Hydrometry – princip činnosti. Struktura a vlastnosti

Hustoměr je nezbytnou pomůckou nejen ve většině laboratoří, ale také užitečným doplňkem pro domácí práci.

Konstrukčně jednoduché zařízení umožňuje rychle a přesně měřit hustotu, koncentraci látky a množství nečistot. Toto zařízení je cenově dostupné a lze jej zakoupit u většiny dodavatelů laboratorních potřeb.

Indikátory, rozměry, pravidla měření a další parametry jsou regulovány podle ND: GOST 18481, GOST 8.428:2009, OIML R 44:2014018, ISO 387, ISO 649-1, ISO 649-2, ISO 650, EN ISO 3675, ISO 4801, ISO 4805, DSTU 6062, GOST 28947 (ISO 1768), GOST 28947 (ISO 1768), DSTU GOST 31072.

Princip činnosti

Měření je založeno na rozdílu hustoty kapalných látek a Archimédově hydrostatickém zákonu. Těleso ponořené do kapaliny je vytlačováno silou rovnající se hmotnosti vytlačené kapaliny.

Struktura a vlastnosti

Klasickým zařízením je skleněný válec, na jedné straně je široká trubice se zaobleným dnem, na druhé straně je úzká trubice označená v odpovídajících jednotkách. Obvykle se jedná o jednotky koncentrace konkrétní látky nebo skutečnou hustotu roztoku.

Uvnitř široké části je zatěžovací prostředek, nejčastěji olověné kuličky. Díky hmotnosti zaujímá zařízení vertikální polohu.

Hustota je definována jako hmotnost hustoměru dělená objemem kapaliny, kterou vytlačil. A tento poměr závisí na hustotě měřeného roztoku a hmotnosti závaží v hustoměru.

U zařízení s konstantním objemem se na baňku aplikuje stacionární značka, do které má být zařízení ponořeno. Volbou závaží různých hmotností docílíme ponoření do požadované hloubky. Po přiložení výsledné hmotnosti plováku a závaží lze určit hustotu konkrétní látky.

Rozsah aplikace

Neustále je potřeba koncentrace a hustota látek. Síla alkoholických nápojů, kvalita kyseliny v baterii, stav nemrznoucí směsi, množství tuku v mléčných výrobcích, koncentrace roztoků cukru a soli, zralost ovoce a obsah rozpustných látek ve šťávě jsou pouze malá část úkolů, kdy jsou hustoměry nepostradatelné.

V běžném životě nejrozšířenější hustoměry na alkohol (pro výrobu vína a uzení měsíčního svitu) a hustoměry pro elektrolyt (motoristy).

Obecně si nelze představit práci laboratoře bez hustoměru.

Návod k použití

Pravidla pro správné použití popř jak používat hustoměr:

• Zařízení musí být suché a čisté.
• Neporušenost měřidla nesmí být narušena.
• Nádoba, ve které se měření provádí, musí být dostatečně vysoká, aby hustoměr volně plaval v měřeném roztoku, aniž by se dotýkal stěn nebo dna. Obvykle brát vysoko válec hustoměru (bez známek, bílé sklo).
• Odečty se odečítají podél spodního menisku v okamžiku, kdy se hustoměr zastaví.
• Měření hustoty hustoměrem se provádí za standardních podmínek (20 °C) nebo za jiných podmínek, ale výsledek se přepočítá a uvede při 20 °C.

Klasifikace hustoměrů

Přestože většina hustoměrů vypadá podobně, některé lze použít pro mnoho kapalin najednou, jiné pouze pro určité. To je způsobeno různými kalibracemi.

Všechny hustoměry se dělí na:

• látka, jejíž koncentrace se měří (solnoměr, lihoměr, sacharometr, laktometr);
• podle testované kapaliny (univerzální nebo specializované);
• podle stupnice (v jednotkách koncentrace nebo hustoty). Naměřená koncentrace může být v objemových nebo hmotnostních jednotkách;
• podle typu: klasické a elektronické (refraktometry, hustoměry, ostatní přístroje).

Elektrické hustoměry jsou přístroje s průhledným hranolem a stupnicí, které měří index lomu (refraktometry) nebo přístroje se sondou na konci. Moderní modely se vyrábějí s digitálním displejem v jednodušších verzích, měřítko se kreslí a výsledek se prohlíží okulárem. Existují modely s teplotní kompenzací nebo termoregulací i bez ní.

Vysoká cena (10-100x dražší než klasické skleněné hustoměry) vede k tomu, že high-tech modely se pořizují pouze pro velký průmysl (potravinářství, chemie), kde rychlá přesnost stanovení v průtoku a pravidelná kontrola kvality kapalin jsou potřeba.

Stupnice hustoty se dodává s hodnotou dělení 0,0005-0,02 g/cm³, koncentrace – 0,1-2%, na tom závisí třída přesnosti zařízení.

Druhy spotřebičů

Specializované hustoměry se vyrábějí pro ropné produkty, mléko, moč, elektrolyty, alkohol, cukr, sůl, roztoky kyselin, zásady. Takové vysoce specializované modely jsou okamžitě klasifikovány podle koncentrace zkoumané látky, což usnadňuje a usnadňuje jejich použití.

Univerzální hustoměry jsou označeny skutečnou hustotou a výsledkem bude číslo získané z tabulky vztahů mezi hustotami a koncentracemi různých látek. Vydávají celé sbírky takových tabulek pro všechny druhy látek. Vyrábí modely bez i s vestavěným teploměrem.

Zvažuje se nejuniverzálnější možnost soupravy hustoměrů, které se vyrábějí v široké škále hustot a s vysokou přesností měření.

Hustoměry jsou označeny velkými písmeny: první je A (hustoměr) a druhé je testovaná kapalina.

• M – mléko,
• N – ropné produkty,
• U – moč,
• SP – alkohol,
• E – elektrolyt,
• G – půda,
• C – cukr
• K – kyselina.

Univerzální zařízení jsou označena ANI. Číslo na konci označení označuje rozsah koncentrace.

Podrobný popis poddruhu

Univerzální hustoměry

Hustoměry AON měří relativní hustotu libovolné kapaliny a z této hodnoty zjistí koncentraci požadované látky. Hustoměry AON jsou zvláště důležité pro studium ukazatelů kvality vícesložkových roztoků. Nejlepší možností pro takové účely je mít po ruce sadu hustoměrů.

Měřiče cukru

Používá se ke stanovení cukru v džusech, vinných produktech, ovoci a bobulích. Existují modely s teploměry a bez nich. Zařízení AS nebo AST je zvláště důležité pro výrobu vína, s jejich pomocí můžete přesně určit okamžik rozpadu kvašení a přidání cukru do mladiny.

Ve výrobě potravin hustoměry na cukr umožňují určit stupeň připravenosti šťáv, pyré, marinád a dalších produktů, které obsahují sacharózu.

Známé množství rozpustných pevných látek ve šťávě z plodů odebraných ze stromu nebo přímo na stromě umožňuje určit stupeň zralosti ovoce. Ale pro tyto účely je vhodnější automatický přenosný refraktometr.

Laktometry

Stanovením hustoty mléka a syrovátky můžete zjistit obsah tuku v procentech, který zase udává, zda mléko obsahuje vodu, odstředěné mléko nebo jiná ředidla. V falšovaných mléčných výrobcích hustoměr mléka AL padá na jeho stranu.

Alkoholmetr

Zařízení pro stanovení koncentrace etanolu v potravinách s obsahem alkoholu, lékařských a technických kapalinách. Indikátor se vypočítá z tabulek hustoty při konkrétní teplotě. Vzhledem k tomu, že změna stupňů alkoholu při různých teplotách je velmi silná, stanovení se provádí s přesností 0,1 ° C, přičemž se snažíme co nejvíce dodržet standardní teplotu +20 ° C.

Lepiči

ACL umožňují vypočítat hmotnostní koncentraci lepidla. Každý typ lepidla má své vlastní tabulky. To je zvláště důležité při použití velkého množství lepidla:

• ve výrobě pro kontrolu kvality;
• při opravách, kdy zbylo lepidlo a je potřeba jej zkontrolovat před dalším použitím nebo po smíchání zbytků různých koncentrací a čerstvosti.

Lékařské hustoměry

Do této kategorie patří měřiče hustoty moči. Při zkoumání tohoto indikátoru si můžete všimnout urolitiázy v počátečních stádiích.

Hustoměry pro nemrznoucí kapalinu

Používá se v chladném období. Pro každou teplotu vzduchu pod nulou je potřeba vlastní koncentrace nemrznoucí směsi, jinak to nebude fungovat. To znamená, že před přípravou čerstvé porce roztoku musíte zjistit minimální venkovní teplotu a naředit nemrznoucí směs na požadovanou koncentraci/hustotu.

<img src=”https://stimyl.ru/image/catalog/dlya-nefti/6/img_6443.jpg” />

Pro ropné produkty

Měřiče hustoty ANT-1, ANT-2 umožňují určit následující ukazatele benzínu, motorové nafty, ropy, petroleje:

• dodržování skutečných ukazatelů uvedených v certifikátech kvality;
• přítomnost zakázaných nečistot;
• třída ropných produktů.

Hustoměry na olej Vyrábějí se s teploměry, měření se provádějí přísně při 20 °C nebo se převádějí na standardní teplotu.

Půdní hustoměry

Přístroje skupiny AG umožňují stanovit granulometrické složení jílovité zeminy pomocí skleněného válce s prázdnou tyčinkou s plnivem.

Hustoměry-hustoměry

AEG se používá ke stanovení koncentrace etylenglykolu v širokém teplotním rozsahu (-20. +40°C).

Hustoměry pro mořskou vodu

Slouží ke sledování stavu vodní plochy.

<img src=”https://stimyl.ru/image/catalog/dlya-elektrolita/2/img_6363.jpg” />

Pro elektrolyty

Životnost a kvalita provozu baterie bez elektrolytu s odpovídající koncentrací je nemožná. Kontrola síly kyseliny sírové nebo koncentrované alkálie (méně často) se provádí pomocí hustoměr na elektrolyt AE. Díky znalosti těchto indikátorů můžete přesně určit čas, kdy byste měli vyměnit elektrolyt, aby se obnovila kapacita baterie.

Snížení koncentrace i o 0,01 g/cm³ znamená vybití 1/20 plné kapacity, což ještě není kritické, protože se během nabíjení obnoví. Větší odchylka však bude indikovat, že pracovní roztok je nevyhovující a je nutné ji korigovat přidáním koncentrované kyseliny nebo destilované vody, dokud se nedosáhne standardní hodnoty hustoty (1,22-1,29 g/cm³ v závislosti na teplotě).

Sada pro motoristy je:

• plovákový hustoměr;
• skleněná trubice;
• gumová žárovka.

Do baterie se vloží trubice, pomocí žárovky se roztok elektrolytu vtáhne do nádoby, dokud se neobjeví plovák hustoměru. Při měření by měl plovák plavat uvnitř nádoby, aniž by se dotýkal stěn nebo dna, a jeho poloha by měla být svislá.

V prodeji jsou také sady plováků různých hmotností se stejným objemem, umístěné ve společné skleněné nádobě. Po naplnění takové nádoby elektrolytem musíte vybrat plovák, který bude správně plavat – značka bude na hranici kapaliny – to bude skutečná hustota. Zbývající plováky se potopí nebo plavou bokem.

Kupte si hustoměry

Žádná laboratoř, autoservis nebo zdravotnické zařízení se neobejdou bez přístroje na stanovení hustoty. Kupte si hustoměry dostupné u většiny dodavatelů laboratorních potřeb. Při výběru toho, od koho zařízení koupit, byste měli věnovat pozornost:

• v jakých jednotkách je hustoměr kalibrován;
• rozsah měřené hodnoty;
• měřítko nebo přesnost dělení;
• chyba přístroje;
• je tam teploměr?

Každý výrobce před převodem svých měřicích výrobků do prodeje provádí kontrolu kvality. U hustoměrů se kontrola provádí pro každou jednotku produktu s uvedením čísla zařízení a jeho jednotlivé chyby. Proto bude mít stejný model hustoměru od různých výrobců svou vlastní chybu.

Důležitou fyzikální veličinou každé kapaliny je hustota. Je určen ke studiu důležitých vlastností kapalných roztoků. K rozboru takového množství a také ke stanovení měrné hmotnosti rozpuštěných látek se používá speciální měřicí zařízení zvané hustoměr, které pracuje podle Archimédova zákona. V tomto článku budeme hovořit o principu fungování takových zařízení, jejich konstrukci, typech a pravidlech použití.

Popis zařízení

Moderní lidé, když je nutné určit hustotu látky s tekutou konzistencí, často čelí otázce, co je hustoměr. Odpověď je zřejmá – jde o snadno použitelné zařízení. Podstata jeho práce spočívá v hydrostatickém zákonu. To znamená, že když je předmět ponořen do tekuté konzistence, uživatel pozoruje následující efekt: jeho hmotnost je podobná hmotnosti vytlačeného objemu. Výsledkem je, že stanovení kyselosti a hustoty kapalné látky probíhá s maximální přesností.

komponenty

Hustoměr obsahuje několik součástí, z nichž každá plní svou vlastní funkci. Základem je přímé zařízení. Součástí jsou také pryžové prvky, odběrový ventil, zátka a pipeta. Navíc je každá část zaměřena na správný a efektivní provoz zařízení.

Typy specializovaných hustoměrů

• Alkoholometry. Určují sílu, tedy procento obsahu alkoholu ve vínech, pivu, likérech a dalších nápojích. Lihoměry mohou být průmyslové, používané v podnicích ke kontrole výrobních procesů a kvality hotových výrobků, ale i ty pro domácnost, které lze využít při domácím destilování nebo výrobě vína.
• Laktometry. Přesně určují obsah tuku v kravském, kozím nebo jiném mléce. Stanovení procenta tuku je vyžadováno ve výrobě pro sledování kvality a distribuce surovin podle kategorií.
• Salinometry. Říká se jim také salinometry. Taková zařízení pomáhají studovat vlastnosti mořské vody, určovat slanost roztoků a koncentraci solí v různých kapalinách. Analýzou obsahu hořečnatých a vápenatých solí lze určit tvrdost. Salinometry se používají v úpravnách vody, rybích farmách, potravinářství a dalších průmyslových odvětvích.
• Sacharometry. Určují sladkost, tedy obsah rozpuštěného cukru v procentech. To je nezbytné pro studium vlastností a kontroly kvality vín, sycených nápojů, bobulovin a ovocných šťáv.
• Testery nemrznoucí směsi. Používají se k posouzení hustoty chladicích kapalin (nemrznoucích směsí) používaných pro bezproblémový chod motorů a zařízení automobilů.
• Urinometry. Při lékařském výzkumu a laboratorních rozborech se používají k hodnocení hustoty moči, která závisí na stavu orgánů vylučovací soustavy, konkrétně na funkčnosti ledvin.
• Acidometry. Taková zařízení přesně určují koncentraci, to znamená měrnou hmotnost kyselin obsažených v roztocích.
• Bateriové modely, známé také jako hustoměry pro elektrolyty. Používají se ke stanovení hustoty roztoků elektrolytů používaných v automobilových a jiných bateriích.
• Barometry. Jedná se o vysoce specializovaná zařízení používaná v koželužnách a zjišťování obsahu tříslovin obsažených v činidlech – roztoky pro činění kůží.
• Hustoměry oleje. Používají se ke stanovení hustoty čisté ropy, ale i výrobků na ní založených, jako jsou paliva, rozpouštědla, technická maziva a oleje.

Jaké tabulky a měřítka se používají: stávající typy

Na měřicí zónu libovolného hustoměru je aplikována stupnice – značky, kterými se určuje hodnota analyzovaného parametru. Pokud je model univerzální, pak se prokáže obecný ukazatel vztlakové síly působící na těleso, tedy hustota kapalného prostředí.

Specializovaná měřicí zařízení však mají speciální váhy, které umožňují určit koncentrace jednotlivých složek roztoků, například alkoholu, cukru a solí.

Nejběžnější stupnice jsou:

• Brix. Používá se v sacharometrech používaných při výrobě šťáv a sycených nápojů ke kontrole obsahu rozpuštěných cukrů.
• Baume. Tato stupnice je považována za univerzální, vhodnou pro studium vlastností chemických látek, pro laboratorní výzkum, ale i pro farmaceutický, potravinářský a vinařský průmysl.
• Náprava. Tato stupnice se nazývá Oechsle a je vysoce specializovaná, používá se k posouzení zralosti hroznových plodů, vlastností moštu, sladkosti hotových vín a hroznových šťáv.
• Twaddell. Přístroje s Twaddellovou stupnicí se používají ke studiu kapalin, které jsou z hlediska specifické hmotnosti těžší než voda, jako jsou tekuté prací a čisticí prostředky, barviva a bělicí roztoky.
• Plošina. Obecný název: Platón. Použití: studium vlastností a kvality nápojů při vaření piva.
• API gravitace. Tato stupnice se používá k měření hustoty ropných produktů, aby bylo zajištěno, že splňují normy.

Pravidla pro použití hustoměru pro elektrolyt

V domácí sféře a každodenním životě lidé často používají hustoměr pro elektrolyt. Pomáhá určit hustotu a koncentraci, která ovlivňuje stabilní provoz a životnost autobaterie. Pro dlouhodobou obsluhu jednotky je nutné získané parametry včas upravit.

Baterie ve vozidle je speciální zdroj elektrické energie, ve kterém probíhají příslušné reakce. Elektrolyt je roztok kyselin a zásad. Optimální hodnoty jsou zde 1,22-1,29 gramů na krychlový centimetr. Pokud jde o teplotu, měla by se pohybovat v rozmezí 19-29 stupňů.

Pokles hustoty látky dokonce o 0,01 gramu ukazuje na nízké nabití autobaterie. Jakmile je problém vyřešen, indikátory se vrátí do normálu. Hustota kapaliny se však může měnit a vyžaduje pravidelnou kontrolu a seřizování.

Jak provádět měření

Algoritmus akcí závisí na vlastnostech analyzované kapaliny. Vzhledem k tomu, že hustoměry se často používají k posouzení hustoty elektrolytů k určení úrovně nabití baterií, budeme tento postup zvažovat.

1. Vyjměte hustoměr z obalu. Zařízení musí být neporušené a čisté: jakákoli kontaminace nebo cizí částice sníží spolehlivost výsledků.
2. Odstraňte zástrčky z baterie.
3. Vezměte hustoměr, ponořte jej do otevřeného bateriového článku a sledujte jeho vertikální polohu.
4. Použijte přívod zařízení. Stiskněte elastickou žárovku a uvolněte ji. Při působení vakua kapalina naplní tělo hustoměru.
5. Podívejte se na stupnici a určete požadovaný ukazatel.
6. Odstraňte roztok elektrolytu ze zařízení.
7. Nasaďte zástrčky zpět na baterii a pevně je uzavřete.

Hodnoty hustoty od 1,22 g/cm3 do 1,29 jsou považovány za normální. Pokud je hodnota nižší, je třeba baterii nabít. Pokud jsou indikátory překročeny, účinná látka se může rychle zhoršit a podstoupit sulfataci. Mřížky elektrod mohou být také poškozeny. Tím se sníží životnost baterie.

Pokud používáte univerzální model bez přísavky, můžete malé množství elektrolytu odstranit pomocí gumové stříkačky nebo klystýru s dlouhou tenkou plastovou špičkou. Dále se roztok nalije do jakékoli vhodné nádoby takové hloubky a šířky, aby se hustoměr nedotýkal dna a stěn. Jakmile je měřené médium připraveno, lze zařízení ponořit do kapaliny a opatrně uvolnit. Když hustoměr dosáhne stabilní polohy, odečtěte hodnoty na stupnici v oblasti, kde se nachází povrch elektrolytu.

Bezpečnostní opatření

Vzhledem k tomu, že elektrolyt je acidobazický roztok, může být při nesprávné manipulaci škodlivý pro lidské zdraví. V souladu s tím je při použití hustoměru důležité pokrýt všechny oblasti pokožky. To zahrnuje nošení roušky a rukavic.

Zde jsou některá další důležitá bezpečnostní pravidla:

• měření se provádějí ve větraném prostoru, protože látka může uvolňovat toxické výpary;
• Pokud se dostane na kůži, okamžitě postižená místa důkladně opláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc;
• Po dokončení postupu musí být hustoměr také důkladně opláchnut tekoucí vodou.

Pokud budete správně dodržovat bezpečnostní pravidla a budete přístroj používat, budete moci provádět přesná měření za jakýchkoliv podmínek. Tento proces tedy nezpůsobí uživateli žádnou újmu.

V našem internetovém obchodě si můžete zakoupit široký sortiment hydrometrů za nízké ceny. Kontaktujte nás!