Τι είναι το Υδρόμετρο;

Το υδρόμετρο είναι ένα επιστημονικό όργανο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση τόσο του ειδικού βάρους όσο και της πυκνότητας ενός υγρού, με βάση την αρχή της άνωσης του Αρχιμήδη. Αποτελείται από μια σφραγισμένη γυάλινη λάμπα με ένα μακρύ λεπτό σωλήνα συνδεδεμένο στο ένα άκρο και ζυγίζεται με υδράργυρο ή μόλυβδο κάτω από τη λάμπα, ώστε να μπορεί να επιπλέει όρθια. Το τμήμα του σωλήνα επισημαίνεται με μια ζυγαριά, ώστε όταν τοποθετείται σε ένα υγρό, να φαίνεται το μετρούμενο ειδικό βάρος. Το όργανο είναι τυπικά βαθμονομημένο για χρήση με υγρό σε συγκεκριμένη θερμοκρασία και η κλίμακα σε αυτό μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τη χρήση για την οποία προορίζεται.

Η αρχή της άνωσης του Αρχιμήδη δηλώνει ότι ένα αντικείμενο που επιπλέει σε υγρό ανυψώνεται με δύναμη ίση με το βάρος του υγρού που μετατοπίζεται από το αντικείμενο. Αυτό σημαίνει ότι όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα, τόσο περισσότερο το υδρόμετρο θα βυθίζεται στο υγρό δείγμα. Από την άλλη πλευρά, με μεγαλύτερη πυκνότητα, υπάρχει μεγαλύτερη δύναμη που θα σηκώσει τη λάμπα ψηλότερα στο υγρό.

Για να χρησιμοποιήσετε ένα υδρόμετρο, το υγρό δείγμα πρέπει να χυθεί σε ψηλό γυάλινο κύλινδρο ή παρόμοιο δοχείο. Το υδρόμετρο τοποθετείται κατακόρυφα στο υγρό με το άκρο του βολβού προς τα κάτω, έτσι ώστε να χτυπά και να επιπλέει στο δείγμα. Το βάθος της επίπλευσης του βολβού μετριέται χρησιμοποιώντας την κλίμακα στο λαιμό του σωλήνα και η ένδειξη πρέπει να λαμβάνεται στο επίπεδο της στάθμης του νερού, όχι στο σημείο όπου το υγρό προσκολλάται στην πλευρά του λαιμού. Η κλίμακα μετριέται συνήθως με βάση το ειδικό βάρος, με εύρος από λίγο κάτω από το 1 έως ακριβώς πάνω από αυτό, όπως 0.95 έως 1.05.

Το ειδικό βάρος ενός υγρού είναι η αναλογία της μάζας αυτού του υγρού προς αυτή ενός ίσου όγκου καθαρού νερού. Με πιο απλά λόγια, είναι πόσες φορές ελαφρύτερο ή βαρύτερο είναι το υγρό από το νερό. Δεδομένου ότι είναι μια αναλογία μάζας, το ειδικό βάρος δεν έχει μονάδες. Για παράδειγμα, ειδικό βάρος 1 σημαίνει ότι το υγρό έχει την ίδια μάζα και πυκνότητα με τον ίδιο όγκο καθαρού νερού ή εάν η μέτρηση είναι μικρότερη από 1, το υγρό είναι λιγότερο πυκνό με χαμηλότερο ειδικό βάρος.

Δεδομένου ότι η πυκνότητα ενός υγρού γενικά αλλάζει με τη θερμοκρασία, ένα υδρόμετρο τυπικά βαθμονομείται ώστε να χρησιμοποιείται με υγρό σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Παραδοσιακά, ένα υδρόμετρο βαθμονομήθηκε για τη μέτρηση του ειδικού βάρους χρησιμοποιώντας την πυκνότητα του νερού στους 39° F (4° C), επειδή αυτό είναι το σημείο στο οποίο το καθαρό νερό φθάνει τη μέγιστη πυκνότητα. Πρόσφατα, ωστόσο, είναι πιο συνηθισμένο να βαθμονομείται στους 60° F (15.5° C) ή στους 68° F (20° C). Η βαθμονόμηση του οργάνου συνήθως επισημαίνεται στο λαιμό του σωλήνα και το υγρό δείγμα πρέπει να βρίσκεται στη θερμοκρασία βαθμονόμησης όταν λαμβάνεται η μέτρηση.

Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι υδρόμετρων, τα οποία έχουν διαφορετικές κλίμακες που ποικίλλουν ανάλογα με τη χρήση τους. Ένα υδρόμετρο για βαριά υγρά θα έχει συνήθως κλίμακα που ξεκινά από το 1 και πάνω και ένα για τα ελαφριά υγρά μπορεί να έχει κλίμακα που ξεκινά πολύ κάτω από το 1. Ένα υδρόμετρο μπαταρίας, το οποίο συχνά έρχεται ως ψηφιακό μοντέλο, μετρά το ειδικό βάρος του υγρού της μπαταρίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της κατάστασης και της φόρτισης μιας μπαταρίας. Άλλα υδρόμετρα περιλαμβάνουν αλκοόμετρα, τα οποία μετρούν ως προς την απόδειξη της ύπαρξης αλκοόλ, και σακχαρόμετρα, τα οποία μετρούν την πυκνότητα της ζάχαρης σε ένα διάλυμα ζάχαρης.