Was ist ein Hydrometer?
Ein Hydrometer ist ein wissenschaftliches Instrument zur Messung des spezifischen Gewichts und der Dichte einer Flüssigkeit, das auf dem Auftriebsprinzip von Archimedes basiert. Es besteht aus einer versiegelten Glaskolbenlampe mit einem langen, dünnen Rohr, das an einem Ende angeschlossen ist, und ist mit Quecksilber oder Blei beschwert, das unter der Lampe liegt, damit es aufrecht schweben kann. Das Röhrchen ist mit einer Skala versehen, so dass beim Eintauchen in eine Flüssigkeit das gemessene spezifische Gewicht erkennbar ist. Das Instrument ist in der Regel für die Verwendung mit Flüssigkeiten bei einer bestimmten Temperatur kalibriert. Die Skala kann je nach Verwendungszweck variieren.
Das Auftriebsprinzip von Archimedes besagt, dass ein in Flüssigkeit schwimmender Gegenstand durch eine Kraft angehoben wird, die dem Gewicht der Flüssigkeit entspricht, die durch den Gegenstand verdrängt wird. Dies bedeutet, je niedriger die Dichte, desto mehr sinkt das Hydrometer in der flüssigen Probe. Andererseits gibt es bei höherer Dichte eine größere Kraft, die den Kolben höher in der Flüssigkeit anhebt.
Um ein Hydrometer zu verwenden, sollte die flüssige Probe in einen hohen Glaszylinder oder einen ähnlichen Behälter gegossen werden. Das Hydrometer wird senkrecht mit dem Kolbenende nach unten in die Flüssigkeit gestellt, so dass es in der Probe wippt und schwimmt. Die Flotationstiefe der Glühbirne wird anhand der Skala am Hals des Röhrchens gemessen. Die Messung sollte in der Ebene des Wasserspiegels erfolgen, nicht dort, wo die Flüssigkeit an der Seite des Halses anhaftet. Die Skala wird typischerweise in Bezug auf das spezifische Gewicht mit einem Bereich von knapp unter 1 bis knapp über 1 gemessen, wie beispielsweise 0,95 bis 1,05.
Das spezifische Gewicht einer Flüssigkeit ist das Verhältnis der Masse dieser Flüssigkeit zu der eines gleichen Volumens reinen Wassers. Einfacher ausgedrückt ist es, wie oft die Flüssigkeit leichter oder schwerer ist als Wasser. Da es sich um ein Massenverhältnis handelt, hat das spezifische Gewicht keine Einheiten. Zum Beispiel bedeutet ein spezifisches Gewicht von 1, dass die Flüssigkeit die gleiche Masse und Dichte wie das gleiche Volumen an reinem Wasser hat, oder wenn die Messung kleiner als 1 ist, ist die Flüssigkeit mit einem geringeren spezifischen Gewicht weniger dicht.
Da sich die Dichte einer Flüssigkeit im Allgemeinen mit der Temperatur ändert, wird ein Hydrometer in der Regel so kalibriert, dass es bei einer bestimmten Temperatur mit Flüssigkeit verwendet werden kann. Traditionell wurde ein Hydrometer kalibriert, um das spezifische Gewicht unter Verwendung der Wasserdichte bei 39 ° F (4 ° C) zu messen, da dies der Punkt ist, an dem reines Wasser die maximale Dichte erreicht. In letzter Zeit ist es jedoch üblicher, eine Kalibrierung auf 15,5 ° C (60 ° F) oder 20 ° C (68 ° F) durchzuführen. Die Kalibrierung des Instruments ist normalerweise am Hals des Röhrchens gekennzeichnet, und die flüssige Probe sollte bei der Messung die Kalibrierungstemperatur haben.
Es gibt verschiedene Arten von Hydrometern mit unterschiedlichen Maßstäben, die je nach Verwendung variieren. Ein Hydrometer für schwere Flüssigkeiten hat normalerweise eine Skala, die bei 1 und höher beginnt, und ein Hydrometer für leichte Flüssigkeiten hat möglicherweise eine Skala, die deutlich unter 1 beginnt kann verwendet werden, um den Zustand und die Ladung eines Akkus zu bestimmen. Andere Hydrometer umfassen Alkoholometer, die den Alkoholnachweis messen, und Saccharometer, die die Dichte von Zucker in einer Zuckerlösung messen.