هیدرومتر آزمایشگاهی چیست  و چه کاربردی دارد؟

هیدرومتر آزمایشگاهی چیست  و چه کاربردی دارد؟

هیدرومتر که با نام آب‌سنج و چگالی‌سنج نیز شناخته می‌شود، تجهیزی است که به کمک آن میتوان چگالی نسبی سیالات مختلف را اندازه‌گیری کرد.

در این مقاله اساس کار تجهیز هیدرومتر (hydrometer) را توضیح می دهیم و انواع مختلف هیدرومتر را معرفی می کنیم.

هیدرومتر آزمایشگاهی چیست؟

این وسیله‌ای است که معمولا از جنس شیشه ساخته شده و برای تعیین وزن مخصوص مایعات (چگالی مایعات) استفاده می‌شود. هیدرومتر دارای یک ساقه استوانه‌ای شکل و یک بالون است. که با جیوه یا گلوله‌های سربی سنگین شده تا به صورت مستقیم و رو به بالا شناور بماند. برای تعیین چگالی مایع مورد نظر، ابتدا مایع را درون ظرف بلندی ریخته و هیدرومتر را طوری در داخل آن قرار می‌دهیم. که به صورت آزادانه شناور باشد. محلی که سطح مایع هیدرومتر را قطع می‌کند، یادداشت‌برداری می‌شود.

معمولا داخل ساقه هیدرومترها، یک درجه کاغذی قرار دارد که با کمک آن وزن مخصوص را می‌توان به صورت مستقیم خواند.

هیدرومتر در مایعات سبک (مثل کروزن، بنزین و الکل)، نسبت به مایعات سنگین (مثل شیر، آب نمک و اسیدها)، تا عمق بیشتری فرو می‌رود. بنابراین باید دو وسیله جداگانه داشته باشیم. یکی برای مایعات سنگین و یکی برای مایعات سبک.

هیدرومتر آزمایشگاهی شرکت فرانسوی آلا

در بسیاری از صنایع از هیدرومترهای متعددی استفاده می‌شود که علت آن افزایش دقت در تعیین چگالی است. مثلاً یک هیدرومتر برای محدوده ۰/۹۵-۱ و یک هیدرومتر برای محدوده ۰/۹۰-۰/۹۵ و … .

برای اندازه‌گیری چگالی مشتقات نفتی سنگین مانند روغن‌های سوخت، معمولا نمونه را درون ظرفی که دارای دماسنج است، گرم می‌کنند. مشتقات نفتی سبک درون مخزن سرد کننده قرار می‌گیرند (معمولا در دمای C°ء۱۵). مشتقات نفتی خیلی سبک که دارای مقادیر زیادی مواد فرار هستند، درون ظرف‌هایی با حجم متغیر که دارای پیستونی شناور برای نمونه‌گیری است، قرار می‌گیرند تا کاهش وزن آن‌ها را به حداقل برسانند.

برخی از هیدرومترها، دارای یک دماسنج نیز هستند. به این نوع از هیدرومترها، ترموهیدرومتر (Thermohydrometer) می‌گویند.

کاربردهای هیدرومتر آزمایشگاهی در صنعت

به دلیل اینکه ارزش تجاری بسیاری از مایعات (مثل محلول‌های شکر، شربت‌ها، اسید سولفوریک و …) بستگی مستقیم به وزن مخصوص آن‌ها دارد، هیدرومترها به‌طور وسیع در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در ادامه برخی از هیدرومترهای پر کاربرد را به شما معرفی خواهیم کرد:

شیرسنج (Lactometer)

شیرسنج نوعی از هیدرومتر است که برای آزمایش شیر استفاده می‌شود. برای تعیین دقیق ترکیبات شیر، تنها بدست آوردن وزن مخصوص شیر کافی نیست. زیرا شیر حاوی مواد مختلفی است که بعضی سبک‌تر و بعضی سنگین‌تر از آب هستند. به همین علت به منظور تعیین میزان چربی شیر، لازم است تا تمام ترکیبات شیر مشخص شود.

شیرسنج نوعی از هیدرومتر است.

الکل سنج (Alcoholometer)

الکل سنج یک از انواع هیدرومتر است که برای تعیین میزان الکل موجود در مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرد.  این هیدرومترها، تراله و پروف می‌باشد.

مستقیما نشان‌دهنده درصد وزنی اتیل الکل موجود در آب است (%۱۰۰-۰)

مقیاس پروف نشان‌دهنده خلوص الکل از ۰ تا ۲۰۰ است.

قندسنج (Saccharometer)

نوع دیگری از هیدرومتر، قندسنج یا ساکاریمتر نام دارد که برای تعیین میزان قند موجود در یک محلول (به صورت درصد وزنی یا جرم قند) به کار می‌رود. هرچقدر میزان قند در محلول بیشتر باشد، هیدرومتر در سطح بالاتری شناور می‌شود.

هیدرومترهای وزن مخصوص (Specific Gravity Hydrometer)

هیدرومترهای وزن مخصوص، چگالی نمونه را نسبت به چگالی آب خالص در همان دما می‌سنجند. با کمک این هیدرومترها می‌توان به راحتی چگالی مایع مورد آزمایش را تعیین نمود. هیدرومتر آزمایشگاهی

هیدرومترهای .A.P.I

انجمن نفت امریکا، اداره معادن ایالات متحده، انجمن ملی استانداردها و تکنولوژی، مقیاس .A.P.I را در سال ۱۹۲۱ به عنوان استانداردی برای محصولات نفتی در ایالات متحده انتخاب نمودند. مقیاس .A.P.I از رابطه‌ی زیر بدست می‌آید.

درومترهای A.P.I.

هیدرومترهای بومه

مقیاس بومه، مقیاسی است که در سال ۱۷۶۸ و توسط شیمیدان فرانسوی به نام آنتونی بومه پیشنهاد شد. از این مقیاس به‌منظور سنجش چگالی انواع مختلفی از مایعات استفاده می‌شود. مقیاس بومه از ۲ فرمول جهت بدست آوردن چگالی مایعات استفاده می‌کند. یکی از این فرمول‌ها جهت بدست‌آوردن چگالی مایعات سبکتر از آب و دیگری برای بدست‌آوردن چگالی مایعات سنگین‌تر از آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

امروز هنوز هم از مقیاس بومه در صنایع مختلفی مانند آبجو سازی، تهیه‌ی قند از چغندر قند، صنعت نشاسته‌سازی و شراب‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هیدرومتر بومه

به هیدرومترهایی که از مقیاس بومه استفاده می‌کنند، هیدرومترهای بومه و یا بومه‌سنج می‌گویند.

هیدرومترهای بریکس (BRIX)

مقیاس بریکس بیشتر به صورت اختصاصی توسط صنعت شکر استفاده شده است. عددهای این مقیاس برابر با درصد وزنی ساکاروز در دمای استاندارد هستند.

از این مقیاس برای نشان‌دادن درصد وزنی جامدات حل شده نیز استفاده می‌شود.

هیدرومترهای پروپیلن گلیکول

این هیدرومترها یک وسیله با مقیاس‌های دوتایی هستند که وزن مخصوص و درصد وزنی پروپیلن گلیکول را نشان می‌دهند.

هیدرومترهای آب نمک (Salt-Brine Hydrometer)

از هیدرومترهای آب نمک برای تعیین میزان اشباع نمک در آب استفاده می‌شود.

هیدرومترهای توادل (Twaddle Hydrometer)

مقیاس توادل نتیجه تلاش برای ساده‌ترکردن سنجش مایعات صنعتی سنگین‌تر از آب است. محدوده وزن مخصوص بین ۱ تا ۲ به ۲۰۰ قسمت مساوی تقسیم می‌شود. بنابراین ۱ درجه توادل برابر با ۰/۰۰۵ وزن مخصوص است. هیدرومتر آزمایشگاهی

هیدرومتر خاک 

از هیدرومتر خاک می‌توان در جهت تعیین بافت خاک استفاده کرد. برای مثال می‌توان برای تعیین درصد شن و رس و سلیت خاک از این هیدرومتر کمک گرفت.