Однако прежде чем начать работать с анемометром, необходимо подготовить рабочее место и иметь под рукой несколько инструментов:
Ареометры — принцип работы. Строение и особенности
Анемометр является незаменимым прибором не только в большинстве лабораторий, но и полезным аксессуаром дома.
С помощью этого простого прибора можно быстро и точно измерить плотность, концентрацию вещества и количество примесей. Цена этого прибора доступна и его можно приобрести у большинства поставщиков лабораторий.
Показатели, размеры, правила измерения и другие параметры регламентируются СЗ: ГОСТ 18481, ГОСТ 8.428:2009, OIML R 44:2014018, ISO 387, ISO 649-1, ISO 649-2, ISO 650, EN ISO 3675, ISO 4801, ISO 4805, ДСТУ 6062, ГОСТ 28947 (ISO 1768), ДСТУ ГОСТ 31072.
Принцип работы
Измерение основано на разнице в плотности жидкостей и гидростатическом законе Архимеда. Тело, погруженное в жидкость, выталкивается наружу с силой, равной массе вытесненной жидкости.
Строение и особенности
Классический прибор представляет собой стеклянный цилиндр с широкой трубкой с закругленным дном с одной стороны и узкой трубкой с другой стороны, с метками для соответствующих единиц измерения. Обычно это единицы для концентрации определенного вещества или фактической плотности раствора.
В широкой части находится груз, обычно свинцовые шарики. Гиря используется для удержания прибора в вертикальном положении.
Плотность определяется как масса гидрометра, деленная на объем вытесненной жидкости. И это отношение зависит от плотности измеряемого раствора и массы гирьки в денсиметре.
Для приборов с фиксированным объемом на колбе имеется фиксированная отметка, в которую должен быть погружен прибор. Подбирая гири с разным весом, можно добиться необходимой глубины погружения. С помощью полученного веса поплавка и присоединенных к нему гирь можно определить плотность конкретного вещества.
Что это такое?
В большинстве случаев такой прибор напоминает поршень со шкалой в единицах измерения. Внутри него находится тонкая бусина, которая служит взвешивающим устройством.
Чтобы понять, как именно работают описанные измерительные устройства в их классическом исполнении, важно помнить, что все жидкости имеют разную плотность. Поэтому тело, погруженное в них, выталкивается с разной силой. Так, ареометр погружен в одну среду, а плавает или лежит на боку в другой. По этой причине масса прибора калибруется для данного вещества с учетом его плотности.
Вертикальное положение прибора обеспечивается вышеупомянутым утяжелителем, который находится в нижней части поршня. Будучи максимально простым, гидрометр очень прост в использовании. Достаточно погрузить его в исследуемую жидкость, дождаться, пока он всплывет, и просто посмотреть на шкалу. Жидкость сама покажет значения гидрометра.
Кстати, если вы используете анемометр, откалиброванный для другого вещества, даже если он плавает вертикально, он с большой вероятностью даст неверные показания.
Многие модели этих измерительных приборов очень похожи друг на друга. Однако некоторые из них подходят для тестирования многих жидкостей, в то время как другие являются узкоспециализированными. Все имеющиеся сегодня приборы классифицируются по различным критериям.
- Вещество, концентрация которого определяется. В данном случае речь будет идти о спиртометрах, сахарометрах, солемерах, а также лактометрах.
- Изучаемая жидкость. Бывают ареометры специализированные и универсальные инструменты.
- Градуировка шкалы устройства. Здесь также возможны два варианта: плотность и концентрация. Стоит отметить, что вторая выражается в весовых или же объемных единицах.
- Тип устройства. Имеются в виду классические и электронные ареометры.
Также стоит обратить внимание на электрические денситометры, то есть приборы с прозрачной призмой и, конечно же, измерительной шкалой. Они используются для измерения рефракции и могут быть оснащены щупом. Современные версии этих приборов имеют стандартную шкалу, на которую нужно смотреть через специальный окуляр, или цифровой дисплей.
Важно знать, что высокотехнологичные модели стоят в десятки и даже сотни раз дороже классических стеклянных измерительных приборов. По этой причине такие приборы встречаются в основном на производстве. Они используются там, где требуется наибольшая точность.
Виды
Сегодня существуют специальные плотномеры для измерения молока, нефтепродуктов, солевых растворов, кислот и щелочей, а также спирта, сахара, электролитов, тормозной жидкости и других веществ.
Шкалы этих моделей градуированы в соответствии со свойствами соответствующей жидкости. Это значительно упрощает использование данных анемометров.
Оборудование общего назначения должно иметь этикетку с указанием фактической плотности. В таких случаях результаты измерений определяются с помощью специальных таблиц соотношения плотности и концентрации данного вещества. Следует отметить, что в настоящее время доступны целые коллекции таких таблиц, в том числе и печатные. Наиболее распространенные варианты универсальных ареометров представляют собой наборы, содержащие большое количество измерительных приборов с различными эксплуатационными характеристиками.
Они маркируются большими буквами в соответствии с их назначением. Первая буква — это «А», а вторая буква обозначает данное вещество (жидкость). Вот несколько примеров:
- молоко – АМ;
- электролит – АЭ;
- спирт – АСП;
- сахар – АС;
- кислота – АК;
- грунт – АГ.
Наборы общего назначения и простые плотномеры имеют маркировку АОН. Кроме того, обозначение содержит числовой показатель, показывающий рабочий диапазон измеряемой концентрации.
Для нефтепродуктов
Гидрометры АНТ-1 и АНТ-2 предназначены для анализа сырой нефти и определения содержания бензина, дизельного топлива и парафина:
- соответствия реальных показателей тем, которые указаны в официальной документации (сертификатах);
- присутствия недопустимых примесей;
- классности нефтепродукта.
Следует отметить, что денситометры этой категории оснащены термометрами.
Все измерения должны проводиться при температуре +20 градусов Цельсия, иначе при анализе полученных данных необходимо вносить поправки.
Лактометры
Анаэрометры этого типа используются для быстрой и максимально точной проверки плотности молока. Другими словами, они могут определить разбавитель, присутствующий в жидкости, то есть воду. Кроме того, лактометр помогает обнаружить продукты с красителями, которые должны выдаваться за натуральные. Большинство таких измерительных приборов показывают содержание жира в молоке. Однако, как только обнаруживается, что это подделка или некачественный продукт, счетчик, как правило, падает.
Для электролита
Не секрет, что автомобильный аккумулятор не может нормально функционировать без хорошего электролита. Поэтому необходимо регулярно проверять состояние кислоты или, в некоторых случаях, концентрированной щелочи. Для этого используются специальные ареометры с ареометрическим индексом AE. По полученным с их помощью данным можно определить, когда необходимо заменить наполнитель аккумулятора для восстановления его емкости.
О важности этого процесса говорит тот факт, что падение концентрации (плотности) на 0,01 к/см3 означает разряд на 5 % от полной емкости. Конечно, такие отклонения от номинальных значений незначительны и восстанавливаются при первой зарядке батареи. Однако при их увеличении можно с большой уверенностью сделать вывод о необходимости коррекции состояния электролита. Для этого добавляется либо кислота, либо дистиллированная вода.
Для чего нужны и какие бывают
Гидрометры используются для измерения удельного веса жидкостей и часто называются денситометрами в соответствии со своим назначением. Современные приборы делятся на две категории:
- Постоянного объема.
- Постоянной массы.
Обе категории основаны на законе Архимеда, хотя измеряют плотность совершенно разными методами.
Приборы постоянного объема
Классический плотномер этого типа представляет собой небольшой стакан или полый воздушный шар с линией по ободу. Стакан (шар) опускается на поверхность жидкости, а плотномер опускается на линию с различными грузами. Затем вычисляется общий вес гирь, который по специальной таблице пересчитывается в удельный вес. Гидрометры с фиксированной массой чрезвычайно точны, просты в изготовлении и недороги, но используются только в лабораторных условиях из-за довольно трудоемкой и длительной процедуры измерения.
Гидрометр для измерения свойств жидкостей, содержащих спирт (спиртометр).
Плотномеры с постоянной массой
Прибор состоит из герметичной поплавковой колбы, на дне которой находится груз с определенной и неизменной массой. Верхняя часть поплавка калибруется в тех или иных единицах. Поскольку объем и масса прибора постоянны, глубина погружения напрямую зависит от плотности жидкости. Для измерения гидрометр погружается в жидкость, а измеренные значения считываются непосредственно со шкалы. Очевидно, что работать с таким прибором гораздо проще, и по этой причине измерительные приборы с постоянной массовой плотностью, также называемые денситометрами, стали популярны практически во всех областях, включая бытовое использование.
Рекомендации.
Чем плотнее (тяжелее) жидкость, тем глубже погружается анемометр постоянной массы
Существует также другой тип батарейного анемометра, который имеет ряд поплавков с одинаковым объемом, но разным весом. При таком измерении все поплавки погружаются в жидкость одновременно, а плотность определяется количеством плавающих/погруженных поплавков.
В этом денситометре используется 7 поплавков для электролита, каждый из которых выходит только при «разной» плотности.
Денситометры такого типа не очень точны и обычно называются плотномерами.
Виды
Гидрометры могут быть механическими или цифровыми (электронными). Механические гидрометры были описаны выше, а электронные гидрометры выглядят как небольшие прямоугольные или круглые приборы, имеющие антенный датчик, который для измерения необходимо погрузить в кислоту.
Многие люди спрашивают, чем денситометры отличаются от приборов для измерения артериального давления. На самом деле, они не отличаются. Это разные названия одного и того же прибора, используемого для измерения плотности.
Как правильно пользоваться ареометром
Плотность и концентрация электролита определяют работоспособность автомобильного аккумулятора, поэтому важно своевременно проверять и регулировать эти параметры.
Автомобильный аккумулятор — это источник тока с гальваническими реакциями. Электролит представляет собой раствор кислот и щелочей с определенной плотностью. Эталонные значения составляют от 1,22 до 1,29 г/см3 при температуре от 20 до 30 °C.
Снижение плотности на 0,01 г/см3 означает, что аккумулятор разрядился на 5-6 %. При повторной зарядке плотность жидкости изменяется, и ее необходимо корректировать. Это делается путем долива дистиллированной воды или кислоты с промежуточными измерениями.
Плотность — это масса серной кислоты, смешанной с водой, по отношению к общему объему раствора, то есть кислотность смеси. Согласно закону гидростатики, масса тела, погруженного в жидкость, равна массе вытесненного объема жидкости. Гидрометр работает по этому принципу и точно определяет кислотность смеси в граммах/см3.
Измерить плотность жидкости в аккумуляторе несложно, но это требует внимательности и осторожности.
Пошаговое руководство по измерению плотности электролита в аккумуляторной батарее
- Измерять плотность электролита аккумулятора можно, если со времени его зарядки миновало около 6 часов. Необходимо вывернуть все заглушки аккумуляторных ячеек.
- Взять прибор и спустить вертикально в ячейку аккумулятора. Прибор выглядит, как стеклянная колба, в которой имеется поплавок – ареометр со шкалой, а на окончании прибора резиновая груша для отбора электролита. Набираем некоторое количество кислоты, чтобы ареометр плавал без затруднений. Смотрим на шкалу, снимаем показания. У электролита с большой плотностью поплавок плавает выше. Единица замера плотности – килограмм на кубический дециметр, литр.
- Смотрим показания. Плотность должна быть около 1,24 килограмма на литр. Различие замеров в остальных аккумуляторных ячейках составляет 0,03 килограмма на литр. При низкой плотности требуется подзарядить аккумулятор.
- При нормальных показаниях завинчиваем заглушки. Необходимо применять оригинальные заглушки с прокладками.
- Если показания прибора не в норме, меняем аккумулятор.
Техника безопасности
При работе с электролитом необходимо соблюдать критерии безопасности. Необходимо надевать защитные перчатки, очки, защитную одежду и защитную обувь. Нельзя допускать попадания электролита на части тела и в глаза. Все работы должны проводиться в теплом, хорошо проветриваемом помещении, так как выделяются токсичные газы.
Если кислота попала в глаза или на кожу, промойте их большим количеством воды. Если ожоги сильные, необходимо выпить как можно больше теплой воды и принять болеутоляющие средства. После этого следует быстро обратиться в медицинское учреждение. Если кислота попала на одежду, ее следует выбросить. При работе с антифризом также следует соблюдать меры предосторожности. Крышку холодильника не следует открывать до полного охлаждения жидкости, чтобы она не вытекла и не вызвала ожоги.
Как пользоваться ареометром
Прибор очень прост в эксплуатации. Для определения нужного параметра поплавок помещают в емкость с раствором. Он должен осесть, что дает наиболее точные показания.
В случае с опасными жидкостями эта процедура должна проводиться особым образом. Поскольку правильное функционирование батареи зависит от плотности и концентрации кислоты в электролите, эти параметры следует регулярно проверять с помощью анемометра (читайте отдельную статью о продлении срока службы батареи).
Плотность аккумулятора должна составлять от 1,22 до 1,29 г/см3 (в зависимости от климата, в котором эксплуатируется автомобиль). Некоторые модели аккумуляторов оснащены смотровым окошком, в котором находится индикатор заряда. Ваши датчики:
- красный цвет – уровень электролита упал, требуется восполнить объем (при этом заряда еще может хватать, чтобы стартер смог раскрутить маховик);
- белый цвет – аккумулятор разряжен приблизительно на 50%;
- зеленый цвет – источник питания имеет достаточный заряд.
Эти индикаторы помогут вам определить, можно ли использовать блок питания для питания сильноточных устройств, например, аудиосистемы (как правильно подключить автомобильный усилитель, описано здесь).
Регулярное обслуживание блока питания поможет вам определить, нужно ли долить в него дистиллированную воду или зарядить аккумулятор. Обслуживаемые батареи измеряются с помощью автоамперметра. Ниже приведено краткое руководство по правильному использованию этого прибора.
Пошаговая инструкция проведения измерений
Перед измерением рабочей жидкости убедитесь, что ее температура соответствует требованиям данной процедуры. Производители рекомендуют проводить измерения при температуре в пределах +20 градусов (не температура окружающей среды, а температура тестируемой жидкости). Плотность одной и той же жидкости в разных термометрах разная, поэтому во избежание неточностей следует придерживаться этой рекомендации.
Для облегчения измерений некоторые современные версии оснащены термометром для определения температуры жидкости. Для того чтобы точно определить соответствие жидкости нужным параметрам, на шкале (или в технической документации прибора) иногда указывается поправка на нестандартную температуру.
Процедура выполняется в следующем порядке:
- нужно убедиться, что с момента последней зарядки прошло не менее шести часов;
- выкручиваются все пробки батареи;
- поплавок (ареометр) вставляется в большую колбу, сверху надевается груша, а с другой стороны – пробка с зауженным горлышком;
- прежде чем опустить резиновый наконечник в электролит, полностью сжимается груша;
- пипетка погружается в жидкость, груша разжимается;
- объема электролита должно быть столько, чтобы поплавок внутри колбы свободно плавал и не прикасался к стенкам колбы;
- после считывания показателей электролит плавно возвращается в банку аккумулятора, пробки закручиваются.
Как работает данный измеритель?
Принцип работы ареометра прост. Он основан на известном законе Архимеда.
Выглядит он так: прозрачная колба с поршнем на конце. Внутри конструкции находится поплавок.
Рекомендуется начинать измерять плотность электролита через 2 часа после зарядки аккумулятора. Каждый контейнер свинцово-кислотного аккумулятора тестируется индивидуально. Необходимо отсосать столько жидкости, сколько необходимо для поднятия поплавка. Результат отображается на шкале на колбе. Нормальный диапазон составляет от 1,27 до 1,29 г/см3. Следует отметить, что показания на разных стаканах могут отличаться.
Как я могу прочитать показания ареометра? На шкале непосредственно нанесены значения, соответствующие погружению в соответствующую градуировку. Часть наконечника плавающего ареометра находится над поверхностью. Значение градуировки на отростке указывает на плотность жидкости, в которую он погружен.
