Aräometer

Aräometer (Skala oben) mit eingebautem Thermometer (Skala unten)

Das Aräometer (von griechisch ἀραιός araiós „dünn“ und μέτρον métron „Maß, Maßstab“), auch Senkwaage, Senkspindel, Dichtespindel oder Hydrometer genannt, ist ein Messgerät zur Bestimmung der Dichte oder des spezifischen Gewichts von Flüssigkeiten.^[1]

Dagegen wird zur Dichtebestimmung von festen Körpern ein Pyknometer, bei Gasen ein Aerometer verwendet.

Messgeräte nach dem Prinzip des Aräometers mit an jeweils ein bestimmtes Zweistoffsystem angepassten Papier-Skalen können auch zur direkten Messung der Zusammensetzung solcher Gemische eingesetzt werden, z.B. als Alkoholmeter oder Alkoholometer zur Bestimmung des Ethanolgehaltes eines Wasser-/Ethanolgemisches. Eine besondere Bauform des Saughebers, in dem ein kurzes Aräometer mit eingeschränktem Messbereich eingebracht ist, dient als „Säureheber“ zur Bestimmung der Dichte von Batteriesäure.

Messprinzip

Das Messprinzip ist das Archimedische Prinzip, das besagt, dass ein Körper so weit in eine Flüssigkeit eintaucht, bis die Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit der Gewichtskraft des eingetauchten Körpers entspricht. Daraus ergeben sich zwei Konsequenzen:

1. Soll ein Körper in Flüssigkeiten verschiedener Dichte oder verschiedener spezifischer Gewichte bis zu einem bestimmten Punkt einsinken, muss man sein Gewicht so weit künstlich vergrößern, wie die Dichte zunimmt. (Gewichtsaräometer)
2. Je kleiner die Dichte der Flüssigkeit ist, desto weiter taucht der Körper gleichen Gewichts in diese ein. (Skalenaräometer)

Konstruktive Ausführungen

Aräometer werden heutzutage in vielen Bereichen eingesetzt. Je nach Einsatzgebiet unterscheiden sich die Geräte auch in ihrer Bauform, Genauigkeit und Art der Messung.

Skalenaräometer

Alkoholometer in 44 %vol Alkohol

Die heute gebräuchlichen Aräometer bestehen meistens aus Glas und besitzen einen dicken Auftriebskörper mit einer eingegossenen, genau definierten Menge Bleischrot als Gewicht und einem dünnen Stiel, in dem sich die Skala befindet. In der chemischen Industrie gebräuchliche Geräte sind auf eine bestimmte Messtemperatur justiert, die normalerweise 20 Grad Celsius beträgt; sie erlauben eine Ablesegenauigkeit von bis zu drei Nachkommastellen. Es gibt auch Exemplare, die ein Thermometer gleich mit eingebaut haben (siehe Abbildung rechts).

Anwendung:

• Die zu bestimmende Flüssigkeit wird in ein definiertes Messgefäß (idealerweise 250 ml Messzylinder, hohe Bauform) zu ca 4/5 eingefüllt.
• Je nach der ungefähr erwarteten Dichte der zu charakterisierenden Flüssigkeit wird ein passendes Aräometer (mit einem Messbereich, der die zu erwartende Dichte der Flüssigkeit abdeckt) ausgewählt.
• Die Spindel wird dann mit einer Drehbewegung in die Flüssigkeit getaucht, damit sie eine stabile Lage hat und nicht den Rand des Messzylinders berührt.
• Nachdem das Aräometer zum Stillstand gekommen ist, wird am unteren Meniskus der Wert abgelesen, bei welchem die Spindel die Flüssigkeitsoberfläche durchdringt.

Ein Beispiel eines Skalenaräometers ist die Klosterneuburger Mostwaage.

Gewichtsaräometer

Gewichtsaräometer (auch hydrostatische Waage genannt) funktionieren nach dem ersten der oben erläuterten Prinzipien und sind als Hohlkörper aus Glas oder Messingblech angefertigt. Es gibt verschiedene Systeme, die unterschiedliche Konstruktionsweisen nach sich ziehen: Fahrenheit, Tralles, Nicholson oder Mohs. Gemeinsam ist diesen Systemen, dass sie mit Schälchen versehen sind, die der Aufnahme von kleinen Gewichten und Körpern dienen.

Das Nicholsonsche Aräometer – siehe Abbildung – besteht aus einem hohlen, konisch geschlossenen Messingzylinder B, der unten einen massiven halben Messingkegel so trägt, dass man auf dessen Basis einen kleinen zu untersuchenden Körper m auflegen kann. Oben besitzt das Instrument ein dünnes Metallstäbchen o und ein Tellerchen A zur Aufnahme der kleinen Zusatzgewichte und des zu wägenden festen Körpers. Mit diesem Gewichtsaräometer kann man sowohl das absolute Gewicht eines festen Körpers als auch dessen Dichte und auch die Dichte verschiedener Flüssigkeiten bestimmen.

Die Gewichtsaräometer werden meist nur zur Ermittlung des spezifischen Gewichts fester Körper benutzt, von denen man ein entsprechendes Stückchen m einmal auf den Teller des Instruments, dann in das unten angebrachte Körbchen legt, so dass es ringsum von der Flüssigkeit umgeben ist und jedes mal so viel Gewichte auflegt, dass ein Eintauchen bis zu einer bestimmten Marke erzielt wird. Die auf dem Auftrieb beruhende Rechnung führt zur Bestimmung des spezifischen Gewichts oder der Dichte des Körpers.

Bei der Bestimmung der Dichte der Flüssigkeit mit Hilfe des Gewichtsaräometers muss auch noch das absolute Gewicht des Instruments einbezogen werden. Ist das Gewicht des Instruments P und sind p und q Zuleggewichte in der zu untersuchenden Flüssigkeit und im Wasser, die das Eintauchen bis zur Marke bewirken, so ist $ {\frac {P+p}{P+q}} $ die Dichte der untersuchten Flüssigkeit.

Eine weitere Ausführung des Gewichtsaräometers ist die Mohr-Westphalsche Waage.

Verwendungen

Aräometer für verschiedene Dichtebereiche und Flüssigkeiten

• Vielfältige Anwendung in der chemischen Industrie,
• z.B. zur Identifizierung von Stoffen und zur Bestimmung der Konzentration von Salzlösungen.
• Aräometer werden häufig in Weinkellereien (Marktwaagen) zur Bestimmung des Mostgewichtes (Zuckergehaltes im Most), in Schnapsbrennereien zur Bestimmung des Alkoholgehaltes eingesetzt.
• Ein Aräometer, das zur Bestimmung des Zuckergehalts einer Flüssigkeit verwendet wird, nennt man Saccharometer, auch Saccharimeter.
• In Molkereien wird mit ihnen kontrolliert, ob die Milch mit Wasser verdünnt wurde (Laktodensimeter, Galakto- oder Laktometer, auch Laktoskop).
• Bei der Plastination verwendet man Aräometer zum Bestimmen des Restwassergehaltes im Präparat mittels der Konzentration des Acetons. Das Verhältnis Aceton zu Gewebewasser ist im Präparat das gleiche wie im Entwässerungsmedium.

Aus den verschiedenen Verwendungen ergibt sich jeweils eine andere Aufteilung der Skala, da die Dichte mit einem bestimmtem Mischungsverhältnis gleichgesetzt werden kann.

• Zum Überprüfen von Glysantin und ähnlichen Frostschutzmitteln in Kühlwasser (Frostschutzprüfer).
• Zum Überprüfen des Ladezustandes von Autobatterien durch Messen der Säuredichte (Akku-Säureprüfer).
• Zum Überprüfen des Salzgehalts in Meeres- und Brackwasseraquarien.
• Bei einer Schlämmanalyse zum Messen der Veränderung der Verteilung der Korngrößen und damit auch der Verteilung der Dichte in der Suspension.

Normung

Die Grundlagen für Bau und Justierung der Aräometer regelt die Norm DIN 12790.

Wichtiges Zubehör

Aräometerzylinder

• aus Glas, ungraduiert, mit Sechskantfuß und Ausguss, 100 ml, 250 ml, 500 ml Volumen
• aus Polypropylen (PP), mit Ausguss und Überlaufgefäß, dadurch kann die Ablesung der Aräometer bei vollständig gefülltem Zylinder erfolgen, ohne Säureschäden oder Verunreinigungen zu verursachen. Temperaturbeständig bis ca. 135 °C. Die Elastizität des Materials verringert die Bruchgefahr des Aräometers.

Kardanische Aufhängung für Glaszylinder, die durch zwei gegeneinander bewegliche Metallringe garantiert, dass sich der Zylinder während der aräometrischen Messung in lotrechter Lage befindet.

Gestell aus Polyvinylchlorid (PVC) zum schrägen Aufstellen von Aräometern, durch das sichere und griffbereite Unterbringung am Arbeitstisch gewährleistet wird.

Literatur

• Hannelore Dittmar-Ilgen: Wie der Kork-Krümel ans Weinglas kommt. Physik für Genießer und Entdecker. Hirzel, Stuttgart 2007, ISBN 978-3-7776-1440-3.
• Jancis Robinson: Das Oxford-Weinlexikon. 3. vollständig überarbeitete Auflage. Hallwag, Gräfe und Unzer, München 2007, ISBN 978-3-8338-0691-9.

Weblinks

Commons: Hydrometers – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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Wiktionary: Aräometer – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise