Co to jest areometr?
Areometr jest instrumentem naukowym używanym do pomiaru zarówno ciężaru właściwego, jak i gęstości cieczy, w oparciu o zasadę wyporu Archimedesa. Składa się z zamkniętej szklanej żarówki z długą, wąską rurką połączoną z jednym końcem i jest obciążony rtęcią lub ołowiem wystrzelonym pod żarówkę, dzięki czemu może unosić się pionowo. Część rurki jest oznaczona skalą, więc po umieszczeniu w cieczy można zobaczyć zmierzony ciężar właściwy. Przyrząd jest zwykle skalibrowany do użycia z cieczą w określonej temperaturze, a skala na nim może się różnić w zależności od jego przeznaczenia.
Zasada wyporności Archimedesa stwierdza, że obiekt pływający w cieczy jest podnoszony przez siłę równą ciężarowi cieczy przemieszczanej przez obiekt. Oznacza to, że im niższa gęstość, tym bardziej areometr zapadnie się w próbce cieczy. Z drugiej strony, przy większej gęstości, jest większa siła, która podniesie żarówkę wyżej w cieczy.
Aby użyć areometru, próbkę płynu należy wlać do wysokiego szklanego cylindra lub podobnego pojemnika. Areometr umieszcza się pionowo w cieczy, tak aby końcówka żarówki była skierowana w dół, tak że porusza się i unosi w próbce. Głębokość flotacji bańki mierzy się za pomocą skali na szyjce rurki, a odczyt powinien być dokonywany na płaszczyźnie poziomu wody, a nie tam, gdzie ciecz przylega do boku szyjki. Skala jest zazwyczaj mierzona w kategoriach ciężaru właściwego, w zakresie od nieco poniżej 1 do nieco powyżej niej, na przykład od 0,95 do 1,05.
Ciężar właściwy cieczy jest stosunkiem masy tej cieczy do równej objętości czystej wody. Mówiąc prościej, jest to, ile razy lżejsza lub cięższa jest ciecz niż woda. Ponieważ jest to stosunek masy, ciężar właściwy nie ma jednostek. Na przykład ciężar właściwy 1 oznacza, że ciecz ma tę samą masę i gęstość co ta sama objętość czystej wody, lub jeśli pomiar jest mniejszy niż 1, ciecz jest mniej gęsta przy niższym ciężarze właściwym.
Ponieważ gęstość cieczy ogólnie zmienia się wraz z temperaturą, areometr jest zazwyczaj kalibrowany do użycia z cieczą w określonej temperaturze. Tradycyjnie areometr był kalibrowany w celu pomiaru ciężaru właściwego przy użyciu gęstości wody w temperaturze 4 ° C (39 ° F), ponieważ jest to punkt, w którym czysta woda osiąga maksymalną gęstość. Ostatnio jednak częściej kalibruje się do 15,5 ° C (60 ° F) lub 20 ° C (68 ° F). Kalibracja przyrządu będzie zwykle oznaczona na szyjce probówki, a próbka cieczy powinna mieć temperaturę kalibracji podczas wykonywania pomiaru.
Istnieje kilka różnych rodzajów hydrometrów, które mają różne skale, które różnią się w zależności od ich zastosowania. Areometr dla ciężkich cieczy zwykle ma skalę zaczynającą się od 1 i powyżej, a jeden dla lekkich cieczy może mieć skalę rozpoczynającą się znacznie poniżej 1. Areometr z baterii, który często występuje jako model cyfrowy, mierzy ciężar właściwy cieczy z akumulatora i może służyć do określania stanu i poziomu naładowania akumulatora. Inne hydrometry obejmują alkoholometry, które mierzą pod względem dowodu na obecność alkoholu, i sacharometry, które mierzą gęstość cukru w roztworze cukru.