Was ist ein hydrostatischer Ausgleich?
Wenn jemand wissen möchte, wie viel Gold oder andere weniger wertvolle Metalle in einer Krone enthalten sind, wie Archimedes es bekanntermaßen tat, muss er das Prinzip des hydrostatischen Gleichgewichts oder des hydrostatischen Gleichgewichts verstehen. Dies kann mit Hilfe eines Laborgeräts erreicht werden, das den gleichen Namen trägt - ein hydrostatischer Abgleich. Im Wesentlichen nimmt dieses Gerät Gewichtsmessungen einer Substanz oder eines Objekts wie eines Edelsteins oder einer Flüssigkeit vor. Dies geschieht durch einen Vergleich des Gewichts des in der Luft und wieder im Wasser schwebenden Objekts, wobei Objekte, wie die Schwimmer wissen, viel leichter zu sein scheinen. Dies ist auf den Aufwärtsdruck zurückzuführen, den Wasser auf einen Gegenstand ausübt, der möglicherweise auch Wasser aus seinem Behälter verdrängt. Das Gerät, das diese Eigenschaften misst, ähnelt häufig einer mechanischen oder elektronischen Waage, an der ein Gefäß zur Aufnahme des betreffenden Stoffes angebracht ist.
Um die Dichteeigenschaften unter Verwendung einer hydrostatischen Waage zu bestimmen, wird zuerst eine Substanz in der Luft gewogen und dann dieselbe Substanz in ein größeres Gefäß mit Wasser getaucht. Diese beiden Messungen werden verglichen und formuliert, um die Schwerkraft der Substanz zu beschreiben. Das Schwerkraftmaß gibt den Forschern wichtige Informationen über die Dichte des Gegenstands oder darüber, wie sich ein Stoff oder ein Gegenstand unter unterschiedlichen Drücken verhält.
Das hydrostatische Gleichgewicht bezieht sich oft auf die Beziehung zwischen der Schwerkraft und dem Gasdruck auf eine Substanz. Substanzen sind in unterschiedlichen Tiefen unterschiedlich starkem Druck ausgesetzt. Je tiefer der Bereich ist, desto mehr Druck wird durch die Schwerkraft ausgeübt. Wenn die Schwerkraft nach unten drückt - ein relativer Anstieg - steigt auch der Druckgradient der Substanz. Einfach ausgedrückt, um das Gold in einer Krone zu messen, kann es hilfreich sein zu wissen, dass die Aufwärtskraft von Wasser auf einen Gegenstand dem Gewicht seiner verdrängten Flüssigkeit entspricht.
Diese Kräfte können unter anderen Aspekten wie Temperatur und Oberfläche mit einem Stoff interagieren und Drücke oder Energie erzeugen. Der hydrostatische Ausgleich kann Elemente in anderen Gemischen sowie in Wasser suspendieren, um die Schwerkraft von Substanzen zu messen. Durch Messungen kann auch die Reinheit von Stoffen festgestellt werden, die mit anderen Elementen vermischt sein könnten. Zum Beispiel, ob eine Krone Verunreinigungen enthält oder im Falle von Archimedes Silber, das ein messbar anderes hydrostatisches Gleichgewicht als Gold aufweist. Heutzutage findet die Technologie Verwendung in Anwendungen wie der Gemmologie, Astrophysik, Geologie und Atmosphäre. In größeren Maßstäben wird das Prinzip verwendet, um Eigenschaften von Planeten und Sternen zu beschreiben. In all diesen Zusammenhängen bezieht sich das hydrostatische Gleichgewicht darauf, wie sich ein Stoff bei unterschiedlichen Drücken verhält oder seine Form oder Zusammensetzung beibehält.
Traditionell stützte sich die hydrostatische Abgleichtechnologie auf mechanische Ausrüstung. Diese Technologie war in der Regel wie eine gemeinsame Waage geformt: eine T-förmige Struktur, die an beiden Enden zwei Schalen trägt. Gewichtsunterschiede würden dazu führen, dass sich der Kipphebel in Richtung des schwereren Elements neigt.
Zeitgemäße hydrostatische Abgleichgeräte beruhen auf einer genauen elektronischen Erfassung. Die Technologie ähnelt möglicherweise einer Waage mit einem einzelnen Schiff, das an einer Elektronikplattform aufgehängt ist. Die Instrumente können auf verschiedene Größen skaliert werden. Einige sind für den Benchtop-Betrieb konzipiert, während andere größere, eigenständige Geräte für den Umgang mit größeren Schiffen sind.
Moderne Geräte bieten digitale Ausgänge und zahlreiche andere Präzisionsablesungen. Computergesteuerte digitale Sensoren können nicht nur das gegebene hydrostatische Gleichgewicht eines Elements melden, sondern auch zusätzliche berechnete Informationen ausgeben. Solche Daten können laufende Analysen und Vergleiche zwischen Messreihen sowie Einheitenumrechnungen zwischen imperialen oder metrischen Systemen umfassen. für die fertige Ausgabe in allen erforderlichen Maßnahmen.