比重計とは？

比重計は、アルキメデスの浮力の原理に基づいて、液体の比重と密度の両方を測定するために使用される科学機器です。 一端に長い細いチューブが接続された密閉ガラス電球で構成されており、直下に浮かぶことができるように、電球の下で水銀または鉛のショットで重くされています。 チューブ部分には目盛りが付いているため、液体中に置いたときに測定された比重を見ることができます。 機器は通常、特定の温度の液体で使用するために較正されており、そのスケールは使用目的によって異なる場合があります。

アルキメデスの浮力の原理は、液体に浮かぶ物体が、その物体によって変位される液体の重量に等しい力によって持ち上げられることを示しています。 これは、密度が低いほど、液体サンプルに比重計が沈むことを意味します。 一方、密度が高くなると、液体中の電球をより高く持ち上げる力が大きくなります。

比重計を使用するには、液体サンプルを背の高いガラス製シリンダーまたは同様の容器に注ぐ必要があります。 比重計は、バルブの端が下になるように液体中に垂直に配置され、サンプル内で浮上して浮くようにします。 バルブの浮きの深さは、チューブの首のスケールを使用して測定されます。測定値は、液体が首の側面に付着する場所ではなく、水位の平面で測定する必要があります。 スケールは通常、比重の観点から測定され、範囲は1未満から0.95から1.05などの範囲を超えます。

液体の比重とは、その液体の質量と等体積の純水の比重です。 簡単に言えば、それは液体の何倍も水より軽いか重いです。 比重なので、比重には単位がありません。 たとえば、比重が1の場合、液体の質量と密度が同じ体積の純水と同じであることを意味します。また、測定値が1未満の場合、比重が低く液体の密度が低くなります。

液体の密度は一般に温度によって変化するため、比重計は通常、特定の温度の液体で使用されるように較正されます。 従来、比重計は、純水が最大密度に達するポイントである39°F（4°C）の水の密度を使用して比重を測定するために較正されました。 しかし、最近では、60°F（15.5°C）または68°F（20°C）に較正するのがより一般的です。 機器のキャリブレーションは、通常、チューブの首にラベルが付けられ、測定が行われるとき、液体サンプルはキャリブレーション温度になっている必要があります。

比重計にはいくつかの異なるタイプがあり、それらのスケールは用途によって異なります。 重液用の比重計には通常1以上のスケールがあり、軽液用の比重には1を大きく下回るスケールがあります。デジタルモデルとしてよく使用されるバッテリー比重計は、バッテリー液の比重を測定し、バッテリーの状態と充電を判別するために使用できます。 他の比重計には、アルコールの証拠の観点から測定するアルコール計、および糖溶液中の糖の密度を測定する糖度計が含まれます。