آب‌سنج

آب‌سنج ابزار ساده‌ای برای اندازه‌گیری چگالی و یا گرانش ویژه یک مایع است. آب‌سنج شامل یک استوانهٔ شناور است که انتهای پایینی آن به شکل مخروط و سنگین و انتهای بالایی آن به صورت لوله‌ای باریک است. زمانی که آب‌سنج را در یک مایع قرار دهیم شکل عمودی به خود خواهد گرفت و در مایع فروخواهد رفت. میزان فرورفتن این ابزار با چگالی آن متناسب است، در عین حال ممکن است چگالی را از روی مقیاس روی لوله بخوانند.

معرفی

آب سنج وسیله‌ای است که از آن برای اندازه‌گیری وزن مخصوص یا چگالی نسبی مایعات استفاده می‌شود. که نسبت چگالی مایع به چگالی آب هست. یک آب سنج معمولاً از شیشه ساخته شده است و شامل یک ساقه ی استوانه ای و یک حباب پر شده با جیوه یا گلوله ی سربی برای قائم نگه داشتن آن است.مایعی که میخواهد آزمایش شود داخل یک محفظه ی بلند ریخته شده است، اغلب یک سیلندر مدرج، و آب سنج به آرامی به سمت مایع پایین آمده تا آزادانه شناور شود.محل سطحی از مایع که با ساقه ی آب سنج برخورد می کند لحاظ می شود.آب سنج ها معمولاً یک درجه کنار ساقه دارند، بنابراین چگالی نسبی می‌تواند مستقیماً خوانده شود.تنوعی از درجه بندی ها وجود دارد و بسته به زمینه استفاده می شود. آب سنج ها ممکن است برای استفاده های مختلفی مدرج شده باشند.مانند یک شیر سنج برای اندازه گیری غلظت(چربی) شیر . یک قند سنج برای اندازه گیری غلظت شکر در یک مایع . یا یک الکل سنج برای اندازه گیری درجات بالاتر مشروبات الکلی.

عملکرد آب سنج بر پایهٔ قانون ارشمیدس است که یک جامد معلق در سیال بوسیلهٔ یک نیرو برابر وزن سیال جابجا شده شناور می‌ماند. پس هر چه چگالی ماده کمتر باشد آب سنج بیشتر فرو می‌رود.

تاریخچه

یک توضیح قدیمی در مورد آب سنج در یک نامه از سینیسیوس از سیرنه به پژوهشگر یونانی هیپاتیا از الکساندریا یافت شد.در پانزدهمین نامهٔ سینیسیوس او از هیپاتیا خواست تا یک آب سنج برای او بسازد. هیپاتیا برای اختراع آب سنج (یا آب بین) سابقاً در آخر قرن چهارم یا اول قرن پنجم اعتبار یافته است.

این وسیله در تحقیق (انجام شده) یک لولهٔ استوانه‌ای است که شکل فلوت دارد و تقریباً هم اندازه است.(این وسیله) در راستای عمودی شکاف هایی دارد.با توانایی وسایلی که ما داشتیم وزن آب را توانستیم آزمایش کنیم. فرم‌های مخروطی یک سرپوش روی یکی از سر ها نزدیک لوله گنجانده شده است. مخروط و لوله فقط یک پایه دارند.این بریلیوم نام دارد.هرجا شما لوله را در آب قرار دهید آن عمود می ایستد.بعد از آن شما می توانید برای راحتیتان شکاف‌ها را بشمارید. و در این راه وزن آب معلوم می‌شود.

آن بوسیلهٔ ابوریحان بیرونی در قرن ۱۱ استفاده شده است و بوسیلهٔ خازنی در قرن ۱۲ توضیح داده شده است. آن بعداً دوباره در کار ژاک شارل در قرن ۱۸ ظاهر شد.

محدوده ها

در مایعات با چگالی پایین مانند نفت سفید، بنزین و الکل آب سنج پایین تر می رود و در مایعات با چگالی بالاتر مانند آب شور – شیر و اسیدها زیاد فرو نمی‌رود. در واقع معمولاً دو وسیله جداگانه دارد – یکی برای مایعات سنگین روی جاییکه نشانگر ۱٫۰۰۰ برای آب نزدیک بالای لوله است و یکی برای مایعات سبک روی جاییکه نشانگر ۱٫۰۰۰ برای آب نزدیک پایین لوله است.در بسیاری از صتایع یکی مجموعه آب سنج استفاده می شود که چگالی های ۱٫۰–۰٫۹۵، ۰٫۹۵–۰٫۹ را پوشش می دهد تا اندازه گیری دقیق تری را فراهم کند.

درجه بندی

آب سنج های جدید معمولاً وزن مخصوص را اندازه می‌گیرند اما درجه‌بندی‌های متفاوتی وجود دارد که در برخی صنایع استفاده می‌شود. مانند موارد زیر: گرانش API عموماً بوسیلهٔ صنعت نفت خام جهانی استفاده می شود.

• مقیاس بومه: قبلاً در شیمی صنعتی و دارو شناسی استفاده می شد.
• مقیاس بریکس: بطور اولیه در آبمیوه استفاده می‌شد، در کارخانهٔ شراب و صنعت شکر نیز استفاده می‌شود.
• مقیاس ایچسل: برای اندازه گیری غلطت انگور شراب استفاده می شود.
• مقیاس افلاطون: اصولاً برای آبجو سازی استفاده می شود.
• مقیلس توادل: درگذشته در سفیدگری و صنعت رنگرزی استفاده می‌شد.

آب سنج های ویژه

آب سنج‌های ویژه بارها برای استفاده‌شان نام‌گذاری شده‌اند. برای مثال یک آب سنج مخصوص استفاده برای لبنیات طراحی شده است

شیرسنج

شیر سنج درحقیقت یک آب‌سنج است که برای مشخص کردن مقاومت الکلی مایعات استفاده می شود.همچنین بعنوان آب سنج مقدار خلوص الکل و گذرنده شناخته می شود.این نوع آب سنج فقط غلطت مایع را اندازه گیری می کند.برخی فرضیه ها درست شده اند تا مقدار الکل حاضر در مایع را تخمین بزنند. الکل سنج ها درجه هایی علامت زده شده با درصد الکل بالقوه دارند که مبنی بر چگالی نسبی از پیش محاسبه شده است. یک الکل بالقوه ی بالاتر خوانده شده از روی این درجه بعلت وزن مخصوص بیشتر است که این طور در نظر گرفته شده که بعلت تولید شکر های حل نشده باشد.یک (درجه)خوانی بعد و قبل از تخمیر انجام می شود و الکل تقریبی موجود با تفریق عدد خوانده شده بعد از تخمیر از قبل از تخمیر بدست می آید.

قند سنج

قند سنج آب سنجی است که برای تعیین میزان شکر حل شده در محلول استفاده می شود. (قند سنج) اصولاً بوسیله ی شراب ساز ها و آبجو ساز ها استفاده می شود و همچنین می‌تواند در شربت ساختن و بستنی ساختن استفاده شود.اولین قند سنج آبجو ساز در سال 1784 توسط جان ریچاردسون ساخته شد. (قند سنج) شامل یک حباب شیشه ای بزرگ پر شده با یک ساقه ی لاقر دارای درجه بندی است که از بالای آن هم بالاتر می رود.درجه ی شکر میتواند با خواندن مقدار جایی که سطح مایع درجه ای را نشان می دهد مشخص شود. محلول دارای شکر بیشتر چگال تر است و سبب بیشتر شناور شدن حباب می شود. شکر کمتر باعث چگالی کمتر و نتیجتاً کمتر شناور شدن حباب می شود.

آب‌سنج گرمایی

آب سنج گرمایی یک آب سنج است که یک گرماسنج کنار بخش شناور شدن دارد.برای اندازه گیری غلظت محصولات نفت خام مانند نفت های سوختی نمونه معمولاً در یک ژاکت(پوشش) گرما با یک دما سنج در پشت آن گرم میشود چون چگالی وابسته به دما است.نفت های سبک نوعاً در 15 درجه سانتی گراد در ژاکت(بسته) های سرد جاسازی می شوند.نفت های خیلی سبک با عناصر بسیار فرار با یک ظرف اندازه-متغیر با استفاده از یک پیستون شناور نمونه بردار برای کم کردن سبکی و هدر رفت اندازه گیری می شوند. یک آزمایش باتری دمای خنثی سازی وزن مخصوص و دمای الکترولیت را اندازه می گیرد.

بارکومتر

بارکومتر برای آزمایش مقاومت برنزه کردن مشروب که برای چرم برنزه کردن استفاده می شود درجه بندی شده است.

آب سنج باتریی

وضعیت شارژ اسید هادی باتری میتواند از غلظت محلول سولفوریک اسید بعنوان الکترولیت تخمین زده شود.یک آب سنج مدرج برای خواندن وزن مخصوص نسبت به آب در ۶۰ درجهٔ فارنهایت وسیله استاندارد برای سرویس کردن باتری‌های اتومبیل هاست.از جداول برای تصحیح قرائت ها به دمای استاندارد استفاده می شود.

آزمایشگر ضد یخ

یک استفاده ی دیگر از آب سنج در صنعت خودرو سنجش کیفیت محلول ضد یخی که برای خنک کردن موتور بکار می رود است.درجه ی حفاظت انجماد میتواند مرتبط با غلظت(و بنا بر این اشباع) ضد یخ باشد – انواع مختلف ضد یخ رابطه های مختلفی بین غلظت اندازه گیری شده و نقطه ی انجماد دارند.

اسید سنج

بعضی اوقات با املای acidimeter هجی می شود – اسید سنج یک آب سنج است که برای اندازه گیری وزن مخصوص اسید استفاده می شود.

استفاده در تجزیه و تحلیل خاک

آنالیز آب سنج یک فرایند بوسیله ی خاک های خوب دانه بندی شده - لای و خاک رس است. تحلیل آب سنج اگر اندازه ی دانه ها برای آزمایش دانه بندی خیلی کوچک باشد انجام می شود.مبنای انجام این آزمایش قانون استوکس برای سقوط دانه ها در سیال چسبناک است که می گوید سرعت نهایی سقوط دانه ها بستگی به قطر دانه و وزن مخصوص دانه ها در فضای معلق و سیال دارد.بنابراین قطر دانه میتواند از آگاهی از فاصله و زمان سقوط اندازه گیری شود.یک آب سنج همچنین وزن مخصوص (یا غلظت) تعلیق را مشخص می کند و این موجب می شود درصد قطر ریز دانه های برابر محاسبه شود.

منابع

ویکی‌پدیای انگلیسی

• , ‎hydrometer (measurement instrument). hydrometer(English). . Encyclopedia of Britannica, unknown.  Retrieved on 16 March 2009.