Ареометр показывает плотность жидкости по глубине погружения стеклянного поплавка. В более плотной жидкости один и тот же прибор всплывает выше, в менее плотной — погружается глубже. Но шкала может показывать и концентрацию: например, у спиртометра она рассчитана на смесь спирта с водой. Чтобы получить осмысленный результат, нужно выбрать подходящий тип прибора, дать ему свободно плавать и правильно снять отсчёт с учётом температуры.
Устройство и принцип работы ареометра
У стеклянного ареометра есть расширенный корпус с балластом внизу и узкий стержень со шкалой. Балласт удерживает прибор вертикально; шкалу читают там, где поверхность жидкости пересекает стержень. У моделей со встроенным термометром дополнительно измеряют температуру пробы.
Принцип работы основан на законе Архимеда: свободно плавающий прибор вытесняет жидкость, вес которой уравновешивает его собственный вес. Масса ареометра при измерении постоянна. Поэтому в менее плотной жидкости для равновесия приходится вытеснить больший объём — корпус погружается глубже. Узкий стержень позволяет заметить небольшое изменение глубины по шкале.
Касание стенки или дна нарушает свободное плавание, а пузырьки на корпусе меняют условия измерения. Поэтому измеряют в сосуде достаточной высоты и ширины, после прекращения колебаний прибора. Это объясняет требования к установке, а не заменяет рабочую методику.
Что измеряют разные виды ареометров
ГОСТ 18481-81 охватывает стеклянные ареометры для плотности, относительной плотности и концентрации в двухкомпонентных растворах. Сначала проверяют назначение и единицы шкалы, затем диапазон: похожие стеклянные приборы могут отвечать на разные вопросы.
| Прибор | Для чего применяют | Что нельзя смешивать |
|---|---|---|
| АОН | Плотность жидкостей в пределах шкалы | Плотность и процентное содержание вещества |
| АН, АНТ-1, АНТ-2 | Плотность нефти и нефтепродуктов | Измеренную плотность и плотность, приведённую к стандартной температуре |
| АСП | Объёмная доля спирта в спиртоводной смеси | Спиртоводную смесь и напиток с сахаром или другими добавками |
Например, показание спиртометра в сладком настое нельзя напрямую считать крепостью: растворённый сахар тоже влияет на плотность. Для выбора поддиапазона и конкретной задачи доступны ареометры АОН и ареометры для нефтепродуктов.
Что нужно перед замером
Цилиндр. Мерный цилиндр по ГОСТ 1770-74, исполнение 1 или 2. Диаметр и высоту подбирают так, чтобы ареометр свободно плавал, не касался стенок и дна, а шкала оставалась читаемой. Для длинных ареометров нужен более высокий цилиндр; конкретный объём сверяют с длиной прибора и методикой.
Объём пробы. Минимум такой, чтобы ареометр плавал свободно, не касаясь дна и стенок, а шкала оставалась читаемой. Конкретный объём зависит от длины ареометра, цилиндра и требований методики.
Температура пробы. Её задают методика, паспорт ареометра и документ на продукт. Для нефтепродуктов порядок температурного пересчёта проверяют по ГОСТ 3900-2022, ГОСТ 8.599-2010 или другой применяемой процедуре.
Ареометр. Визуально осмотреть: целостность корпуса, отсутствие пузырей воздуха на шкале внутри, читаемость надписи. Протереть сухой тканью — особенно нижнюю половину и резервуар. Для АНТ-1 и АНТ-2 проверить целостность встроенного термометра, отсутствие разрыва столбика термометрической жидкости.
Правильное погружение
Порядок погружения задаёт методика и паспорт прибора. В процедуре фиксируют требования к свободному плаванию ареометра, отсутствию касания стенок и дна, а также к состоянию поверхности стекла и пробы перед отсчётом.
Время стабилизации, допустимые движения прибора и способ удаления пузырьков берут из методики. Приёмы ускорения отсчёта применяют только если они описаны в процедуре.
Перед снятием показания проверяют, что ареометр не касается стенок цилиндра. Если ареометр смещается к стенке, способ корректировки выбирают по методике и процедуре безопасности, не касаясь рабочих поверхностей руками.
Снятие показания
Глаз — на уровне свободной поверхности жидкости, перпендикулярно шкале. Не через стенку цилиндра под углом, не сверху и не снизу: параллакс легко даёт заметное расхождение с контрольным отсчётом.
Отсчёт для прозрачных жидкостей выполняют по правилу, указанному в методике; если документ задаёт нижнюю касательную мениска, ориентируются на неё.
Для тёмных и непрозрачных жидкостей (нефть, мазут, тёмное масло) отсчёт ведётся по правилу, указанному в методике. В ГОСТ 3900-2022 для непрозрачных нефтепродуктов предусмотрен отсчёт по верхнему краю мениска с введением поправки; величину поправки берут из таблицы, а не оценивают на глаз.
Температуру фиксируют способом, предусмотренным методикой: по встроенному термометру, если он допускается, или отдельным термометром подходящего типа.
Температурные поправки
Плотность жидкости меняется с температурой. Опорная температура указана на шкале или в паспорте прибора, а необходимость пересчёта задаёт методика.
Для нефтепродуктов — по таблицам ГОСТ 8.599-2010 «ГСИ. Плотность нефти. Таблицы пересчёта плотности и объёма нефти к условиям измерения». Входы в таблицу: измеренная плотность, измеренная температура. Выход: плотность при 15 или 20 °C.
Для нефтепродуктов не используют одну универсальную поправку на градус: пересчёт зависит от измеренной плотности, температуры и группы продукта. Рабочий источник — таблицы стандарта или расчётная процедура, закреплённая в лаборатории.
Для водных растворов кислот, солей, сахара — по специализированным таблицам и методикам на конкретный раствор.
Для спирта и спиртоводных смесей — по таблицам, указанным в применяемой методике, например ГОСТ Р 51652-2000 или ГОСТ 3639-79 для соответствующих задач.
Поправку “по памяти” не используют: разные вещества имеют разные температурные зависимости, а источник поправок указывают в процедуре.
Частые ошибки
Показания снимают сразу после погружения. Выдержку до равновесия задают методика и температура пробы; слишком ранний отсчёт может попасть на колебание прибора.
Меряют плотность в неподходящем сосуде. Тип и объём сосуда сверяют по методике и паспорту прибора, чтобы подтвердить свободное плавание ареометра и допустимый порядок отсчёта.
Не сверяют опорную температуру градуировки. Ареометр может быть с «ОВ 15» или «ОВ 20» — это разные градуировки. Пересчёт выполняют к той опорной температуре, которая требуется методикой и соответствует шкале прибора.
Меряют тёмный продукт и не вводят поправку на верхний мениск. Для непрозрачных проб порядок отсчёта и поправку берут из методики; иначе результат не будет сопоставим с контрольным измерением.
Берут ареометр с неверным диапазоном. Если плотность пробы близка к границе диапазона, шкала может не доходить до уровня жидкости или прибор может тонуть. До замера оценивают ожидаемую плотность и берут прибор с подходящим поддиапазоном и запасом, который принят в методике или лабораторной процедуре.
Моют ареометр горячей водой. Резкий температурный перепад может повредить стекло. Режим мойки, растворитель и сушку задают по паспорту прибора, природе пробы и внутренней процедуре лаборатории.
Хранят без защиты от механического контакта. Порядок хранения берут из паспорта: важны футляр, защита шкалы и исключение ударов между приборами.
Правила хранения
После каждой работы ареометр очищают и высушивают по паспорту прибора, природе пробы и внутренней процедуре лаборатории. Остаток жидкости на стекле меняет массу и смачивание при следующем замере, поэтому способ промывки и растворитель выбирают не по привычке, а по совместимости с пробой и стеклом.
Хранение задают паспорт поставки и внутренняя процедура. В ней фиксируют защиту шкалы и порядок размещения стеклянных приборов без механического контакта.
В длительном хранении ареометры держат в закрытом шкафу или футляре, без прямого света и механического контакта со стеклом соседних приборов.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли работать ареометром без термометра? Только если методика допускает отдельный способ контроля температуры и он документально подтверждён. Без температуры нельзя корректно выполнить пересчёт там, где он требуется.
Нужно ли ополаскивать ареометр каждый раз пробой? Промывку, ополаскивание пробой и сушку задают методика, паспорт прибора и процедура безопасности. Самостоятельно добавлять операцию в отчётную методику нельзя.
Почему результат у двух лаборантов разный? Чаще всего — разница в отсчёте по мениску и параллакс. Второй источник — температура: если между замерами проба нагрелась или остыла, показания уже нельзя сравнивать без пересчёта. Третий — остатки предыдущей пробы на ареометре.
Что делать, если ареометр смещается к стенке цилиндра? Проверить чистоту цилиндра и ареометра, объём пробы, диаметр сосуда и порядок корректировки по методике. Рабочих поверхностей не касаются руками.
При каких температурах ареометр вообще работает? Рабочий температурный диапазон берут из паспорта конкретного ареометра и методики измерений. Шкала откалибрована на одну опорную температуру, а пересчёт далеко от неё может дать накопленную погрешность больше паспортной. Для очень низких или очень высоких температур нужен специальный ареометр с подходящей градуировкой и документами.
Как долго ареометр «выходит на режим» после опускания? Выдержку до отсчёта задаёт методика или внутренняя процедура: она зависит от температуры пробы, размера прибора и требований к результату. Если проба заметно горячее или холоднее окружающего воздуха, порядок температурного выравнивания берут из документа анализа.
Заказ и доставка
Ареометры АН, АНТ-1, АНТ-2, АМ, АМТ, АСП, АС и другие — в каталоге ареометров Стимула, по направлениям от нефтепродуктов до ареометров общего назначения АОН. ГОСТ, паспорт, поверку и комплект документов сверяют по конкретному исполнению и заказу. Стимул поставляет лабораторные приборы с 2005 года, безналичный расчёт со счётом на юрлицо и ИП.
Как выбрать прибор между АН, АНТ-1 и АНТ-2 под конкретный нефтепродукт — в статье Ареометр АН, АНТ-1 и АНТ-2: как выбрать под нефтепродукт.
