Un hidrómetro o lactómetro es un instrumento utilizado para medir la densidad o densidad relativa de líquidos basándose en el concepto de flotabilidad . Por lo general, están calibrados y graduados con una o más escalas, como la gravedad específica .
Un hidrómetro generalmente consta de un tubo de vidrio hueco sellado con una parte inferior más ancha para la flotabilidad , un lastre como plomo o mercurio para la estabilidad y un vástago estrecho con graduaciones para medir. El líquido a probar se vierte en un recipiente alto, a menudo un cilindro graduado , y el hidrómetro se introduce suavemente en el líquido hasta que flote libremente. El punto en el que la superficie del líquido toca el vástago del hidrómetro se correlaciona con la densidad relativa. Los hidrómetros pueden contener cualquier número de escalas a lo largo del tallo correspondientes a propiedades correlacionadas con la densidad.
Los hidrómetros se calibran para diferentes usos, como un lactómetro para medir la densidad (cremosidad) de la leche, un sacarómetro para medir la densidad del azúcar en un líquido o un alcoholímetro para medir niveles más altos de alcohol en bebidas espirituosas .
El hidrómetro utiliza el principio de Arquímedes : un sólido suspendido en un fluido es impulsado por una fuerza igual al peso del fluido desplazado por la parte sumergida del sólido suspendido. Cuanto menor es la densidad del fluido, más profundo se hunde un hidrómetro de un peso determinado; el vástago está calibrado para dar una lectura numérica.
El hidrómetro probablemente se remonta al filósofo griego Arquímedes (siglo III a. C.), quien utilizó sus principios para encontrar la densidad de varios líquidos. [1] [2] Una descripción temprana de un hidrómetro proviene de un poema en latín, escrito en el siglo II d.C. por Remnius, quien comparó el uso de un hidrómetro con el método de desplazamiento de fluido utilizado por Arquímedes para determinar el contenido de oro de Hiero . La corona de II . [3]
Hipatia de Alejandría (siglos IV-V d.C.), una importante matemática griega, es la primera persona tradicionalmente asociada con el hidrómetro. [3] En una carta, Sinesio de Cirene le pide a Hipatia, su maestra, que le haga un hidrómetro:
El instrumento en cuestión es un tubo cilíndrico con forma de flauta y aproximadamente del mismo tamaño. Dispone de muescas en línea perpendicular, mediante las cuales podemos comprobar el peso del agua. Un cono forma una tapa en uno de los extremos, estrechamente ajustado al tubo. El cono y el tubo tienen una sola base. Esto se llama barilio. Siempre que coloques el tubo en agua, permanecerá erecto. Luego podrás contar las muescas cómodamente y así conocer el peso del agua. [4]
Según la Enciclopedia de Historia de la Ciencia Árabe , fue utilizado por Abū Rayhān al-Bīrūnī en el siglo XI y descrito por Al-Khazini en el siglo XII. [5] Fue redescubierto en 1612 por Galileo y su círculo de amigos, y utilizado en experimentos especialmente en la Accademia del Cimento. [6] Apareció nuevamente en la obra de 1675 de Robert Boyle (quien acuñó el nombre "hidrómetro" ), [3] con tipos ideados por Antoine Baumé (la escala Baumé ), William Nicholson y Jacques Alexandre César Charles a finales del siglo XVIII. siglo, [7] más o menos contemporáneo al descubrimiento por parte de Benjamin Sikes del dispositivo mediante el cual se puede determinar automáticamente el contenido alcohólico de un líquido. El uso del dispositivo de Sikes fue obligatorio por ley británica en 1818. [8]
El hidrómetro se hunde más profundamente en líquidos de baja densidad como queroseno , gasolina y alcohol , y menos profundamente en líquidos de alta densidad como salmuera , leche y ácidos . Es habitual que los hidrómetros que se utilizan con líquidos densos tengan la marca 1.000 (para agua) cerca de la parte superior del vástago, y los que se utilizan con líquidos más ligeros tengan la marca 1.000 cerca de la parte inferior. En muchas industrias se utiliza un conjunto de hidrómetros (1,0–0,95, 0,95–.) para tener instrumentos que cubran el rango de gravedades específicas que pueden encontrarse.
Los hidrómetros modernos suelen medir la gravedad específica , pero en determinadas industrias se utilizaban (y a veces todavía se utilizan) diferentes escalas. Ejemplos incluyen:
Los hidrómetros especializados suelen recibir nombres por su uso: un lactómetro, por ejemplo, es un hidrómetro diseñado especialmente para usarse con productos lácteos. A veces se les conoce con este nombre específico, a veces como hidrómetros.
Un alcoholímetro es un hidrómetro que indica el grado alcohólico de líquidos que son esencialmente una mezcla de alcohol y agua. También se le conoce como prueba y hidrómetro de Tralles (en honor a Johann Georg Tralles , pero comúnmente se escribe mal como traille y tralle ). Mide la densidad del fluido. Cuando no hay azúcar u otras sustancias disueltas, la gravedad específica de una solución de etanol en agua puede correlacionarse directamente con la concentración de alcohol. Los sacarómetros para medir mezclas de azúcar y agua miden densidades mayores que el agua. Muchos tienen escalas marcadas con porcentajes en volumen de "alcohol potencial", basados en una gravedad específica previamente calculada. Una lectura más alta de "alcohol potencial" en esta escala es causada por una mayor gravedad específica, que se supone es causada por la introducción de azúcares disueltos o material a base de carbohidratos. Se toma una lectura antes y después de la fermentación y el contenido de alcohol aproximado se determina restando la lectura post fermentación de la lectura prefermentativa. [10]
Se trataba de instrumentos importantes para determinar los impuestos y se podían especificar instrumentos específicos del fabricante. Bartholomew Sikes tenía un monopolio en el Reino Unido y Mary Dicas y su familia disfrutaban de un monopolio similar en Estados Unidos. [11]
Se utiliza un lactómetro para comprobar la pureza de la leche de vaca. La gravedad específica de la leche no da una indicación concluyente de su composición, ya que la leche contiene una variedad de sustancias que son más pesadas o más ligeras que el agua. Se necesitan pruebas adicionales del contenido de grasa para determinar la composición general. El instrumento está graduado en cien partes. Se vierte la leche y se deja reposar hasta que se forme la crema, luego la profundidad del depósito de crema en grados determina la calidad de la leche. Si la muestra de leche es pura, el lactómetro flota más alto que si está adulterada o impura. [12] [13]
Un sacarómetro es un tipo de hidrómetro utilizado para determinar la cantidad de azúcar en una solución, inventado por Thomas Thomson . [14] Lo utilizan principalmente enólogos y cerveceros , [15] y también se puede utilizar para elaborar sorbetes y helados. [16] El primer sacarómetro de cervecero fue construido por Benjamin Martin (con la destilación en mente) y fue utilizado inicialmente para la elaboración de cerveza por James Baverstock Sr en 1770. [17] Henry Thrale adoptó su uso y luego fue popularizado por John Richardson en 1784 [18 ]
Consiste en un gran bulbo de vidrio pesado con un tallo delgado que se eleva desde la parte superior con marcas calibradas. El nivel de azúcar se puede determinar leyendo el valor donde la superficie del líquido cruza la escala. Cuanto mayor sea el contenido de azúcar, más densa será la solución y, por tanto, más alto flotará el bulbo.
Un termohidrómetro es un hidrómetro que tiene un termómetro encerrado en la sección del flotador. Para medir la densidad de productos derivados del petróleo, como por ejemplo fuelóleos, la muestra normalmente se calienta en una camisa térmica con un termómetro colocado detrás, ya que la densidad depende de la temperatura. Los aceites ligeros se colocan en camisas de refrigeración, normalmente a 15 °C. Los aceites muy livianos con muchos componentes volátiles se miden en un recipiente de volumen variable utilizando un dispositivo de muestreo de pistón flotante para minimizar las pérdidas en el extremo liviano. [19]
El estado de carga de una batería de plomo-ácido se puede estimar a partir de la densidad de la solución de ácido sulfúrico utilizada como electrolito . Un hidrómetro calibrado para leer la gravedad específica relativa al agua a 60 °F (16 °C) es una herramienta estándar para dar servicio a baterías de automóviles . Las tablas se utilizan para corregir la lectura a la temperatura estándar. Los hidrómetros también se utilizan para el mantenimiento de baterías de níquel-cadmio de celda húmeda para garantizar que el electrolito tenga la resistencia adecuada para la aplicación; Para esta química de la batería, la gravedad específica del electrolito no está relacionada con el estado de carga de la batería.
Un hidrómetro de batería con termómetro (termohidrómetro) mide la gravedad específica con compensación de temperatura y la temperatura del electrolito.
Otro uso automotriz de los hidrómetros es probar la calidad de la solución anticongelante utilizada para enfriar el motor. El grado de protección contra la congelación puede estar relacionado con la densidad (y por tanto la concentración) del anticongelante; Los diferentes tipos de anticongelante tienen diferentes relaciones entre la densidad medida y el punto de congelación.
Un acidómetro, o acidímetro, es un hidrómetro que se utiliza para medir la gravedad específica de un ácido . [20]
Se calibra un barcómetro para probar la fuerza de los licores curtientes utilizados en el curtido del cuero . [21]
Un salinómetro es un hidrómetro que se utiliza para medir el contenido de sal del agua de alimentación de una caldera de vapor marina.
Un urinómetro es un hidrómetro médico diseñado para análisis de orina . Como la gravedad específica de la orina viene dictada por su proporción de solutos (desechos) y agua, un urinómetro permite evaluar rápidamente el nivel general de hidratación de un paciente.
Un análisis hidrómetro es el proceso mediante el cual se clasifican suelos de grano fino, limos y arcillas . El análisis hidrómetro se realiza si los tamaños de grano son demasiado pequeños para el análisis de tamiz . La base de esta prueba es la Ley de Stoke para la caída de esferas en un fluido viscoso en la que la velocidad terminal de caída depende del diámetro del grano y de las densidades del grano en suspensión y del fluido. De este modo se puede calcular el diámetro del grano conociendo la distancia y el tiempo de caída. El hidrómetro también determina la gravedad específica (o densidad) de la suspensión, lo que permite calcular la fracción de partículas de un determinado diámetro de partícula equivalente. [22]
Barcómetro.
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