Измерение плотности жидких сред

При определении плотности жидких сред весовым методом применяют мерные колбы (пикнометры), мерные цилиндры и т.п. Пустую и заполненную контролируемой жидкостью емкости взвешивают на прецизионных весах. Для измерения плотности веществ, находящихся под давлением, например, аэрозолей, используют герметичные пикнометры.

Ареометрический метод измерения плотности жидких и твердых веществ основан на взвешивании тела известного объема в воздухе, а затем в исследуемой жидкости. Разность веса, численно равная весу вытесненной жидкости, разделенная на объем вытесненной жидкости соответствует измеряемой плотности вещества.

Ареометр состоит из полой стеклянной, металлической или пластмассовой капсулы 4 (рис. … е), к которой прикреплена тонкая "шейка" со шкалой 5. Капсулу 4 заполняют дробью с таким расчетом, чтобы капсула была полностью погружена в контролируемую жидкость, но не тонула в ней, а плавала, и часть шейки со шкалой 5 выступала над поверхностью жидкости. Согласно закону Архимеда условие плавания ареометра имеет вид:

где – масса ареометра, – ускорение силы тяжести, – плотность жидкости, – объем части ареометра, погруженной в жидкость. Пусть при некоторой "стандартной" плотности жидкости ареометр плавает в ней, будучи погружен до соответствующей отметки на шкале.

Если плотность жидкости будет больше, то объём части ареометра, погруженной в жидкость, уменьшится, и ареометр слегка всплывет – тем больше, чем больше плотность жидкости и чем меньше площадь поперечного сечения "шейки" 5. Если же плотность жидкости уменьшится, то ареометр погрузится в неё глубже. Таким образом, глубина погружения ареометра в жидкость однозначно зависит от её плотности. И вертикальное перемещение шейки ареометра относительно поверхности жидкости является сигналом изменения плотности жидкости.

На этом принципе построены и широко применяются

• спиртомеры – ареометры для определения объёмного содержания спирта в воде или воды в спирте;
• сахаромеры – ареометры для определения содержания сахара в сиропе;
• солемеры – ареометры для определения содержания соли в рассоле;
• кислотомеры – ареометры для определения содержания кислот в растворе;
• ареометры для определения плотности молока, морской воды, нефти и нефтепродуктов, электролитов и т. д.

Ареометры предназначены для измерения плотности, относительной плотности и концентрации веществ в двухкомпонентных растворах различных жидкостей в диапазоне от 600 до 1840 кг/м3.