Основы конструирования ареометра

При конструировании ареометра необходимо придать ему такую форму и такие размеры, чтобы обеспечивалось его устойчивое равновесие при плавании в жидкости. Для этого должны быть соблюдены следующие условия:

1) центр тяжести ареометра и точка приложения выталкивающей силы, совпадающая с центром тяжести объема жидкости, вытесненной ареометром, должны лежать на одной вертикальной прямой;

2) центр тяжести ареометра должен находиться ниже точки приложения выталкивающей силы.

Для выполнения первого условия ареометру придают форму, симметричную относительно вертикальной оси. Для соблюдения второго условия нижнюю часть корпуса ареометра заполняют балластом.

У ареометра со шкалой, охватывающей большой интервал плотностей, если его корпус выполнить цилиндрическим (рисунок 17.1 а), центр тяжести будет расположен близко к центру тяжести вытесненной жидкости, т.е. равновесие ареометра будет неустойчивым. Так как в этом случае невозможно опустить центр тяжести ареометра еще ниже, приходится поднять центр тяжести вытесненной жидкости, для чего корпусу придают веретенообразную форму (рисунок 17.2.1 б).

Пользование рабочими ареометрами

Перед определением плотности жидкости или концентрации раствора необходимо, прежде всего, выбрать тип ареометра и его пределы измерений, руководствуясь при этом данными, указанными в паспорте на испытуемую жидкость, а также требуемой точностью измерения.

При выборе ареометра следует иметь в виду, что в паспорте на жидкость указывается ее плотность (концентрация) при нормальной температуре, в то время как в большинстве случаев приходится измерения выполнять при иной температуре, и необходимо хотя бы ориентировочно знать плотность (концентрацию) именно при этой температуре, чтобы можно было правильно выбрать пределы измерений прибора.

Испытуемую жидкость наливают в стеклянный цилиндр (ГОСТ 9545-60), внутренний диаметр которого превышает диаметр корпуса ареометра не менее чем вдвое, а высота несколько превышает длину ареометра. Если жидкость непрозрачна, можно применять металлический цилиндр; при этом после погружения ареометра в жидкость ее уровень должен находиться у верхнего края цилиндра.

Цилиндр перед заполнением жидкостью промывают теплой водой, насухо вытирают чистым полотенцем и споласкивают испытуемой жидкостью.

Для того, чтобы жидкость не вспенивалась при заполнении цилиндра, струю жидкости направляют на стенки цилиндра, а не на дно, или же наливают жидкость по стеклянной палочке. Если пена все же образовалась, ее необходимо удалить фильтровальной бумагой. Для удаления пены маловязкой жидкости часто оказывается достаточным хлопнуть ладонью по верху цилиндра.

При измерении плотности (концентрации) жидкости для анализа ее качества жидкость предварительно выдерживают в помещении до тех пор, пока отклонение температуры жидкости от температуры окружающего воздуха составит не более ± 3 °С.

Непосредственно перед погружением ареометра жидкость в цилиндре тщательно перемешивают стеклянной или металлической мешалкой, длина которой превышает высоту цилиндра. Стеклянная мешалка изготовляется из стеклянного прутка, конец которого загнут в плоскую спираль под прямым углом к прутку. Металлическая мешалка представляет собой круглую или серповидную пластинку, припаянную перпендикулярно к стержню. Мешалку следует 5-7 раз переместить вверх и вниз по всей высоте столба жидкости, не вынимая из жидкости, чтобы в нее не попадал воздух. Если в жидкости все же появились пузырьки воздуха, то к измерению можно приступать лишь после того, как они удалены.

Затем, взявшись двумя пальцами за верхний конец стержня, чистый сухой ареометр медленно и осторожно погружают (вертикально) в жидкость так, чтобы он не задевал стенок цилиндра. После того как ареометр погрузится в жидкость настолько, что штрих шкалы, соответствующий ожидаемой плотности (концентрации), окажется на 3-5 мм выше уровня жидкости, ареометр перестают держать и дают ему возможность свободно опуститься под действием собственного веса; это необходимо для образования правильного мениска. Если ареометр отпустить преждевременно, то он начнет быстро погружаться в жидкость, может удариться о дно цилиндра и разбиться. Кроме того, вследствие глубокого погружения, вызванного движением ареометра по инерции, жидкость смочит стержень намного выше штриха, соответствующего ее плотности (концентрации) и показание прибора будет неправильным.

Погруженный в жидкость ареометр должен плавать вертикально и свободно, не соприкасаясь со стенками цилиндра

Ареометр следует выдержать в жидкости 3-4 мин, чтобы уравнялись их температуры. После полного успокоения ареометра снимают отсчет показания по шкале.