Просмотр кода страницы Ареометр

{{не путать|Анемометр|Анемометром|прибором для измерения скорости ветра}}
[[Файл:Saccharometer.jpg|thumb|Ареометр (постоянной массы)]]
'''Ареометр''' — прибор для измерения плотности жидкостей и твёрдых тел<ref name="fdic"/>, принцип работы которого основан на [[Закон Архимеда|законе Архимеда]]{{Sfn|ЭСБЕ|1890—1907}}.

== История ==
В одном письме Синезий просит [[Гипатия|Гипатию]] сконструировать ему «гидроскоп» для определения плотности или удельного веса жидкостей{{sfn|Deakin|1992|p=22}}{{sfn|Theodore|2016|p=183}}{{sfn|Deakin|2007|pp=104–105}}{{sfn|Booth|2017|pp=113–114}}. На основании этого письма, было заявлено, что Гипатия сама изобрела ареометр{{sfn|Theodore|2016|p=183}}{{sfn|Booth|2017|p=115}}. Мельчайшие детали, в которых Синезий описывает инструмент, однако, могут быть интерпретированы как описание уже известного Синезию, но неизвестного Гипатии устройства{{sfn|Deakin|2007|p=105}}{{sfn|Booth|2017|pp=114–115}}, которое она могла бы воспроизвести по описанию. Гидрометры были основаны на принципах [[Архимед|Архимеда]] (III в. до н. э.), возможно, были изобретены им же и были описаны во II веке нашей эры в стихотворении римского учёного Ремния<ref>{{книга |автор=Bensaude-Vincent, Bernadette |ссылка часть=https://books.google.ru/books?id=gdLk3YPZiLEC&pg=PA153 |часть=7. The Chemist's Balance for Fluids: Hydrometers and Their Multiple Identities, 1770-1810 |язык=en |ответственный=Edited by [[Холмс, Фредерик Лоуренс|Frederic L. Holmes]] and Trevor H. Levere |заглавие=Instruments and Experimentation in the History of Chemistry |ссылка=https://books.google.ru/books?id=gdLk3YPZiLEC |год=2000 |издательство=[[Massachusetts Institute of Technology Press]] |страницы=153 |страниц=415 |isbn=978-262082822 |access-date=2024-01-13 |archive-date=2024-01-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240113203222/https://books.google.ru/books?id=gdLk3YPZiLEC |url-status=live }}</ref><ref>{{Книга|автор=Ian Spencer Hornsey|заглавие=A history of beer and brewing|ссылка=https://archive.org/details/historyofbeerbre0000horn/page/429|год=2003|издательство=Royal Society of Chemistry|страницы=429}}</ref><ref>{{Книга|автор=Jeanne Bendick|заглавие=Archimedes and the Door of Science|год=2011|издательство=Literary Licensing, LLC|страницы=63-64}}</ref>.

== Конструкция и принцип действия и использования ==
Обычно представляет собой поплавок из стекла, утяжеляемый дробью или [[ртуть]]ю для достижения необходимой массы. В верхней, узкой части находится [[шкала]], которая проградуирована в значениях [[Плотность|плотности]] раствора или [[Концентрация растворов|концентрации]] растворенного вещества. Плотность раствора равняется отношению массы ареометра к объёму, на который он погружается в жидкость. Соответственно, различают ареометры постоянного объёма и ареометры постоянной массы<ref name="fdic">{{книга|заглавие=Физический энциклопедический словарь |ответственный=Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик и др |место=М. |издательство=Сов. энциклопедия |год=1983 |страниц=982 |страницы=32—33 |тираж=100000}}</ref>.
[[Файл:Набор ареометров.jpg|слева|мини|Набор ареометров]]
* Для измерения плотности жидкости ареометром постоянной массы сухой и чистый ареометр помещают в сосуд с этой жидкостью так, чтобы он свободно плавал в нём. Значения плотности считывают по шкале ареометра, по нижнему краю мениска. У ареометров постоянной массы пределы измерений обычно довольно узкие, и на практике пользуются наборами поплавков.
* Для измерения ареометром постоянного объёма изменяют его массу, достигая его погружения до определённой метки. Плотность определяется по массе груза (например, гирек) и объёму вытесненной жидкости.

== Шкалы ==
[[Файл:Семипоплавковый ареометр для измерения плотности электролита автомобильных аккумуляторов.JPG|300px|thumb|Семипоплавковый ареометр для измерения [[Плотность|плотности]] [[Серная кислота|электролита]] в [[Автомобильный аккумулятор|автомобильных аккумуляторах]]|альт=|справа]]
Для практического применения ареометр градуируют в концентрации растворенного вещества, например:
* '''Спиртомер''' — в процентах алкоголя для измерения [[Крепость напитков|крепости]] напитка;
* '''Лактометр''' — в процентах жира для определения качества [[молоко|молока]];
* '''[[Солемер]]''' — для измерения солености [[раствор]]а;
* '''Сахаромер''' — при определении концентрации растворенного [[сахар]]а;

Так как плотность жидкостей сильно зависит от температуры, измерения концентрации должны проводиться при строго определенной температуре, для чего ареометр иногда снабжают [[термометр]]ом.

Различают следующие виды ареометров:
* ареометр общего назначения АОН-1, АОН-2, АОН-3, АОН-4, АОН-5;
* ареометр для молока АМ, АМТ;
* ареометр для нефтепродуктов АН, АНТ-1, АНТ-2;
* ареометр для урины АУ;
* ареометр для спирта АСП-1, АСП-2, АСП-3, АСП-Т;
* ареометр для электролита АЭ-1, АЭ-2, АЭ-3;
* ареометр для грунта АГ;
* ареометр для сахара АС-2, АС-3, АСТ-1, АСТ-2;
* ареометр для кислот АК-1, АК-2;
* ареометр-гидрометр с термометром АЭГ.

=== Шкала Боме́ ===
{{falseredirect|Шкала Боме}}
Французский химик [[Боме, Антуан|Антуа́н Боме́]] в 1768 году разработал современную конструкцию ареометра и шкалу плотности жидкостей в градусах Боме, обозначаемых как ''degrés Baumé'', ''B°'', ''Bé°'' и просто ''Baumé, Бомэ'', Боме, которые изначально были численно равны [[Концентрация смеси|концентрации]] раствора [[Поваренная соль|поваренной соли]] (хлорида натрия) в процентах по массе при {{Число|16|°C}}. Позднее шкала уточнялась и исправлялась. Шкала Боме используется на практике по сей день, но в России отменена в 1930-е гг.

Между плотностью и количеством градусов Боме существует несложная математическая зависимость, но в разных источниках приводятся разные численные коэффициенты:

<math>d = {a \over {b \pm B}}</math>, где

* знак + используется для жидкостей, менее плотных, чем вода, а знак − для жидкостей, более плотных, чем вода;
* <math>d</math>, <sup>г</sup>/<sub>см³</sub> — плотность;
* <math>a</math>, <math>b</math> — коэффициенты, равные:
** <math>a = b = 144,3</math>{{Sfn|Гинкин|1939|страницы=628}};
** <math>a = b = 145</math> для жидкостей, более плотных, чем вода и <math>a = 140,  b = 130</math> для жидкостей, менее плотных, чем вода{{Sfn|Перри|2008|страницы=1—19}};
** <math>a = b = 144</math> для жидкостей, более плотных, чем вода и <math>a = 144,  b = 134</math> для жидкостей, менее плотных, чем вода{{Sfn|Смителс|1949|страницы=41}}.

{| class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
|+Таблица для перевода между градусами Боме и удельными весами{{Sfn|Гинкин|1939|страницы=629}}
!Уд. вес при {{Число|15|°C}}, <sup>г</sup>/<sub>см³</sub>
!Градусы Боме
!Уд. вес при {{Число|15|°C}}, <sup>г</sup>/<sub>см³</sub>
!Градусы Боме
!Уд. вес при {{Число|15|°C}}, <sup>г</sup>/<sub>см³</sub>
!Градусы Боме
!Уд. вес при {{Число|15|°C}}, <sup>г</sup>/<sub>см³</sub>
!Градусы Боме
!Уд. вес при {{Число|15|°C}}, <sup>г</sup>/<sub>см³</sub>
!Градусы Боме
|-
|1,000
1,005

1,010
|0,0
0,7

1,4
|1,171
1,175

1,180
|21,0
21,4

22,0
|1,355
1,360

1,365
|37,8
38,2

38,6
|1,535
1,540

1,545
|50,3
50,6

50,9
|1,725
1,730

1,735
|60,6
60,9

61,1
|-
|1,015
1,020

1,025
|2,1
2,7

3,4
|1,185
1,190

1,195
|22,5
23,0

23,5
|1,370
1,375

1,380
|39,0
39,4

39,8
|1,550
1,555

1,560
|51,2
51,5

51,8
|1,740
1,745

1,750
|61,4
61,6

61,8
|-
|1,030
1,035

1,040
|4,1
4,7

5,4
|1,200
1,205

1,210
|24,0
24,5

25,0
|1,383
1,385

1,390
|40,0
40,1

40,5
|1,565
1,570

1,575
|52,1
52,4

52,7
|1,755
1,760

1,765
|62,1
62,3

62,5
|-
|1,045
1,050

1,055
|6,0
6,7

7,4
|1,215
1,220

1,225
|25,5
26,0

26,4
|1,395
1,400

1,405
|40,8
41,2

41,6
|1,580
1,585

1,590
|53,0
53,3

53,6
|1,770
1,775

1,780
|62,8
63,0

63,2
|-
|1,060
1,065

1,070
|8,0
8,7

9,4
|1,230
1,235

1,240
|26,9
27,4

27,9
|1,410
1,415

1,420
|42,0
42,3

42,7
|1,595
1,600

1,605
|53,9
54,1

54,4
|1,785
1,790

1,795
|62,5
63,7

64,0
|-
|1,075
1,080

1,085
|10,0
10,6

11,2
|1,245
1,250

1,255
|28,4
28,8

29,3
|1,425
1,430

1,435
|43,1
43,4

43,8
|1,610
1,615

1,620
|54,7
55,0

55,2
|1,800
1,805

1,810
|64,2
64,4

64,6
|-
|1,090
1,095

1,100
|11,9
12,4

13,0
|1,260
1,265

1,270
|29,7
30,2

30,6
|1,440
1,445

1,450
|44,1
44,4

44,8
|1,625
1,630

1,635
|55,5
55,8

56,0
|1,815
1,820

1,822
|64,8
65,0

65,1
|-
|1,105
1,110

1,115
|13,6
14,2

14,9
|1,275
1,280

1,285
|31,1
31,5

32,0
|1,455
1,460

1,465
|45,1
45,4

45,8
|1,640
1,645

1,650
|56,3
56,6

56,9
|1,824
1,826

1,828
|65,2
65,3

65,4
|-
|1,120
1,125

1,130
|15,4
16,0

16,5
|1,290
1,295

1,300
|32,4
32,8

33,3
|1,470
1,475

1,480
|46,1
46,4

46,8
|1,655
1,660

1,665
|57,1
57,4

57,7
|1,831
1,833

1,835
|65,5
65,6

65,7
|-
|1,135
1,140

1,143
|17,1
17,7

18,0
|1,305
1,310

1,315
|33,7
34,2

34,6
|1,485
1,490

1,495
|47,1
47,4

47,8
|1,670
1,675

1,680
|57,9
58,2

58,4
|1,838
1,840

1,841
|65,8
65,9

66,0
|-
|1,145
1,150

1,152
|18,3
18,8

19,0
|1,320
1,325

1,330
|35,0
35,4

35,8
|1,500
1,505

1,508
|48,1
48,4

48,5
|1,685
1,690

1,695
|58,7
58,9

59,2
|
|
|-
|1,155
1,160

1,163
|19,3
19,8

20,0
|1,333
1,335

1,340
|36,0
36,2

36,6
|1,510
1,515

1,520
|48,7
49,0

49,4
|1,700
1,705

1,710
|59,5
59,7

60,0
|
|
|-
|1,165
1,170
|20,3
20,9
|1,345
1,350
|37,0
37,4
|1,525
1,530
|49,7
50,0
|1,715
1,720
|60,2
60,4
|
|
|}

== Применение в геотехнике ==
Ареометр определяет удельный вес (или плотность) суспензии, что позволяет рассчитать процентное содержание частиц определенного эквивалентного диаметра частиц<ref>Fakhry A. Assaad, Philip Elmer LaMoreaux, Travis H. Hughes (ed.), '' Field Methods for Geologists and Hydrogeologists'', Springer Science & Business Media, 2004 {{ISBN|3540408827}}, p.299</ref>.

Ареометр нашел применение в Ареометрическом методе (англ. ''Hydrometer Method''<ref>[https://wiki.ubc.ca/Soil_Texture_-_Hydrometer_Method Энциклопедия Университета Британской Колумбии]</ref>) для определения [[Гранулометрический состав почвы|гран. состава грунта]] для нахождения содержания в грунте частиц диаметром менее 0,1 мм. Ареометрический метод основан на последовательном определении плотности суспензии грунта через определенные промежутки времени с помощью ареометра. По результатам определений рассчитывают диаметр и количество определяемых частиц по формуле или с помощью номограммы. Содержание фракций крупнее 0,1 мм определяют ситовым методом. Ареометр должен быть откалиброван для определения его истинной глубины с точки зрения показаний ареометра.

В основе этого теста лежит [[Закон Стокса]] для падающих сфер в вязкой жидкости, в котором конечная скорость падения зависит от диаметра зерен и плотности зерен во взвешенном состоянии и жидкости. Таким образом, диаметр зерна можно рассчитать, зная расстояние и время падения. В случае почвы предполагается, что частицы почвы имеют сферическую форму и имеют одинаковую удельную массу. Поэтому можно сказать, что в водной почвенной взвеси более крупные частицы оседают быстрее, чем более мелкие.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{ВТ-ЭСБЕ|Ареометр|ref=ЭСБЕ}}
* {{книга|ref=Гинкин|автор=Г. Г. Гинкин|заглавие=Справочник по радиотехнике|год=1939|издание=3-е, исправленное и дополненное|место=Москва - Ленинград|издательство=Оборонгиз}}
* {{Книга |автор=Charlotte Booth |год=2017 |заглавие=Hypatia: Mathematician, Philosopher, Myth |url=https://books.google.com/books?id=RVvdDgAAQBAJ&pg=PT57 |место=London |издательство=Fonthill Media |isbn=978-1-78155-546-0 |ref=Booth}}
* {{Статья |автор=Deakin, M. A. B. |год=1992 |department=History of Mathematics Section |заглавие=Hypatia of Alexandria |url=http://www.qedcat.com/function/16.1short.pdf |страницы=17–22 |издание=Function |том=16 |выпуск=1 |ref=Deakin}}
* {{Книга |автор=Deakin, Michael A. B. |год=2007 |заглавие=Hypatia of Alexandria: Mathematician and Martyr |url=https://books.google.com/books?id=P6X1DJ7UIb4C&pg=PA135 |место=Amherst, NY |издательство=Prometheus Books |isbn=978-1-59102-520-7 |ref=Deakin}}
* {{книга|ref=Перри|автор=Perry|заглавие=Perry's Chemical Engineers' Handbook|год=2008|издание=8-е|место=|издательство=McGraw-Hill|isbn=978-0-07-142294-9}}
* {{книга|ref=Смителс|автор=Smithells, Colin J. and Al.|заглавие=Metals Reference Book|год=1949|издание=|место=London|издательство=Butterworths Scientific Publications|isbn=}}
* {{Книга |автор=Jonathan Theodore |год=2016 |заглавие=The Modern Cultural Myth of the Decline and Fall of the Roman Empire |url=https://books.google.com/books?id=3QPWDAAAQBAJ&pg=PA183 |место=Manchester, England |издательство=Palgrave, Macmillan |isbn=978-1-137-56997-4 |ref=Theodore}}


{{Внешние ссылки}}
{{Родственные проекты|Викицитатник=ареометр}}

{{Химическая лаборатория}}

[[Категория:Измерительные приборы]]