Ареометр: принцип работы и известные разновидности

Определение плотности жидкости и удельного веса разведенных веществ возможно при помощи ареометра. Его принцип работы основан на законе Архимеда. Данное свойство позволило найти широкое распространение прибора в различных сферах жизнедеятельности человека. Так, например, автолюбители при помощи ареометра могут проверять плотность электролита и тосола. В быту данный прибор может измерять крепость алкогольных напитков, жирность молока, соленость раствора, концентрацию сахара. Различаются данные приборы лишь весом грузика и шкалой.

Принцип работы

Принцип работы ареометра основан на гидростатическом законе. В соответствии с ним выталкивающая сила, действующая на погруженное тело, равна весу вытесненной жидкости. То есть объем тела, находящегося в жидкости, одинаков объему, который оно способно вытеснить. Так как различные виды веществ имеют отличающуюся плотность, то погружаемый в них прибор опустится на определенную глубину, которая соответствует определенной плотности.

Измерение плотности ареометром заключается в погружении его в измеряемое вещество, и ожидания конца процесса уравновешивания. После появления равновесия прибор свободно плавает, и считать данные с шкалы не составит проблемы. О том, как пользоваться ареометром, становится понятно с рисунка ниже.

Как пользоваться ареометром для аккумулятора

Кроме универсальных ареометров с грушей, для электролитов используются отдельные приборы, только для этой жидкости. Это такие модели как Вымпел АР-02 5002, Heyner Premium 925 010, JTC 1041, Орион АР-2, Sparta 549125.

Ориентировка по цветовой разметке ареометра

Часто у ареометров кроме обычной шкалы есть еще и цветовая разметка — например, зеленый обозначает нормальный уровень, красный — очень низкий, и т.п.

Автомобильный ареометр позволяет измерить плотность электролита АКБ и таким образом определить что делать дальше: либо сколько нужно долить воды, либо сколько добавить кислоты.

В случае с электролитом измерения усложняются его прозрачностью. Поэтому лучше сначала опустить глаз ниже поверхности электролита, а затем медленно поднимать взгляд до тех пор, пока поверхность в виде эллипса не станет прямой линией. Точка, в которой находится линия на шкале ареометра и будет показанием ареометра.

Проверка плотности аккумулятора ареометром в домашних условиях

Процесс правильного использования ареометра для измерения плотности электролита в автомобильном аккумуляторе.

Алгоритм действий для измерения плотности электролита ареометром с грушей следующий:

1. Батарея должна отстояться около 6 часов, а электролит внутри достичь комнатной температура, около 20°С.
2. Открутите пробки АКБ.
3. Опустите ареометр в первую банку и наберите электролит.
4. Дождитесь пока ареометр перестанет двигаться и запишите результат измерений.
5. Повторите процедуру для каждой банки.
6. По результатам измерений примите решение сколько долить воды. Инструкция — тут.

Зависимость уровня зарядки от плотности электролита — в таблице ниже.

Процент заряженности	Плотность электролита, г/cм3	Напряжение аккумулятора, В
100%	1,28	12,7
80%	1,245	12,5
60%	1,21	12,3
40%	1,175	12,1
20%	1,14	11,9
0%	1,10	11,7

Помните, что электролит содержит кислоту, поэтому важно соблюдать все правила техники безопасности. Работайте в перчатках, исключите попадание электролита на кожу, одежду и другие поверхности.

Как пользоваться ареометром для аккумулятора с палочками

Как выглядит ареометр с палочками внутри

Существуют также ареометры особой конструкции — с “палочками” внутри. Смысл их работы в том, что при наполнении емкости электролитом всплывает пластиковая палочка, соответствующая определенной плотности. Маркировка нанесена на корпус, напротив каждой палочки (поплавка).

Но судя по отзывам, это не очень надежный в работе прибор — палочки всплывают не всегда или всплывают сразу несколько из них на разную высоту (самая легкая выше всех). Из-за чего трудно сориентироваться какая же на самом деле плотность проверяемого электролита.

Чтобы правильно проверить плотность таким ареометром нужно не торопится. Набрав электролит в колбу, подождите секунд 10. Когда измерение происходит на грани плотности последней всплывающей палочки, то она всплывает с запозданием.

Есть правда несколько вариантов такого ареометра для аккумулятора с полосками, один с цветными (от белой — 1.19 и до зеленой — 1.27 и далее красной и коричневой, когда плотность выше чем надо), а второй с поплавками одинакового цвета. Они всплывают не по одной, а сразу несколько (если четыре всплывает то нормальная плотность).

Типы устройств

Все ареометры по принципу измерений делятся на два вида:

• с постоянной массой, носящие название денсиметров;
• с неизменным объемом.

Шкала ареометра с постоянной массой может быть градуирована:

• единицами плотности;
• процентами объемной концентрации веществ;
• процентами массового содержания примесей.

Денсиметр состоит из стеклянной колбы, выполненной в виде поплавка. Внизу корпуса расположен балласт с определенным весом. Верхняя часть ареометра обычно выполняется суженной. В ней располагается зафиксированная шкала. Для удобства определение плотности ареометром используется встроенный термометр. Ожидание равновесия может затянуться на 3-4 минуты.

ГОСТ 18481 классифицирует назначение ареометров. Согласно стандарту различают следующие виды приборов:

• ареометр для нефтепродуктов, помогающие проверить нефть, бензин и прочие виды топлива;
• лактометры, позволяющие узнать характеристики молока;
• ареометр для электролита, служащий для проверки аккумуляторов;
• спиртовой денсиметр, определяющий крепость алкоголя;
• для проверки плотности урины, используемые для медицинских и лабораторных исследований;
• устройство общего назначения, например, ареометр аон 1;
• сахарометры, определяют концентрацию сахаросодержащей жидкости;
• солемеры, помогающие в контроле жесткости воды.

В случае с ареометрами постоянного объема шкалы нет. Вместо нее используется кольцевая метка. Процесс измерения происходит путем подбора грузиков, располагаемых в тарелке прибора. Согласно инструкции, после определения веса гирек происходит вычисление плотности жидкости.

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:

Расчет при отклонении от нормы
Температура измеряемого вещества, °C	-20°С	-10°С	0°С	10°С	20°С	30°С	40°С
Величина поправки для электролита, г/см куб.	-0,035	-0,025	-0,014	-0,007	0,007	0,014

Параметры ареометров

Независимо от типа ареометра по госту все приборы имеют следующие параметры:

• диапазон показаний, характеризующий нижнюю и верхнюю границы;
• пределы погрешностей, определяющие насколько измерение ареометром максимально может отличаться от истинного значения;
• точность шкалы и разрядность, показывающие дискретность получаемых данных;
• наличие дополнений, например, термометра.

Для упрощения произведения измерений ареометр для аккумулятора имеет полую трубку и всасывающую грушу, что позволяет измерять плотность электролита без его слива с батареи.

Конструкция ареометра для измерения плотности электролита

Поскольку нас интересует электролит, рассмотрим, как устроен и работает ареометр для автомобильного аккумулятора.

Его конструкция предельно проста:

• трубка или колба из стекла или прозрачного пластика;
• пипетка;
• резиновая груша;
• собственно ареометр.

На один конец колбы одевается пипетка для забора электролита, изготовленная из резины (чтобы не повредить сепараторы и пластины в банке), внутрь помещается ареометра, а сверху одевается груша, с помощью которой в колбу закачивается жидкость из батареи. Сам ареометр представляет собой стеклянную запаянную с двух сторон стеклянную колбу с нижней широкой и верхней узкой частью. Внизу устанавливается балластный груз из металла или другого материала, вверху наносится шкала, настроенная таким образом, чтобы показывать плотность электролита.

Как пользоваться грушей ареометра, мы расскажем чуть позже, упомянув, что разновидностей автомобильных ареометров тоже немало, но все они используют одинаковый принцип, основанный на законе Архимеда – стеклянная колба погружается в электролит, а по шкале можно отследить, какой плотности соответствует это погружение.

Спиртометр

Ареометр асп нашел широкое применение для определения крепости спиртосодержащих напитков как в быту, так и на производстве. При применении алкоголеметра точность измерений зависит от содержания примесей. Корпус обычно изготавливается из стекла, но возможны варианты из металла.

Для определения доли спирта в жидкости необходимо опустить спиртовой ареометр в тару с подопытным веществом. Требуется контролировать, что бы Ареометр асп не контактировал с стенками и дном, иначе точность определения крепости будет низкая. Рекомендуемая температура окружающей среды составляет 20°С. Бытовой ареометр-спиртометр определяет крепость в градусах от 0 до 95% алкоголя в воде.

Ареометр асп имеет внешний вид изображенный на рисунке ниже.

Ареометр асп обладает возможными вариациями:

• компактный ареометр для спирта, позволяющий произвести измерения в рюмке;
• виномер, определяющий количество сахара в спирте во время процесса брожения;
• ареометр для спирта, грузик которого откорректирован под определенный алкогольный напиток с учетом примесей.

Бытовой ареометр асп не обладает высокой точностью и в лабораторных измерениях применяется крайне редко.

Электролит и его свойства

Аккумуляторная батарея – важная деталь автомобиля, которая отвечает за быстрый гарантированный запуск в любых погодных условиях и непрерывную работу всех электрических модулей и систем. Транспортное средство не может считаться надежным при севшем аккумуляторе.

Необходимо регулярно проводить диагностику и обслуживание источника питания: проверять уровень и плотность электролита в аккумуляторе, пополнять водой, регулировать концентрацию, своевременно заряжать АКБ.

Определение

В источниках питания для автомобилей в качестве электролита используют раствор серной кислоты. Изготавливают его обязательно на дистиллированной воде. Он создает среду для накопления энергии. От качества электролита зависит количество рабочих циклов АКБ, его надежность и долговечность.

Важно! Также следует контролировать количество жидкости в АКБ, особенно летом. Раствор должен подниматься на один сантиметр выше пластин сепаратора.

Плотность

Чем больше серной кислоты присутствует в растворе, тем выше его плотность. Измеряют ее в г/см3 или в кг/м3.

Оптимальная плотность электролита подбирается индивидуально для каждого конкретного накопителя. В инструкции по эксплуатации указываются лишь рекомендованные значения.

Подобрать и поддерживать правильное значение очень важно, так как:

• низкая плотность ведет к снижению емкости устройства и необходимости частой подзарядки;
• высокая плотность способствует скорейшему разрушению накопителя: большое количество кислоты вызывает осыпание активного слоя пластин батареи.

С приходом зимы эта задача еще более усложняется.

Внимание! Чтобы избежать неожиданных неприятностей на дороге, необходимо раз в квартал или чаще производить измерение плотности электролита в аккумуляторе. Даже при незначительных отклонениях необходимо заряжать батарею.

Ориентироваться можно на следующие нормы плотности для разных регионов летний и зимний периоды:

• в тёплых климатических зонах – 1.23 г/см3 летом и 1.25 г/см3 зимой;
• в холодных регионах – 1.27 г/см3 летом и 1.29 г/см3 зимой;
• в средней полосе от 1.25 г/см3 летом до 1.27 г/см3 зимой.

Важно! Плотность электролита зависит от сезона и температуры раствора.

Зависимость плотности от уровня заряда

Еще плотность электролита зависит от состояния источника энергии. При разрядке АКБ концентрация серной кислоты снижается, поскольку она преобразуется в сульфат свинца. Соответственно, плотность электролита уменьшается. Во время зарядки аккумулятора происходит противоположный химический процесс.

Внимание! Чтобы получить верные значения, принято производить измерение плотности электролита, когда аккумулятор полностью заряжен. Оптимальные условия для снятия показаний: через 2-3 часа после окончания процесса заряда, при температуре 25ºС. Новый сертифицированный АКБ при температуре 25ºС должен показывать 1.28 г/см3 для средней полосы.

Ареометр для нефтепродуктов

Ареометр ант является прибором узкой специализации. Он используется при торговле нефтепродуктами, например, бензином и в нефтедобывающей промышленности. Предназначен он для помощи в контроле, сертификации и исследовании продукции из нефти.

Ареометр ант можно эксплуатировать при температуре до 45-50°С. Оптимальным считается диапазон температур от 20 до 22°С. При проведении проверки плотности ареометр ант помещается в емкость с жидкостью. При отсутствии касания стенок и дна происходит считывание показаний.

Размеры приборов различны. Так, например, ареометр ант 2 имеет длину 300 мм, что на 200 мм короче чем ант 1. Это позволяет измерять плотность топлива в меньшем объеме резервуара. Точность измерения в таком случая уменьшается вдвое. Связанно это с увеличением цены деления шкалы.

Техника безопасности при работе с автомобильным ареометром

Приступая к измерению плотности электролитической жидкости, не забывайте, что она представляет собой разбавленную соляную кислоту – химически агрессивную жидкость, способную нанести сильнейшие ожоги при попадании на незащищённые участки кожи.

Поэтому при работе с ареометром необходимо придерживаться соответствующих мер безопасности:

• надеть резиновый фартук;
• защитить руки резиновыми перчатками;
• работать только в защитных очках.

Попадание кислоты в глаза может привести к потере зрения!

Зимой проверять ареометром плотность электролита аккумулятора необходимо в отапливаемом помещении.

Если электролит попал на незащищённую кожу или в глаза, нужно немедленно промыть поражённые участки проточной водой, причём процедура должна длиться не менее 15 минут. После этого следует приготовить водный раствор соды (на 200 мл. чайная ложка соды) или использовать мыльную воду для нанесения на обожжённые участки кожи – таким образом вы максимально нейтрализуете действие кислоты щелочным раствором.

После этого следует вызвать скорую помощь или, если есть возможность, добраться до ближайшей больницы самостоятельно для оказания последующей медицинской помощи.

Сахарометр

Ареометр ас 3, изображенный на рисунке ниже служит для определения доли сахара в сахаросодержащих жидкостях. Наибольшую популярность он получил в пищевой промышленности.

Ареометр нашел применение для определения зрелости фруктов и овощей. Этот вопрос актуален при производстве сока из них. При созревании плода, крахмал, содержащийся в нем, превращается в сахар. Проверка сахарометром показывает готов ли плод для производства сока.