הידרומטר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
הידרומטר
ציור סכמטי של הידרומטר. ככל השנוזל הנמדד בעל צפיפות נמוכה יותר, המשקולת B תרד נמוך יותר.

הידרומטר הוא מכשיר המודד את המשקל הסגולי (צפיפות החומר) של נוזל. זהו היחס בין הצפיפות של נוזל לצפיפות מים.

ההידרומטר עשוי זכוכית ומורכב ממצוף וכולל צינור גלילי שבסופו משקולת בצורת טיפה המכילה כספית או כדורי עופרת. הנוזל הנבדק נשפך לתוך מיכל ארוך, לעתים קרובות למשורה וההידרומטר מוכנס בעדינות לתוך הנוזל עד שהוא צף בחופשיות. הנקודה בה פני הנוזל נוגעים בצינור ההידרומטר מסמן לנו את ערך המדידה. הידרומטר מכיל בדרך כלל שנתות בצינור המכשיר כך שהמדידה ניתנת לקריאה באופן מידי. קיימים סוגים שונים של הידרומטרים, המשמשים בהתאם לנוזל הנבדק.

הידרומטר ניתן לכיול עבור שימושים שונים כגון: לקטומטר עבור חישוב הצפיפות של חלב (קרמיות החלב), סכרמטר עבור חישוב הצפיפות של סוכר בנוזל או אלכוהולמטר עבור חישוב ריכוזים גבוהים של אלכוהול במשקאות חריפים.

עקרון פעולה[עריכת קוד מקור | עריכה]

פעולת ההידרומטר מבוססת על חוק ארכימדס שלפיו על כל גוף המוקף באופן מלא או חלקי בזורם (נוזל או גז), פועל כוח ציפה ששווה למשקל הזורם שמוחלף על ידי הגוף. כלומר, כל שהנוזל הנמדד על ידי הידרומטר בעל צפיפות נמוכה יותר (שוקל פחות יחסית לנפח שלו), כך ההידרומטר ידחוף נפח גדול יותר של הנוזל וישקע יותר עמוק.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

התיעוד הראשון של ההידרומטר מופיע במכתב מסינסאוס מקירנה למלומדת היווניה היפאטיה מאלכסנדריה. במכתבו ה-15 במספר, סינסאוס מבקש מהיפאטיה לבנות לו הידרומטר. ההכרה להמצאת המכשיר ניתנת להיפתאיה מתישהו בין סוף המאה ה-4 לתחילת המאה ה-5 לספירה[1].

"המכשיר המדובר הוא צינור גלילי בעל צורה של חליל ובערך באותו הגודל. יש בו חריצים בקו אנכי ישר באופן שמשאפשר לבדוק את משקל המים. קונוס משמש כמכסה עבור אחד הקצוות ומתאים באופן הדוק למידות הצינור. לקונוס ולצינור יש רק בסיס אחד. זה נקרא ברליום. בכל זמן שאתה שם מים בצינור הקונוס נותר עומד אנכית. אתה כעת יכול לספור את החריצים בקלות וכך להעריך את משקל המים." [2]

לפי האנציקלופדיה להיסטוריה של המדע הערבי, הידרומטר ראשוני זה שומש על ידי אבו אלריחאן מחמד בן אחמד אל בירוני במאה ה-11 ותואר על ידי אל-קזאני במאה ה-12[3].

מאוחר יותר מופיע שוב ההידרומטר בעבודתו של ז'אק אלכסנדר סזאר שארל במאה ה-18.

טווח[עריכת קוד מקור | עריכה]

עובד נאס"א מודד את צפיפות התמלחת מאגם שהתאדה.

עבור נוזלים בעל צפיפות נמוכה כגון קרוסין, בנזין וכוהל ההידרומטר ישקע עמוק יותר ועבור נוזלים בעלי צפיפות גבוהה כגון תמלחת, חלב וחומצה ההידרומטר ישקע הרבה פחות. למען האמת, זה נפוץ להחזיק שני מכשירים שונים, אחד עבור נוזלים בעלי משקל סגולי גבוהה שבו הסימון של מים (1.000) קרוב לראש הצינור ומכשיר שני עבור נוזלים בעלי משקל סגולי נמוך שבו הסימון של המים הוא בתחתית. בהרבה תעשיות משתמשים בסדרה של הידרומטרים עבור משקלים סגוליים מסוימים כגון 1.0-0.95, 0.95-0.9 וכו' – על מנת לספק מדידה יותר מדויקת.

קנה מידה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בהידרומטר מודרני לרוב מודד צפיפות מסוימת, אבל נעשים מדידות עבור קני מידה שונים בתעשיות מסוימות. דוגמאות כוללות:

  • כבידת ע"פ מכון הנפט האמרקאי (כבידת API) – משומש באופן אוניברסלי בידי תעשיות הנפט.
  • קנה מידה באהום – היה בשימוש תעשיות הכימיות והפרמקולוגיות.
  • קנה מידה בריקס – משמש בעיקר עבור מיצי פירות, הכנת יין ותעשיות הסוכר.
  • קנה מידה אוכסל – משמש למדידת צפיפות של מיץ ענבים (לטובת הכנת יין).
  • קנה מידה פלטו – משמש בעיקר בכנת בירה.
  • קנה מידה טוודל – היה בשימוש תעשיות הצבע[4].

הידרומטרים מיוחדים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הידרומטרים מיוחדים נקראים לעתים קרובות לפי שימושם. לקטומטר, למשל, הוא הידרומטר שתוכנן במיוחד לשימוש עבור מוצרי חלב.

לקטרומטר[עריכת קוד מקור | עריכה]

לקטומטר משמש לבדיקת איכות חלב הפרה. המשקל הסגולי של חלב לא נותן אינדיקציה חד משמעית של הרכבו משום שחלב מורכב ממגוון חומרים שהם בעלי צפיפות גבוהה או נמוכה ממים. נדרשות בדיקות נוספות עבור כמות השומן על מנת לקבוע את ההרכב הכולל. צינור המכשיר מחולק למאה שנתות. שופכים את החלב לתוך המכשיר ונותנים לו לעמוד עד שנוצר קרם על פני החלב. גובה הקרם קובע את איכות החלב. הכשיר עובד על עקרון ארכימדס שלפיו על כל גוף המוקף באופן מלא או חלקי בזורם (נוזל או גז), פועל כוח ציפה ששווה למשקל הזורם שמוחלף על ידי הגוף. אם החלב איכותי מאוד אז הלקטומטר יצוף בו, ואם החלב מהול ובעל איכויות נמוכות אז הלקטומטר ישקע בו.

אלכוהולמטר[עריכת קוד מקור | עריכה]

אלכוהולמטר בודק בירה מיד לאחר הבישול ולפני ההתססה.

אלכוהולמטר הוא הידרומטר המשמש לחשב את כמות האלכוהול בנוזלים. הוא גם ידוע כהידרומטר של פרוף וטרלס (על שם ג'ונתן טרלס). האלכוהולמטר מודד אך ורק את צפיפות הנוזל ויש צורך בהנחות נוספות על מנת להעריך את כמות האלכוהול בנוזל. השנתות באלכוהולמטר מסמנות אחוז נפחי של "אלכוהול פוטנציאלי" בהתבסס על חישוב של משקל סגולי. קריאה של ה"אלכוהול הפוטנציאלי" יותר גבוהה נגרמת מכמות גדולה של סוכרים מומסים בנוזל. הקריאה מתבצעת לפני ואחרי תהליך התססה וכמות האלכוהול המשוערת נקבעת על ידי חיסור בין שתי המדידות[5].

סכרמטר[עריכת קוד מקור | עריכה]

סכרמטר מן המאה ה-20.

סכרמטר הוא הידרומטר המשמש לקבוע את כמות הסוכר בתמיסה. הסכרמטר הומצא על ידי תומאס תומסון. הוא משמש בעיקר יצרני יין ובירה[6] ויכול גם לשמש בהכנת סורבה וגלידות[7]. הסכרמטר הראשון נבנה על ידי בנג'ימין מרטין (במטרה להשתמש בו בתהליך הזיקוק) ושומש בהתחלה בייצור משקאות חריפים על ידי ג'יימס בוורסטוק ב-1770[8]. הנרי טרל גם אימץ את המכשיר והשימוש בו הפך לנפוץ על ידי ג'ון ריצ'רדסון ב-1784[9]. הסכרמטר מורכב מצינור זכוכית עם שנתות שבסופו משקולת בצורת טיפה. כמות הסוכר בנוזל נקבעת על ידי קריאת הערך שבו פני השטח של הנוזל פוגשים את השנתות על הצינור זכוכית. הוא מבוסס על עקרון הציפה. תמיסה עם ריכוז גבוה של סוכר היא בעלת צפיפות גבוהה יותר ותגרום למשקולת לצוף גבוה יותר. תמיסה עם ריכוז נמוך יותר של סוכר היא בעל צפיפות נמוכה יותר ובה המשקולת תשקע נמוך יותר.

תרמוהידרומטר[עריכת קוד מקור | עריכה]

תרמוהידרומטר הוא הידרומטר שיש בתוך החלק הצף שלו מדחום (תרמומטר) הוא משמש למדידת הצפיפות של מוצרים מבוססי נפט כגון דלקים. הדוגמה הנמדדת בדרך כלל מחוממת בכלי מיוחד עם מדחום שמחובר לכלי וזאת משום שצפיפות תלויה גם בטמפרטורה הנמדד. שמנים קלים יבדקו בכלי מקורר, בדרך כלל 15 מעלות צלזיוס. שמנים קלים מאוד, עם הרבה רכיבים נדיפים, ימדדו בכלים עם נפחים שונים ובעזרת מכשיר דגימה בוכנה צפה וזאת על-מנת להקטין ככל הניתן איבוד חומר במדידה. בבדיקת סוללות, נמדדת הטמפרטורה בתיקון של צפיפות מסוימת וטמפרטורת המוליך.

יורינומטר[עריכת קוד מקור | עריכה]

יורינומטר הוא הידרומטר רפואי המשמש לבדיקת שתן. כאשר הצפיפות של נוזל קשורה לאחוז המומסים (חומרי פסולת) במים. היורינומטר מאפשר האינדיקציה מהירה לעד כמה החולה מיובש.

בארקומטר[עריכת קוד מקור | עריכה]

בארקומטר מכויל לבדוק את החוזק של חומרים המשמשים בעיבוד עורות[10].

הידרומטר סוללות[עריכת קוד מקור | עריכה]

מצב הטעינה של סוללות מסוג חומצה-עופרת ניתן להערכה מצפיפות בחומצה הגופרתית המשמשת כאלקטרוליט. ההידרומטר מכויל לקרוא ערכים מסוימים של צפיפות יחסית למים ב-60 מעלות פרנהייט (15.55 מעלות צלזיוס) ומשמש ככלי סטנדרטי לטיפול במצברי כלי רכב. טבלאות משמות לתיקון הקריאה עבור טמפרטורות סטנדרטית.

בודק תמיסות נוגדות-קיפאון[עריכת קוד מקור | עריכה]

שימוש נוסף מעולם הרכב להידרומטר הוא בדיקת האיכות של תמיסות נוגדות קיפאון המשמשות בקירור מנועים. כמות ההגנה מקירור קשורה לצפיפות (כמו גם הריכוז) של התמיסה נוגדת הקיפאון. לסוגים שונים של תמיסות נוגדות קיפאון יש יחסים שונים בין מדידות של צפיפות בנקודת הקיפאון.

אסידמטר[עריכת קוד מקור | עריכה]

לפעמים נקרא גם אסידימטר, האסידמטר הוא הידרומטר שמודד את הצפיפות של חומצה[11].

שימוש באנליזת אדמה[עריכת קוד מקור | עריכה]

אנליזת הידרומטר הוא תהליך בו מדרגים אדמה הטחונה דק, טין וחרסית. אנליזת הידרומטר המבוצעת עבור חלקיקים שקטנים מדי כדי לבצע עליהם אנליזת סייב. הבסיס לבדיקה זאת הוא חוק סטוקס עבור ספרות הנעות בנוזל ויסקוזי שבו המהירות הסופית של שקיעה תלוי בגודל הגרעינים וצפיפות הגרעינים שצפים ושל והנוזל. מכך גודל הגרעינים ניתן לחישוב מהתוצאות עבור זמן השקיעה. ההידרומטר בנוסף קובע את הצפיפות הציפה וזה מאפשר לחשב את אחוז החלקיקים בעלי קוטר מסוים במדגם.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא הידרומטר בוויקישיתוף

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Female Inventors - Hypatia of Alexandria http://www.inventions.org/culture/female/hypatia.html
  2. ^ Taken from the two-volume set of Letters, Essays and Hymns of Synesius translated by A. Fitzgerald, published by Oxford University Press in 1926 and 1930. Available on-line at: http://www.webcitation.org/query?url=http://www.geocities.com/athens/acropolis/5164/synesius.html&date=2009-10-25+12:50:58
  3. ^ Mariam Rozhanskaya and I. S. Levinova (1996), "Statics", p. 639, in Rashed, Roshdi; Morelon, Régis (14 ביוני 1996), Encyclopedia of the History of Arabic Science, 1 & 3, Routledge, עמ' 614–642, ISBN 0-415-12410-7 
  4. ^ http://chestofbooks.com/reference/Encyclopedia-Of-Practical-Receipts-And-Processes/Degrees-of-Baum-e.html
  5. ^ The dictionary of beer and brewing - Google Books. בדיקה אחרונה ב-11 באוקטובר 2009. 
  6. ^ Country house brewing in England ... - Google Books. בדיקה אחרונה ב-11 באוקטובר 2009. 
  7. ^ Patisserie - Google Books. בדיקה אחרונה ב-11 באוקטובר 2009. 
  8. ^ The Brewing Industry in England... - Google Books. בדיקה אחרונה ב-16 במרץ 2012. 
  9. ^ Instruments of science: an ... - Google Books. בדיקה אחרונה ב-11 באוקטובר 2009. 
  10. ^ Charles Thomas Davis, The manufacture of leather: being a description of all of the processes for the tanning and tawing with bark, extracts, chrome and all modern tannages in general use. H. C. Baird & co., 1897. בדיקה אחרונה ב-11 באוקטובר 2009. 
  11. ^ "Acidometer". The Free Dictionary. Farlex. 14 ביוני 2003. בדיקה אחרונה ב-18 בספטמבר 2010.