Главная › Новости

Определение удельного веса (плотности) жидкостей

Опубликовано: 05.09.2018

Физика 15. Масса и вес тела — Академия занимательных наук

1. Почему при анализе темноокрашенных жидкостей отсчет ведут по верхнему мениску?

2. Почему шейка ареометра при отсчете должна быть сухой?

3. Какая стандартная температура принята в нашей стране при определении ареометром удельного веса растворов?

Задание. Определить содержание сухих веществ в фруктовом соке ареометром по удельному весу.

При оценке качества соков, экстрактов, сиропов, повидла, соленых и квашеных продуктов часто определяют удельный вес растворов и по нему содержание (концентрацию) растворенных веществ. Наиболее простым и быстрым способом определения удельного веса жидкостей является ареометрический.

а) Определение удельного веса ареометром

Принцип метода. Определение плотности жидкостей ареометром основано на известном гидростатическом законе Архимеда.

Ареометр, погруженный в жидкость, придет в равновесие (будет плавать) тогда, когда его масса будет равна массе вытесненной им жидкости. При этом условии степень погружения ареометра зависит только от плотности испытуемой жидкости. С увеличением плотности жидкости глубина погружения в нее ареометра уменьшается, и наоборот. По градуированной шкале ареометра в месте соприкосновения ее с испытуемой жидкостью отсчитывают величину плотности этой жидкости.

Устройство ареометров. Ареометр представляет собой стеклянный сосуд цилиндрической формы, запаянный с обоих концов. В верхней части прибор имеет узкую шейку со, шкалой, а внизу шарик, наполненный ртутью или дробью. Ареометром, градуированным по удельному весу, можно определить удельный вес любого раствора и по соответствующим таблицам - концентрацию растворимых веществ.

Шкала ареометров для определения содержания определенного вещества градуирована не по удельному весу, а по концентрации основного компонента, например, сахара (сахариметры для сиропов), спирта (спиртомеры для растворов спирта) и т. д. Есть такие ареометры, шкала которых градуирована в условных единицах (например, ареометр Бомэ).

Градуировку ареометров чаще всего производят при 20° по отношению к удельному весу воды при 4°. В этих случаях как ареометры, так и соответствующие таблицы помечаются обозначением d20:4. При температуре воды 20° удельный вес обозначают символом d Удельный вес жидкости d20:20 будет больше d20:4. Для перевода значения плотности d20:4 в d20:4 и наоборот применяют формулы d20:20 =d20:4 • 1,00177 и d20:4=d20:4 • 0,99823.

Ход определения и вычисление результатов. Исследуемую жидкость наливают в цилиндр, диаметр которого должен быть в 2-3 раза больше утолщенной части ареометра. Цилиндр наполняют на 2/3 его объема, наливая жидкость по стенке, чтобы избежать вспенивания. Измеряют температуру исследуемой жидкости, цилиндр ставят на ровную поверхность. Сухой и чистый ареометр осторожно опускают в цилиндр, держа за верхний конец шейки до тех пор, пока пальцы почувствуют, что ареометр больше не погружается.

Ареометр не должен касаться стенок и шейка его над уровнем жидкости должна оставаться сухой. После того, как ареометр примет устойчивое положение, на шкале делают отсчет по нижнему мениску поверхности жидкости в цилиндре. Глаз наблюдателя должен находиться на одном уровне с поверхностью жидкости в цилиндре.

При анализе темноокрашенных жидкостей показания ареометра отсчитывают по верхнему мениску и вводят затем поправку, прибавляя к полученной величине 0,0002.

Удельный вес (плотность) определяют при той температуре, при которой отградуирован ареометр. Точность определения зависит не только от соблюдения условий, но и градуировки шкалы ареометра. В наборе из семи ареометров шкала удельных весов у шести ареометров от 1 до 1,84 с наименьшим делением 0,001, а седьмого - со шкалой от 0,65 до 1 с наименьшим делением 0,005.

Набор из 17 ареометров имеет шкалы удельных весов от 0,65 до 1,84 с наименьшим делением 0,0001.

Для перехода от условных градусов ареометров Бомэ к удельному весу используют формулу

d=с:(с-n),

где с - постоянная (модуль) шкалы Бомэ, равна 144,3;

n - число градусов по шкале Бомэ.

Показания ареометра могут быть переведены на процентное содержание сухих веществ по соответствующим таблицам.

Оборудование и материалы. Стеклянный цилиндр. Воронка. Термометр. Набор ареометров. Солевой раствор. Фруктовый сок.

б) Определение удельного веса жидкостей пикнометром

Более точно, чем ареометром, удельный вес можно определить пикнометром. Поэтому при анализах фруктовых соков и экстрактов, результаты которых являются спорными, применяют пикнометр.

Пикнометр представляет собой тонкостенный стеклянный сосуд, откалиброванный на емкость от 2 до 50 мл.

Ход определения и вычисление результатов. Вначале проводят калибровку пикнометра. Чистый сухой пикнометр взвешивают с точностью до 0,0001 г, наполняют дистиллированной водой немного выше метки и помещают на 20-30 мин. в ванну с температурой 20° С. При этой температуре пикнометр выдерживают до тех пор, пока уровень мениска не перестанет изменяться (около 20-30 мм). Объем воды доводят до метки по верхнему мениску, при этом излишек воды удаляют фильтровальной бумагой. Затем пикнометр вынимают из ванны и вытирают фильтровальной бумагой снаружи и горлышко изнутри. Выдержав пикнометр несколько минут около весов, его взвешивают с точностью до 0,0001 г.

Водное число пикнометра (массу дистиллированной воды в пикнометре) устанавливают на основании результатов двух-трех параллельных определений, расхождения между ними не должны составлять более 0,001 г.

Затем воду выливают, пикнометр сушат в сушильном шкафу при температуре 60-80°, охлаждают до комнатной температуры, наполняют исследуемой жидкостью и в дальнейшем поступают так же, как и при определении водного числа пикнометра.

Удельный вес испытуемой жидкости вычисляют по формуле

х = (с-а) : (b-а)

где с - масса (вес) пикнометра с исследуемым раствором, г;

а - масса (вес) пустого пикнометра, г;

b - масса (вес) пикнометра с водой (1).

Затем по таблице находят содержание сухих веществ.

При определении плотности вязких жидкостей применяют пикнометры с капиллярами.