На точность влияют:
- температура жидкости (отклонение от калибровочной температуры);
- загрязнение или повреждение стекла;
- неровная посадка шкалы;
- наличие пузырьков на поверхности ареометра.
Для проверки исправности ареометр погружают в дистиллированную воду при 20 °C: показание должно соответствовать 1,000 г/см³ (для ареометров общего назначения).
¶Применение
Ареометры широко применяются в пищевой промышленности (контроль крепости спирта, плотности мёда, сиропов), химической промышленности (контроль концентрации кислот и щелочей), сельском хозяйстве (оценка качества молока), автомобилестроении и обслуживании (определение заряженности аккумуляторов, концентрации антифриза), а также в медицинских и лабораторных исследованиях.
¶Историческая справка
Измерение плотности жидкостей с помощью плавающих тел известно с античности. Первые ареометры, описанные в трудах учёных эпохи Возрождения, представляли собой поплавки с грузиком. В XVII–XVIII веках ареометр получил распространение в виноделии и солеварении. В России ареометры для контроля крепости спирта были введены в обязательном порядке в XIX веке для налогового обложения спиртных напитков.
¶Источники
- ГОСТ 18300-87. Ареометры общего назначения. Технические условия.
- ГОСТ 6709-72. Вода дистиллированная. Технические условия.
- Физический практикум: учебное пособие / под ред. Е. М. Лифшица.
- Справочник химика: физико-химические свойства веществ.