Понятие «ареометр» для обычного человека непонятно. Однако, большинство людей знают о существовании спиртометра.
Поэтому открою тайну — спиртометр это такой ареометр, который проградуирован для плотностей спирта.
Ареометр — вещь, на первый взгляд, не сильно нужная. Но если мы даже в быту, бывает, его используем, то что говорить о попаданце с его производством?…
По устройству вещь просто феноменально простая.
Это просто трубка с утяжелителем с одной стороны. Она опускается плавать в жидкость. Благодаря закону Архимеда глубина ее погружения зависит от плотности жидкости. Остается только проградуировать стержень.
Сейчас такая штука делается из стекла и шкала находится внутри. Однако, быть стеклянным ему совершенно не нужно. Можно взять тростниковую палочку и плотно заткнуть ее тяжелым камешком с одной стороны. А потом — банально проградуировать по палочке.
Конечно, это крайность и в производстве неудобна. Хотя бы потому, что на тростинку будет налипать грязь, ломающая калибровку. Как я понимаю, стеклянными эти приборы любят делать именно потому, что грязь легко смыть без остатка.
Поэтому если вы оказались в настолько древнем времени, что нет даже стеклодувного производства (причем любого, оптическое стекло не нужно), рекомендую обратить внимание на керамику. Хотя так же придется повозиться, тонкостенная керамика штука не простая, к тому же материал должен быть гладкий (ангоб или фарфор), с которым будет проблема — разрисовать шкалу на них сложно, разве что нарисовать еще до обжига, а калибровать девайс не рисованием меток, а подсыпанием груза.
Естественно, такая штука была придумана совсем не в Новое Время. Изобретение ареометра приписывают Гипатии Александрийской, которую растерзали в 415-м году христианские фанатики. Но изобретения Гипатии были намертво забыты, они всплыли только у арабов — в 11-м веке ареометр вспоминал Аль-Бируни, а потом в 12-м — Абдуррахман аль-Хазини. Ну и, конечно же, про ареометр опять все забыли. Вплоть до 18-го века, когда его опять начал использовать Жак Александр Сезар Шарль (все помним, что монгольфьер, наполненный водородом, называли шарльер?).
Итак, времени для внедрения у попаданца море.
Вопрос один — а зачем он нужен-то??
Ну, во-первых (судя по романам) попаданца явно тянет на создание перегонного куба (наш человек). А определять крепость сырья на глаз невозможно, а на вкус тяжело. Собственно, что такое спиртометр объяснять незачем, важность прибора наши люди осознают.
Но ареометр будет применяться в очень и очень многих местах.
Если вы решили перегонять в кубе не спирт, а нефть — опять-таки ареометр позволит хотя бы отличать керосин от солярки.
Если вы в Древнем Египте замутили гальваническую батарею — он вам поможет в определении плотности электролита (то есть — насколько она рабочая).
Если же у вас производство кислот — то ареометр поможет определить насколько они концентрированы.
Если вы занимаетесь дублением кожи, то ариометр называется баркометр и определяет плотность дубильных растворов.
В медицине ареометр называется уринометром и им измеряют плотность мочи.
Да даже если у вас банально молочная ферма — то ареометр в образе лактометра поможет определить количество жира в молоке! И, кстати — если вы решили внедрять производство сухого молока и нужно определить насколько вы его обезжирили перед высушиванием, то опять — ареометр вам в помощь.
Наверное, я даже не вспомню всех случаев, когда он применяется…
Всегда называли урометр, а не уринометр. Уринометр — это позднейшее извращение, калька с буржуйского.
Допустим, первая точка градуировки известна — 1,000 это дистиллированная вода. А дальше как? Если через известные концентрации растворов, так их помнить нужно, да и вещества должны быть хотя бы чда, чтобы получить плюс-минус трамвайная остановка.
Или нужно иметь точные весы и хоть какой-то метрический разновес. Иначе не взлетит. Про весы статья есть?
>Допустим, первая точка градуировки известна — 1,000 это дистиллированная вода. А дальше как? Если через известные концентрации растворов, так их помнить нужно, да и вещества должны быть хотя бы чда, чтобы получить плюс-минус трамвайная остановка.
Форма известна, вот и считайте объём. Где объём в два раза больше? Это 0,5. А где в два раза меньше? Это 2.
Но со второй половиной могу согласиться, если мерить в попугаях и основываясь на опыте, то ареометр хоть сориентироваться позволит, где что и достаточного ли удельного веса раствор.
Кстати, имея микроскоп, урометр, хотя бы ручную центрифугу и несколько простейших веществ раствор едкого натра, уксусную кислоту и спирт, лечение можно неплохо продвинуть.
*Допустим, первая точка градуировки известна — 1,000 это дистиллированная вода. А дальше как?*
гнать спирт несколько раз до постоянного показания ареометра. Это будет плотность 96% спирта (лень искать)
И кто тут вспомнит плотность спирта по памяти? 🙂 И 96% спирт в кустарных условиях сделать не так просто.
Я бы просто сделал 10, 20, 30% ые водяные растворы соли для калибровки.
*И кто тут вспомнит плотность спирта по памяти? *
мало гоним, мало пьем…
Я помню по памяти плотность метанола при 20°С — 0,791. Но метанол получить посложнее будет.
А как попаданец запомнит таблицу плотностей растворов солей?
ИМХО насыщенный раствор, уже тут предложенный — лучший выход
>> А как попаданец запомнит таблицу плотностей растворов солей?
Задача.
Имеется котелок с 10 кружками чистой воды.
Туда добавляется соль с весом, равным весу одной кружки воды и .
Псле этого объем воды в котелке становится 10.34 кружки(цифра из головы).
Найдите плотность получившегося 10% солевого раствора.
*Найдите плотность получившегося 10% солевого раствора.*
Тогда проще в попугаях, ибо — какая разница, была бы шкала, градуированная в «кружках соли на котелок воды». Кстати, просветился в Гугле — есть еще ареометры постоянного объема, там деление всего одно, а плотность определяется по массе гирек, необходимых для погружения ареометра до метки. Опять приходим к эталону массы — зато не надо калибровать по жидкостям
Да, и плотность ртути 13.6 г/см3
Ни калибровке спиртометра, ни урометра ртуть не поможет.
Единственный выход, который я вижу — твердо запомнить плотность насыщенного раствора натрия хлорида (1,197, если что, при 20° C), добыть его легко, а вполне прилично очистить можно перекристаллизацией.
Всегда было интересно: «как на коленке можно получить относительно точную систему измерения?»
Но тут хоть есть точка отсчета, хотя и она относительная.
Плотность дистиллированной воды при какой температуре, при каком атмосферном давлении, какая гравитационная составляющая и еще много «какие».
Т.е. для любых измерений и стандартизации необходимо необходима точка отсчета, и от этого создавать новые таблицы расчетов. Разве что у попаданца при себе будут все эталоны, да и то, вопрос во внешних факторах, типа гравитации и ЭМ поля могут сильно влиять.
Так что единственное что может предложить попаданец, это методики и зависимости, если он их конечно знает.
«Относительно точная» — не метрологический термин. Какую точность Вы хотите получить?
По сути статьи: если ареометр ещё не вошёл в широкое употребление, то и требования к точности процесса мягко говоря, не строгие. Если же востребованы высокие степени очистки и тонкие химпроцессы, то состояние измерительной техники заведомо позволит отградуировать ареометр до такой же точности, что и остальные средства измерения.
То есть — сначала мерить в попугаях, а потом увеличивать точность, создавая собственную систему?
Так тут уже раньше были срачи из серии — «все знания попаданца, из головы ли, из книжек ли в смартфоне, привязаны к метрической системе».
Какие «попугаи»? Какая «собственная система»? Вам не нравится что меч Его Величества Генриха Учёного имеет длину ровно в один ярд и весит ровно четыре фунта?
Вы против Короля?
Знания как привязываются, так и отвязываются. Знания — не набор цифр, а модель взаимосвязей. Два десятка значимых констант, из которых средний человек знает наизусть хорошо если 3-4, перезапоминаются за неделю. Плёвая задача для того, кто по работе должен постоянно держать в голове системы СГС, СИ и ANSI. Или помнить как будет выглядеть страничка, свёрстанная в пунктах Adobe при переходе к типографским пунктам, и сколько это будет в милиметрах.
>при каком атмосферном давлении, какая гравитационная составляющая и еще много «какие».
Сжимаемость воды воды меньше, чем погрешность, вносимая при чтении показаний из-за ширины метки, или из-за кривизны поверхности воды.
>Плёвая задача для того, кто по работе должен постоянно держать в голове системы СГС, СИ и ANSI.
Я таблицу умножения не помню, тем более СГС, или хоть один стандарт ANSI. А в СИ запоминать прост нечего, так как она полностью построена ровно на двух коэффициентах: 1 и 1000. Ну да, коэффициенты в законе Кулона, в законе всемирного тяготения, в силе притяжения двух поводов длиной 1 м на расстоянии 1 м и с током 1 А не единичны. Вот только они ни какого отношения к единице силы не имеют.
Градуировка ареометра — тривиальная процедура. Вспоминаем что именно он меряет, и изготавливаем эталоны in situ:
1. Берём эталонные весы, устанавливаем на одну сторону коромысла эталон ёмкости, уравновешиваем.
2. Наполняем эталон ёмкости жидкостью, например водой.
3. Взвешиваем, вычисляем плотность жидкости.
4. Вносим в ёмкость градуируемый ареометр, отмечаем на нём первую точку.
5. Извлекаем ареометр, растворяем в жидкости навеску тяжёлой соли, например уксуснокислого свинца («свинцового сахара»).
6. Далее, пока не надоест, в цикле повторяем пп.3-5.
Если нужна точность выше бытовой, каждое наблюдение нужно производить не менее 5 раз, обрабатывая результаты по методике для многократных равноточных измерений. Эта методика доступна только специальнообученным инженерам, так что среднему попаданцу не светит создание эталона точнее 2-3%.
(Практика показывает, что можно быть доктором математики, академиком, учёным с мировым именем и не понимать разницы между априорной и апостериорной вероятностями. У среднего технаря всё ещё печальнее, а гуманитарии пролетают без шансов).
Но он будет проградуирован в сепульках, если нет эталона массы. Хотя для многих практических задач этого достаточно.
Эталоны массы и длины появляются в любом государстве как только появляется торговля и рынок. И даже раньше государства, в развитых сельскохозяйственных общинах.
Если есть эталон, попаданец будет вынужден его использовать. Если эталона нет — попаданец вправе его установить сам.
Только так.
Если связываться с эталонами массы и длины, мы вносим дополнительную погрешность в градуировку, по сравнению, к примеру, с водой и насыщенным раствором хлорида натрия.
Правда, есть один нюанс: «межлабораторные» отклонения в процедурах очистки хлорида натрия и приготовления его насыщенного раствора могут с лихвой покрыть погрешность, вносимую эталонами массы и длины. Впрочем, в таком случае надо будет учреждать метрологическую службу.
Если же ареометр градуируется в пределах лаборатории и применяется там же, так хоть в попугаях — лишь бы в лаборатории была хорошая повторяемость.
Если связываться с эталонами массы и длины, мы вносим дополнительную погрешность в градуировку
Тем не менее именно так устроены все эталоны для производных величин — через эталоны основных величин. Чтобы понять, что при этом погрешность минимальна, нужно как минимум прослушать месячный курс основ метрологии, причём поверх институтского курса теории вероятности. Просто поверьте.
>Если связываться с эталонами массы и длины, мы вносим дополнительную погрешность в градуировку, по сравнению, к примеру, с водой и насыщенным раствором хлорида натрия.
Нет.
1. Плотности воды и рассола известны из измерений. А значит погрешности в них уже вошли.
2. Плотность — в любом случае величина, производная от производной.
3. А зачем Вам плотность, кроме как для расчёта массы, объёма, или концентрации?
4. Табличные плотности даны для определённых условий. И основываясь при разметке на них Вы внесёте ещё и погрешности измерения давления и температуры.
5. Кроме того, туда войдут ещё и погрешности очистки, так как плотность любой среды зависит от её состава.
>Впрочем, в таком случае надо будет учреждать метрологическую службу.
Если дошло до измерительных приборов, то не то что метрологическая служба на отдельном предприятии, а палата мер и весов должна уже быть. Вопрос в том, будет ли она, подобно парижской в нашем мире, ведать эталонами на всей планете, или только в одной стране.
>Эталоны массы и длины появляются в любом государстве как только появляется торговля и рынок.
Локти, пальцы и семена. Классные эталоны!
> каждое наблюдение нужно производить не менее 5 раз, обрабатывая результаты по методике для многократных равноточных измерений. Эта методика доступна только специальнообученным инженерам,
А ничего, что её уже применяет каждый первокурсник на каждой лабораторной по физике?
>доступна только специальнообученным инженерам, так что среднему попаданцу не светит создание эталона точнее 2-3%.
А ничего, что инженерная точность 5%?
>(Практика показывает, что можно быть доктором математики, академиком, учёным с мировым именем и не понимать разницы между априорной и апостериорной вероятностями.
Нельзя.
Ох, что же всех пробивает на точность то? Вам шашечки или ехать? Самогонку давно гнали? Спиртометром проверяли? Или органолептически? Или старинным методом поджигания продукта в ложке?
Куча приборов имеет градуировку «слабо — в самый раз — сильно», и этого достаточно для контролирования процесса.
Простой пример из практики — ВАЗ 2107 имеет на борту вольтметр. Там, если мне не изменяет мой склероз три зоны: белая — низкое напряжение, зеленая — нормальное напряжение, красная — высокое напряжение. Информативно? Весьма. Только большинство автомобилей не имеют и этого. Есть лампочка зарядки, если она не горит, значит генератор работает…
Кстати, ареометр есть в автомобилях тоже. Многие современные аккумуляторы снабжены глазком. Глазок зеленый — все в порядке, глазок черный — бобик сдох, в смысле аккумулятор разряжен. Простейший ареометр, измеряющий плотность электролита в одной банке… Которых шесть. И ничо, все работает, все довольны. Просто потому что не нужно определять плотность электролита с точностью 0.006.
Вам что, водка нужна? Дистиллируйте воду (у вас же есть перегонный куб?). Перегоните несколько раз спирт. Удалите связанную спиртом воду при помощи негашеной извести. Отмерьте 60 объемных частей воды и 40 объемных частей спирта. Охладите (нагрейте) до 20 цельсиев (необязательно, придумайте свою температуру). Запустите ареометр. Отметьте на нем точку. Всё!
Ах, вам требуется по массе? Хорошо, ОТВЕСЬТЕ 60 частей воды и 40 спирта.
Вообще, конечно, ареометр прибор весьма полезный, но попробуйте им измерить плотность сыпучих или твердых тел.
Позволю себе напомнить, что плотность это масса деленная на объем. Взъвесьте тело, измерьте его объем. Поделите. ПолучИте, что плотность «7.64554858 длины меча кубических на 18.1436948 веса меча». Градуируйте.
>Кстати, ареометр есть в автомобилях тоже. Многие современные аккумуляторы снабжены глазком. Глазок зеленый — все в порядке, глазок черный — бобик сдох, в смысле аккумулятор разряжен.
А с какого перепугу заряд аккумулятора вдруг связан в плотностью электролита? «Дохлый» по пластинам и электролиту аккумулятор не держит заряд, а не разряжен. Разряженный можно зарядить и он снова будет заряжен, «дохлый» заряженым уже не станет, кроме как не на долго.
>Позволю себе напомнить, что плотность это масса деленная на объем. Взъвесьте тело, измерьте его объем. Поделите. ПолучИте, что плотность «7.64554858 длины меча кубических на 18.1436948 веса меча». Градуируйте.
7.64554858 длины меча кубических на 18.1436948 веса меча — это скорей разреженность, то есть удельный объём на единицу массы, а не наоборот. В плотности объём в знаменателе.
>>Хотя бы потому, что на тростинку будет налипать грязь, ломающая калибровку.
Главная проблема — тростинка мгновенно впитывает воду и показания деревянного ареометра будут сильно зависить от времени нахождения в воде и погодных условий.
Материал из которого сделан ареометр не должен впитывать жидкости.
Лак спасет отца русской самогонной промышленности! Пара слоев и никакого впитывания влаги!
Канифоль+ скипидар например…
Или воском/парафином покрыть.
Из мемуаров летчика Водопьянова. Здесь и насчет точности, и насчет конструкции, и насчет впитывания: «Как-то раз наш самолёт попал в очень плохую погоду, пришлось набирать большую высоту, а в одном месте обходить циклон. На это ушло много времени и горючего. Пришлось залететь на остров Большой Шантар, где была авиационная база. Но оказалось, что заправить бензин я не могу. И вот почему. Различные авиационные моторы работают на разных сортах горючего. Не зная, какой самолёт будет летать на разведках, на базе предусмотрительно заготовили целых три сорта горючего. К моим услугам был бакинский бензин второго сорта, грозненский первого сорта и бензол.
Но кладовщик, не входивший в такие тонкости, взял да свалил все бочки в кучу. Никаких наклеек на них не было, и ни одна живая душа не могла после этого разобраться, где какой сорт бензина.
Для того чтобы выяснить это, нужен был пустяковый прибор, определяющий плотность жидкости, — ареометр. А ареометра не было.
Что делать?
Не ждать же, пока привезут ареометр! Мы стали ломать голову и додумались вот до чего. Я выстругал обыкновенную деревянную палочку, сделал на ней химическим карандашом несколько делений и вбил в конец маленький гвоздик. Затем смочил её в бензине, чтобы она больше не насыщалась и имела постоянный вес.
Зная, что грозненский бензин легче бакинского, а самый тяжёлый — бензол, я при помощи самодельного ареометра приступил к определению сортов горючего. Когда палочка попала в грозненский бензин, она утонула почти вся. В бакинском она погрузилась только до половины. А в бензоле плавала с большим наклоном.
Таким образом были выбраны нужные бочки и машина заправлена.»
Кстати, на месте попаданца, я бы согнал всех этих фанатиков в одно место и слегка перебил.
Чтобы народ не мутили, ресурсы не расходовали? Или зачем?
>Понятие «ареометр» для обычного человека непонятно. Однако, большинство людей знают о существовании спиртометра.
Поэтому открою тайну — спиртометр это такой ареометр, который проградуирован для плотностей спирта.
Спирт не имеет какой то специфической плотности. Измерили плотность спирта, получилось столь ко то. Теперь бросаем прибор в керосин, он что то покажет. Надо ли пересчитывать? Нет. То, что показал ареометр — это плотность керосина. Поэтому нельзя проградуировать что то в плотностях именно спирта. А спиртометр градуируется в концентрациях спирта. Не в плотностях.
Кстати, об ареометре я узнал ещё в 4-м классе из школьного учебника, а о спиртометре — в 9-м, да и то случайно, когда дед спиртометром мерил плотность аккумуляторного электролита. В школе учились все, а со способным через плотность пересчитать самогон в кислоту дедом повезло очень не многим. А по прямому назначению…. Кто, кроме сотрудников водочных заводов, вообще станет затевать измерение плотности раствора спирта? 40% ваще то выбраны потому, что при этой концентрации масса спирта на единицу объёма тары максимальна, соответственно можно экономить при дальней перевозке бутылок, что хорошо для продажи водки по всей стране. А самогонщику какая разница? Он и 50 выпьет. Ну в крайнем случае можно взвесить тару вместе с пакостью и вычислить по известному объёму тары.