Определение плотности ареометром

Ареометр — прибор для измерения плотности, представляет собой поплавок в виде вертикальной трубки с делениями и грузом внизу. Применение его основано на законе Архимеда. Ареометр погружается в жидкость тем глубже, чем меньше плотность жидкости.

Ареометры подразделяются на ареометры постоянной массы (более распространенные) и ареометры постоянного объема.

При использовании ареометра постоянной массы (рис. 2.1) мерой плотности жидкости служит глубина его погружения. Ареометры прокалиброваны при температуре 20 °С, а при измерении плотности измеряемой жидкости при другой температуре вводится поправка. Ареометры, шкала которых проградуирована в единицах плотности или относительной плотности, называются денсиметрами. Цена деления у эталонных денсиметров достигает 0,0001-0,0005 г/см³, или 0,1-0,5 кг/м³, у рабочих — от 0,0005 до 0,02 г/см³, или 0,5 до 20 кг/см³.

Для измерения концентраций различных растворов применяют ареометры, которые называются и различаются по объекту измерения: сахарометры, спиртометры и др. Шкала градуируется в массовых или объемных процентах с точностью от 0,1 до 1. Ареометры обычно изготавливают из стекла и часто для удобства снабжают встроенным внутрь термометром.

При измерении веществ с постоянной массой показания ареометров отсчитывают по нижнему краю мениска; при измерении плотности непрозрачных жидкостей — по верхнему краю мениска.

Ареометры постоянного объема (рис. 2.2). Ареометр погружают в измеряемую жидкость до определенного объема, помещая на специальную тарелку различное количество гирь. Ареометром постоянного объема можно измерить плотность твердых тел, используя жидкость, не взаимодействующую с твердым телом. Он оборудован дополнительной нижней тарелкой, на которой в жидкость погружается тело. Плотность твердого тела рассчитывают по формуле

_(2.11)

где т₁, m₂ и т₃ — масса гирь, уравновешивающих ареометр при погружении его до метки и при помещении тела соответственно на верхнюю и нижнюю площадку; d_Ж — d_B — соответственно плотности жидкости и воздуха.

Плотностью воздуха при большинстве определений можно пренебречь.

При измерении плотности жидкости ее наливают в цилиндр, внутренний диаметр которого больше диаметра корпуса ареометра не менее чем вдвое, а высота несколько превышает длину ареометра. Уровень жидкости должен быть на несколько сантиметров ниже верхнего края цилиндра. Жидкость тщательно перемешивают, перемещая мешалку вверх и вниз, не вынимая из жидкости, чтобы не попал воздух. Чистый сухой ареометр погружают осторожно, держа за верхний конец, чтобы не смочить не погружающуюся часть его и не увеличить этим его массу. Ареометр держат до тех пор, пока не станет ясно, что он плавает в жидкости.

Ареометр не должен касаться стенок и дна цилиндра. Его следует выдержать в жидкости 3—4 мин для уравнивания температур. При отсчете глаз должен находиться на уровне поверхности жидкости. После анализа ареометр тщательно обмывают водой, если устанавливали плотность водных растворов, и каким-либо растворителем, если определяли плотность нерастворимых в воде жидкостей.

Для измерения плотности в широком диапазоне служат наборы денсиметров, сахарометров или других ареометров.