Что такое ареометр в физике. Ареометр: принцип работы и известные разновидности

Главная / Стены

Ареометры разработаны для определения плотности жидкостей и их удельного веса. Прибор представляет собой стеклянный поплавок с откалиброванной шкалой и балластом в нижней части.

Принцип работы

Функционирование основано на гидростатическом законе, согласно которому выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости. Или можно сказать о равенстве объемов погружаемого тела и вытесненной им жидкости. А поскольку разные жидкости имеют отличающиеся плотности, то одно и то же тело сможет погрузиться в них на разную глубину.

По мере погружения происходит уравновешивание, и в момент достижения равновесия ареометр будет свободно плавать.

Типы ареометров

По принципу измерений приборы могут быть с постоянной массой или постоянным объемом.

Ареометры постоянного веса называют денсиметрами, а их шкалы градуируют в:

— единицах плотности,

— процентах объемной или массовой концентрации растворенных веществ.

Обычно цена деления шкалы у денсиметров составляет от 0,0005 до 0,02 г/см3, при измерении концентраций - от 0,1 до 2%.

Ареометр-денсиметр представляет собой стеклянный корпус в форме поплавка с балластом и вложенной в узкую часть шкалой плотности или концентрации. Очень удобны модели со встроенным термометром. Замеры проводят по нижнему краю мениска при достижении устойчивого положения через 3-4 минуты.

По своему назначению в соответствии с требованиями ГОСТ 18481-81 они делятся на две группы:

— для измерения плотности жидкостей: общего назначения АОН, для нефтепродуктов АН, АНТ, кислот АК, электролита АЭ (АР), урины АУ, молока и сыворотки АМ,

— для измерения концентрации растворов: спиртомеры АСП, сахаромеры АС, АСТ, клеемеры АКЛ.

В ареометрах постоянного объема на стеклянную или металлическую колбу с тарелкой для гирь нанесена кольцевая метка, до которой должно проводиться погружение. Так как выталкивающая сила в жидкости разной плотности будет различной, то постоянство достигается подбором нагружающих гирек. Зная объем поплавка и вес гирек, можно вычислить плотность жидкости.

В быту наибольшее распространение получили спиртомеры и автомобильные ареометры для определения плотности электролита.

Измерение плотности

Аккумуляторная батарея для автомобиля представляет собой источник , в котором происходят гальванические реакции. В качестве электролита используются растворы кислот и щелочей определенной плотности. Нормативные показатели для разных климатических зон и времени года колеблются от 1,22 до 1,29 г/см3 в интервале температур от 20 до 30 °С.

Снижение плотности на 0,01 г/см3 от нормы свидетельствует о разрядке аккумулятора на 5-6 %. При зарядке она восстанавливается до нормативной. Но в процессе многочисленных перезарядок плотность рабочей жидкости меняется, поэтому нуждается в корректировке. Это проводят, доливая дистиллированную воду или кислоту с промежуточными замерами.

Конструкция ареометра для электролита

Автомобильный вариант прибора включает в себя:

— ареометр-денсиметр,

— стеклянную трубку с наконечником,

— резиновую грушу.

В заливное отверстие батареи погружают наконечник, через который при помощи груши затягивают электролит в стеклянную трубку, пока поплавок-ареометр не всплывет. Причем во время замеров необходимо следить, чтобы ареометр не касался дна и стенок, а колбу нужно держать вертикально.

Еще одной разновидностью ареометра автомобилиста является набор поплавков разной массы, но одинакового объема, помещенных в стеклянный контейнер. На каждом нанесена только одна метка. При заполнении жидкостью часть поплавков утонет, а плавающий поплавок с самым большим показателем показывает реальную плотность жидкости.

Именно плотность и концентрация электролита определяют работоспособность не в меньшей степени, чем электроды. Поэтому их значения необходимо регулярно контролировать.

Сегодня речь пойдёт о таком измерительном приборе, как ареометр, предназначается он для замера плоскости жидкости. Принцип работы с ареометром основан на Законе Архимеда. Представляет собой колбу из стекла, нижняя часть которой заполнена ртутью для достижения нужной массы, вовремя погружение. В центре имеется поплавок, на котором расположена шкала — градусника, служит для измерения плотности жидкости. Плотность зависит от температуры жидкости. Ареометр предназначен для практического применения, делят его на несколько видов.

Алкоголеметр или спиртометр – служит для измерения крепости напитка в процентах. Чем больше в спирте примесей, тем хуже будут показания. Бывает спиртометр выполнен, из разных материалов стеклянный или металлический, применяется как в бытовых, так и в промышленных целях. На примере рассмотрим, стеклянный спиртометр для домашнего применения. Он очень прост в использование, достаточно опустить на дно тары, чтобы верхняя его часть не всплыла, следите, чтоб он не касался стенок, так как показания могут быть неверными. Температура во время измерение, должна превышать больше двадцати градусов. Универсальный бытовой ареометр, измеряет крепость в градусе, от нуля до девяносто пяти процентов, спирта в воде. Длина не больше десяти сантиметров, что позволяет измерять крепость даже в рюмке, благодаря этой особенности получил название рюмочный спиртометр. Существует еще один вид, виномер — ареометр, измеряет количество сахара в спирте при брожении, применяется для ликеров, вин, пива и браги. Купить все разновидности спиртометров, можно в любом магазине с бытовой техникой, или заказать через интернет.
Лактоденсометр или лактометр — позволяет определить процент
жира в молочной продукции. Для чего это нужно? В молоке не должно содержаться воды, так как добавление ее считается противозаконным действием. Попадание может произойти случайно при промывке оборудования, предназначенное для дойки коров. Чтобы избежать такой ситуации, на производстве пользуются лактометром, для проверки качество молока. Этот этап является основным в оценке, продажа продукта покупателю.
Солемер или TDS метр – нашел широкое применение, определяет химический состав воды и содержания соли в ней. Достаточно, прост в уходе и применение, состоит из корпуса, экрана с
электродами, работает от батареи. С его помощью можно определить жесткость воды, и узнать можно ли ее употреблять в пищу. Также поможет при выборе рыб для аквариума, всем известно что различным видам рыб, подходит вода разной жесткости (жесткая, средняя, мягкая). Для комнатных растений, подходит только жесткая вода. Так как в почве много извести, которая при неправильном поливе, становится щелочной. Особенно могут пострадать растения как орхидеи и виды Бушмелевых. В производстве также распространен в использование, для очистки воды в резервуарах. Что будет, если не очищать воду? Это моментально выведет из строю, всю водопроводную систему. Можно сделать вывод, что он необходим не только на производстве, но и дома.
Рефрактометр или сахарометр – служит для измерения
концентрации сахара в сахаросодержащих жидкостях. В производстве применяется для определения зрелости овощей и фруктов. Как это происходит? Во время созревания плода, в нем содержится много крахмала, происходит гидролиз, и он превращается в сахар. Если такой процесс, произошел во фрукте, то его смело пускают в производство сока. Достоинства на этом не заканчиваются, сахарометр работает от солнечных батарей, иные источники питания не понадобятся.

Ареометр снабжен термометром, так как измерения каждой жидкости, должно происходить, при строго определенной температуре.

Существует, ряд правел, как пользоваться ареометром. Рассмотрим пример на автомобильном аккумуляторе. У вас не заводится двигатель на автомобиле, вышел из строя аккумулятор. С момента подзарядки прошло более шести часов, а он все еще не работает, значит пришло время проверить плотность его электролита ареометром.

Как это сделать? Для начала выкручиваем все заглушки аккумуляторных ячеек, берем прибор под названием кислотомер и опускаем в одну из ячейки. Набираем нужное количество кислоты, проверяем показания. Замер плотности производится ареометром при температуре от двадцати до двадцати пяти Цельсий. Высокая плотность может привести к коррозии, а низкая к замерзанию аккумуляторной кислоты. Стоит вовремя произвести ремонт аккумулятора при незначительных нарушениях. Будьте внимательны, вам придется работать с кислотой — которая разъедает одежду и кожу, не забывайте а, простых мерах безопасности. Если такая ситуация уже произошла, следует немедленно промыть место ожога проточной водой, если это не помогло и не перестало болеть, стоит срочно обратиться в больницу.

Видео использования ареометра

Таким образом, мы разобрались, как пользоваться ареометром. Успехов в использовании этого аппарата.

Измерение плотности электролита в аккумуляторе является неотъемлемой частью ухода за конструкцией. Для того, чтобы периодически производить эту проверку используется специальные методы и приборы. Однако в этом случае важно многое учесть.

Для того, чтобы удостовериться в плотности электролита в аккумуляторе необходимо использовать прибор, который называется ареометр. В некоторых случаях его называют денсиметр, но это понятие не достаточно точное.

Большинство ареометров состоит из следующих частей:

Следует помнить, что во время проверки плотности электролита, ареометр должен находиться в состоянии покоя, не касаясь стеклянных стенок, поэтому держать его необходимо вертикально перед лицом.

Инструкция: как правильно проверить плотность

Первым делом начать нужно со сборки самого прибора. Поплавок помещается в стеклянную колбу, с одной стороны которой надевается груша, а с другой наконечник и пробка.
Далее следует набрать жидкость в колбу. Сжать грушу, постепенно ослабляя хватку. Результатом должен стать спокойно плавающий в жидкости в вертикальном положении поплавок.
Считать значение по шкале , в том месте, где прибор соприкасается с жидкостью.
Конечным пунктом станет обязательная промывка устройства. Это не позволит ошибаться показаниям при дальнейшей эксплуатации прибора.

Нельзя игнорировать меры осторожности в обращении с электролитом, так как серная кислота опасна для здоровья!

Принцип работы: определение отношения массы жидкости к объему поплавка-пикнометра

Плотность электролита, в качестве которого используется раствор серной кислоты, в АКБ измеряется в г/см3. Она зависит от концентрации самого раствора, а также от степени заряда аккумулятора, так как при разрядке батареи некоторое количество серной кислоты перемещается в пластины и плотность снизится.

По этой причине плотность АКБ необходимо измерять при температуре около 25 °С и с полным зарядом аккумулятора. В новой заряженной батарее она должна составлять 1.28±0.01 г/см3. В зависимости от климата и сезона, показания могут меняться. Нормативные показатели плотности кислот и щелочей, используемые в качестве электролита, составляют от 1,22 до 1,29 г/см3 при температуре от 20 до 30 °С.

По мере разрядки аккумулятора плотность будет снижать показания. При разряде АКБ в половину показательно плотности будет около 1.20±0.01 г/см3. При полной разрядки плотность составит не более, чем 1.10±0.01 г/см3.

Плотность снижает показатели на 0,01 г/см3 от нормы, когда аккумулятор разряжен на 5 процентов. Частая подзарядка может навредить работе устройства, поэтому нормализовать плотность жидкости можно при помощи дистиллированной воды.

Одной из разновидностей ареометра для автомобилистов является прибор с набором поплавков разной массы и с идентичным объемом в стеклянном сосуде. Каждый из них оснащен одной меткой. Принцип этого механизма в том, что поплавок с наиболее близким значением всплывет, когда как остальные утонут.

Важно! При стабильной завышенной плотности электролита срок жизни АКБ укорачивается.

Особенности и точность измерений

При считывании показателей с ареометра, следует учитывать небольшую особенность. Более точный показатель показан не в точке соприкосновения воды и поплавка, а с мениска. Так называется нижняя часть искривление поверхности жидкости. Показатели списывать следует именно с этой нижней части, таким образом информация будет более достоверна.

Недостатки устройства:

В некоторой степени большое количество жидкости, которая подвергается измерению
Шкала нелинейна
Небольшой интервал величин, которые измеряются, ограничивается начальным участком шкалы.
Наружная поверхность цилиндрического поплавка подвержена загрязнению
Капиллярные характеристики жидкостей различны, что неблагоприятно сказывается на результат проверки.

Если показания для желательной температуры по измерения плотности электролита не соблюдаются необходимо произвести расчеты ссылаясь на следующие данные:

Обнаруживаемые неполадки

Одно из приемуществ ареометра заключается в безопасности измерения плотности жидкостей с точностью 0,05-0,1%. К тому же такой способ требует не большого количества вещества для измерения.

Аккумулятор в автомобиле исправно выполняет свою работу при таком показании электролита: при температуре 25 градусов 1.28 г/см3. Подобный результат в значениях имеется у новых АКБ, с должной сертификацией.

В том случае, если показания о плотности электролита в одной из банок аккумулятора ниже, это указывает на короткое замыкание: смыкание свинцовых пластин и как следствие — поломка аккумуляторной батареи.

Если же плотность ниже нормы во всем аккумуляторе, это может указать на такие неполадки, как:

При неверных показания плотности электролита, проблемы следует исправить. Стоит помнить, что в том случае, если плотность низкая только в одной из банок - аккумулятор не подлежит исправлению и его следует заменить.

Точную причину неполадок поможет установить дополнительные замеры напряжения с нагрузкой и без нее.

Внимание! Во время работы аккумуляторы теряют часть воды, снижая этим уровень жидкости над пластинами увеличивая концентрацию кислоты. По этой причине, перед проверкой необходимо проверить уровень электролита. Принятый за норму уровень - 10-15 мм выше верхней черты сепараторов.

Почему проверка так важна?

Регулярная проверка плотности электролита поможет предвидеть и устранить неполадки в устройстве. Со временем эксплуатации аккумулятора, он так или иначе будет работать хуже, чем в первый день после покупки. Поэтому следует за ним ухаживать и следить, тогда он сможет прожить до 10 лет.

Важно! Следует избегать доливание электролита из других аккумуляторов, это приведет к снижению срока службы прибора.

Плотность электролита зимой должна составлять 1,27 г/см3. Более низкий показатель влияет на работу устройства, автомобиль будет сложнее заводиться, иногда приводит к замерзанию электролита.

Использование аккумулятора с низким зарядом при низкой температуре может привести к разрушению свинцовых пластин. Определить разряженность так же позволяет проверка плотности: чем меньше плотность, тем более разряжена батарея.

Полезное видео

Несложная операция по замеру плотности ареометром пполностью представлена в данном ролике.

Заключение

В целом, плотность определяет емкость АКБ и его срок эксплуатации.Каждый прибор нуждается в постоянном контроле и уходе. Одним из вариантов оказать аккумулятору должное внимание — регулярно проверять его плотность, с помощью ареометра. При таком отношении не будет сюрпризов в поломках и можно будет предсказать грядущие неполадки.

Каждый владелец автомобильного транспорта хочет, чтобы аккумулятор прослужил как можно дольше. Когда ресурсы необслуживаемых АКБ ограничиваются производителями, то обслуживаемые источники энергии при грамотном и качественном сервисном обслуживании могут прослужить дольше самого автомобиля. Важнейший показатель, за которым необходимо постоянно следить - плотность электролита. Чтобы держать его под контролем, следует знать, как пользоваться ареометром для аккумулятора - устройством, дающим возможность измерять степень закисленности жидкостей внутри батареи.

Плотность - вес перемешанной с водой серной кислоты по отношению к полному раствору, иными словами, уровень закисленности смеси. Согласно законам гидростатики получается, что когда тело погружается в жидкую среду, его вес равен массе вытесняемого объема. Данный принцип лежит в основании принципа работы этого простого устройства , позволяющего точно определять кислотность смеси.

Ареометр для электролита конструктивно напоминает стеклянный поплавок, внутри которого располагается шкала измерений. Во многих модификациях он размещен в прозрачной колбе (пипетке) из стекла либо пластика. Это по максимуму упрощает процесс сбора жидкости. Некоторые виды приборов позволяют измерять не только измерить кислотность , но и температуру тосола. Полностью конструкция составлена из:

Ареометра;
Груши;
Стеклянной пипетки, в которой размещенное само устройство;
Плотной пробки;
Заборника.

Инструкция по применению

Как пользоваться ареометром для аккумулятора, чтобы верно определять параметры растворов? Следует придерживаться предельно простой последовательности:

Чтобы при пользовании прибором сохранять достоверные результаты, следует помнить о некоторых важных нюансах:

Знания относительно того, как правильно пользоваться плотномером для электролита, дает возможность самостоятельно следить за уровнем кислотности аккумулятора , что вместе с корректным его обслуживанием может продлить жизнь вашей АКБ как минимум на несколько лет.

Ареометр – это устройство, применяемое для измерения показателей плотности жидкости, основанное на работе физического закона Архимеда. В большинстве случаев прибор представляет собой обычную стеклянную колбу с нанесенной шкалой, которая герметично закрыта и заполнена внутри металлической дробью для калибровки массы. Трубка более толстая внизу и сужается к верху, благодаря чему напоминает стеклянную бутылку с удлиненным горлышком. Ареометры предназначены для проведения измерения определенной жидкости, поэтому если прибор откалиброван для одного вещества, то не сможет работать с другим.

Как работает ареометр

Принцип работы устройства основывается на гидростатическом физическом законе. Согласно ему, при погружении тела в жидкость, на него действует выталкивающая сила, равная массе той жидкости, которая была вытеснена телом. Различные жидкости имеют разные показатели плотности, поэтому погружаемое в них тело выталкивается с разной силой. В одних веществах оно может утонуть, в то время как в других будет плавать на поверхности.

Принцип работы ареометра заключается в том, что его масса откалибрована под выталкивающую силу определенные жидкости. Благодаря наличию утяжелителя в нижней части, устройство при погружении принимает вертикальное положение, как поплавок на рыбацкой снасти. На боковой поверхности колбы прибора нанесена шкала. Для того чтобы определить какой уровень плотности вещества, нужно посмотреть до какого показателя на шкале достает линия жидкости.

Если установить прибор в вещество, под которое он не откалиброван, то устройство может утонуть, ложиться на бок и плавать на поверхности или держаться вертикально, но давать неправильный показатель плотности. Чтобы снять точные данные при установке ареометра следует подождать, пока он окончательно уравновеситься и не будет колебаться.

Особенности шкалы

Хотя ареометр является очень простым устройством с технологической точки зрения, но с его помощью можно снимать различные показатели с жидкостей. В частности, имеющаяся в стеклянной колбе шкала может быть градуирована различными показателями:

Плотности жидкости.
Процент массового содержания примесей.
Процент концентрации растворенного вещества в основной жидкости.

Разновидности ареометров

Хотя внешне все ареометры практически одинаковые, все же они отличаются в зависимости от того под какое вещество настроены. Данные приборы бывают следующих видов:

Для нефтепродуктов.
Лактометры.
Для электролита.
Спиртометры.
Медицинские.
Сахарометры.
Солемеры.

Для нефтепродуктов

Ареометр, применяемый для изменения плотности нефтепродуктов, позволяет определить показатели нефти, бензина, дизельного топлива или керосина. Благодаря его использованию можно узнать соответствие горючего заявленным характеристикам и наличие недопустимых примесей, снижающие эффективность горения или способствующих увеличения образования гари.

Лактометр

Применяется для проверки плотности молока. С помощью данного прибора можно определить наличие разбавителей. Лактометр выявляет молоко, в которое была добавлена вода. Также устройство позволяет определить продукт, представляющий собой жидкость с красителем, которую пытаются выдать за натуральное молоко. Большинство лактометров показывают процент жира, но при измерении поддельной или очень некачественной продукции просто ложатся на бок.

Для электролита

Прибор для измерения плотности электролита используется для диагностики аккумуляторов. Он выпускается также и для тестирования параметров различных кислот. С его помощью можно определить, состояние электролита и принять решение о необходимости его замены для возобновления емкости аккумуляторной батареи.

Ареометр для измерения плотности электролита отличается наличием дополнительной внешней колбы с грушей. Поскольку электролит является кислотой, контакт кожи с которой нежелательный, то данный прибор был разработан с учетом требований безопасности. Чтобы снять измерения показателей аккумулятора нужно отвинтить на нем крышки, обеспечив доступ к банкам. После этого с помощью внешней колбы с грушей из него набирается электролит. Находящийся внутри колбы ареометр всплывает. Сквозь прозрачное стекло наружной колбы можно определить уровень плотность электролита.

Конструкция такого ареометра устойчива к воздействию кислотной среды, но все равно после применения его необходимо промыть в чистой воде. Это связано с тем, что сохраненные на поверхности агрессивные вещества могут вызвать ожоги в дальнейшем, если прикоснуться к инструменту. Кроме этого стекающие капли кислоты разъедают металл и прочие материалы, на которые попадают.

Спиртометр

Спиртовой ареометр позволяет определить крепость алкогольного напитка. Данное устройство работает в различном диапазоне. В связи с этим при необходимости воспользоваться подобным прибором, при покупке следует отталкиваться от того, какой именно напиток придется тестировать. Если водку, виски и другие крепкие напитки, то стоит отдать предпочтение устройствам с диапазоном измерения около 40 градусов. Нужно учитывать, что подобный прибор не сможет показать содержание спирта в вине. Для слабоалкогольных напитков нужно применять легкие ареометры, которые прошли специализированную калибровку.

Стоит отметить, что спиртометр стоит сущие копейки, поэтому нашел свое применение не только на промышленном производстве, но и в быту. Обычно он представляет собой простейшую конструкцию в виде стеклянной колбы, низ которой заполнен металлическими шариками. Для того чтобы получить точные данные требуются определенные температурные условия. При остывании или перегреве алкогольной жидкости данные искажаются. Лучше всего проводить измерение при температуре 20 градусов, что является эталонным показателем.

Медицинский

Медицинские ареометры применяются для анализа плотности мочи. Ими пользуются в лабораториях. С помощью данного оборудования можно оценить состояние мочеиспускательной системы, а также качество воды, которая употребляется человеком постоянно. По параметрам плотности удастся сделать предварительное диагностирование наличия каменных образований в почках.

Сахарометр

Сахарометр в первую очередь применяется для анализа вин и фруктовых соков с целью определения концентрации в них сахара. Устройства используются в кулинарии при приготовлении напитков и коктейлей, а также в производстве алкогольной продукции. Зачастую в продаже предлагаются сахарометры в комплекте со спиртометрами. Также в набор может входить термометр для измерения температуры напитка.

Использование сахарометра особенно важно при производстве алкогольных напитков получаемых в результате брожения. Периодическое снятие параметров сахара из сусла позволяет определить момент, когда брожение затухает, или узнать о необходимости добавления новой порции сахара, чтобы продолжить процесс.

Сахарометр нашел применение и в такой отрасли промышленности, как производство фруктового сока, а также садоводстве. С его помощью можно определить степень зрелости фруктов и ягод. Для этого проводится выдавливание небольшого количества сока, после чего измеряется концентрация в нем сахара. На основании получаемых данных принимается решение о целесообразности сбора урожая или о продлении срока его созревания. Ориентироваться в степени зрелости не сложно, поскольку большинство сортов садовых деревьев в описании имеют точные данные об эталонных показателях концентрации сахара в созревших плодах.

Солемер

Солемеры применяются для измерения параметров плотности воды. С их помощью можно определить состояние воды и ее пригодность к употреблению. Подобные приборы используется в рыбных хозяйствах, а также специалистами, которые занимаются содержание морских аквариумных рыб. От параметров плотности зависит здоровье рыбок, поэтому требуется периодическое тестирование воды, что выполняется солемером. Прибор не является панацеей, поскольку кроме плотности существует еще масса параметров, за которыми нужно следить, с помощью другого оборудования или химических тестов.

Часто солемер используется в кулинарии, а также пищевой промышленности. С его помощью осуществляется контроль концентрации соли в маринадах. Особенно это важно при дальнейшем копчении мяса. Наличие солемера позволяет работать с большими объемами жидкостей, когда сложно определить какое количество соли нужно засыпать.

Отличие между однотипными приборами

Покупая данный прибор, следует обратить внимание на уровень погрешности, который указывается производителем. Данный показатель измеряется в процентах. В том случае, если устройство необходимо для выполнения простых задач, которые не требуют предельной точности, то может подойти практически любой прибор даже из самого низкого ценового сегмента. Если же проведение измерений является ответственным мероприятием, то и измерительный прибор должен быть соответствующим.

При необходимости точного измерения следует выбирать устройство с длинной шкалой. Обычно дешевые модели ареометров имеют плотно расписанный градиент, поэтому при снятии параметров измерений сложно визуально определить, какой именно результат получен.

Чтобы получить максимально точные результаты измерения важно использовать устройство правильно. В первую очередь при проведении тестирования нужно набрать жидкость в отдельную емкость с высокой горловиной. Для этого обычно используется широкая прозрачная пробирка или высокий стакан. После этого в эту посуду помещается непосредственно сам ареометр. Нужно следить, чтобы прибор не касался стенок, поскольку это искажает точность измерения.