غلظت سنج چیست؟

اگر دقت نموده باشید شکل کلی دستگاه هایی که در ادامه معرفی می شوند همه یکسان بوده و فقط درجات درج شده بروی آنها متفاوت می باشد.

مانند: چگالی سنج (هیدرومتر - غلظت سنج) - آب سنج - شیرینی سنج (ساخاریمتر / بریکس متر) - اسید سنج (بومه سنج) - الکل سنج - شیر سنج (لاکتومتر) - شراب سنج و شوری سنج همه شکل ظاهری یکسان دارند.

در کل روش کار تمامی سنجشگر های فوق مقایسه چگالی مایع مورد آزمایش با چگالی آب خالص است و درجات درج شده بروی هر کدام از سنجشگر های فوق بر اساس مقایسه با چگالی آب خالص می باشد؛ بنابراین می توان به تمامی ابزار های فوق واژه آب سنج هم اطلاق نمود.

فرض کنید می خواهید بدانید نوشیدنی مقابل شما دارای الکل هست یا آب خالص است؛ که در این حالت به یک الکل سنج برای سنجش نیاز خواهید داشت.

ابتدا بهتر است واژه چگالی را بهتر بشناسیم.
چگالی یا دانسیته را نسبت جرم ماده به حجم آن می دانند که جرم را با ترازو می توان اندازه گیری نمود و حجم نیز بسته به شکل ماده با فرمولهای ریاضی قابل محاسبه است.

به عنوان مثال: یک میلی لیتر (یک سانتیمتر مکعب) آب خالص دارای یک گرم وزن می باشد و یک لیتر آب خالص دارای 1 کیلوگرم وزن است. بنابراین چگالی آب را 1 گرم بر سانتی متر مکعب و یا 1000 کیلوگرم بر متر مکعب مینامیم.( و هر ماده ای که چگالی آن بیشتر از چگالی آب باشد درون آب غرق می شود و بلعکس شناور میماند)

لازم بذکر است که هر چقدر رنج کاری یک چگالی سنج محدودتر باشد قیمتش گران تر خواهد بود و علت آن دقتی است که بایستی بیشتر داشته باشد و خوشبختانه در رنج های محدود خبری از چگالی سنج های چینی نیست و برندهایی از کشور های آمریکا - آلمان - فرانسه و انگلیس در دسترس هستند که بسیار دقیق نیز می باشند.

برندهای در دسترس مانند: چگالی سنج آلای فرانسه - چگالی سنج ژربر لاین آمریکا - چگالی سنج اشنایدر آلمان - چگالی سنج فیشر آلمان و ….

همچنین لازم بذکر است که چگالی سنج ها دارای استانداردهای کاری متفاوت بوده که در ایران کمتر شناخته شده و عمدتاً کاربران بسته به نوع کار و یا رنج کاری مورد نیاز خود برای خرید اقدام می کنند. برخی از استانداردهای رایج شامل:

BS718
BS 5470 (Alcohol)
BS734
ASTM E100
ISO 649
DIN 12791

دسته بندی چگالی سنج ها:
به طور کلی هیدرومترها در دو دسته بندی کلی قرار می گیرند: 1- برای مایعات سنگین تر از آب 2- برای مایعات سبک تر از آب (منظور از سبکی و سنگینی همان چگالتر بودن یا نبودن یک محلول است)

و درجات هک شده بروی هر غلظت سنج بر اساس نوع محلول و طبق دو دسته بندی فوق اعمال می شود.

آیا مقدار چگالی ثابت است؟
خیر، دو پارامتر نیروی جاذبه سیاره مان و میزان دما در میزان دقت چگالی سنج سهم بسزایی داشته به طوریکه اگر چگالی سنج را بروی سیاره دیگری با شتاب جاذبه ای متفاوت مورد استفاده قرار دهیم؛ چگالی آن با سطح زمین متفاوت خواهد بود. ( کاربردی نداشته و نتیجه ای غلط نمایش داده می شود)

و در مورد دما هم رنج کاری اغلب آب سنج ها 20 درجه سانتیگراد است و دمای کمتر یا بیشتر؛ چگالی را متفاوت نشان خواهند داد.

آب سنج چیست؟

آب سنج وسیله ای است که از آن برای اندازه گیری چگالی نسبی مایعات بهره گیری می شود؛ که نسبت چگالی مایع به چگالی آب هست. یک آب سنج معمولاً از شیشه ساخته شده است و دربرگیرنده یک لوله استوانه ای و یک حباب پر شده با جیوه یا گلولهٔ سربی برای قائم نگه داشتن آن است.

مایعی که می خواهد آزمایش شود درون یک محفظهٔ بلند مانند استوانه مدرج ریخته شده، و آب سنج به آرامی درون آن قرار می گیرد به طوریکه بتواند آزادانه شناور شود. سطح مماس شده مایع با بخش درجه بندی شده اب سنج درصد یا چگالی آن مایع را نمایش می دهد.

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 میزان الکل مشروبات الکلی و نمونه های آزمایشگاهی.

عملکرد آب سنج بر پایهٔ قانون ارشمیدس است که یک جامد معلق در سیال به وسیلهٔ یک نیرو برابر وزن سیال جابجا شده شناور می ماند. هر چه چگالی ماده کمتر باشد آب سنج بیشتر فرو می رود.

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 نمی رود.

در ادامه به بررسی برخی آب سنج ها میپردازیم

مقدار چگالی آب خالص، مبنای سنجش ابزارهای معرفی شده در این مقاله می باشد.

چگالی سنج (هیدرومتر - دانسیته)
چگالی سنج که در این مقاله به بررسی اشکال مختلف آن پرداخته ایم برای سنجش چگالی مایعات مختلف کاربرد داشته و بسته به نوع کاری که از آن انتظار دارید بایستی درجه بندی مناسب را انتخاب نمائید.

می توان به درجه بندی های 1000 تا 2000 - 1000 تا 1200 - 700 تا 750 اشاره نمود. که در این وبسایت در بخش چگالی سنج می توانید برخی از آنها را مشاهده نمائید.

الکل سنج
نوعی چگالی سنج است که از 0 تا 100 و بر مبنای درصد درجه بندی شده و برای سنجش میزان الکل موجود در ترکیبات آب به علاوه الکل کاربرد داشته و در آزمایشگاه ها و بررسی عملیات تخمیر مورد استفاده قرار می گیرد.

البته رنج های محدودتری مانند 0 تا 96 درصد روسی - 0 تا 50 درصد و 0 تا 25 درصد هم در بازار یافت می شود که هر کدام کارایی خاص خود را دارند اما برای سنجش آب و الکل معمولا مدل 0 تا 100 درصد از برندهای مختلف بیشترین کاربرد را دارد.

معمولاً از کربوهیدارت (شامل قند با نشاسته) بهمراه مخمر برای تهیه اتانول استفاده می شود و اینجاست که دانستن درصد الکل ایجاد شده با سنجش گرهایی بنام الکل سنج میسر می شود.

شراب سنج
شراب سنج نوعی چگالی سنج است که برای تولید انواع شراب مدرج شده و همزمان دو واحد brix (میزان قند) از 0 تا 35 و درصد الکل را بر اساس 0 تا 20 درصد نمایش می دهد و معمولاً برای تولید شراب و آبجو مورد استفاده قرار می گیرند.

لازم بذکر است که در دین اسلام آبجو یا فُقّاع و انواع شراب ها و اتانول ها از نجاسات ده گانه بوده و نوشیدن آن عملی حرام و جرم است برای همین این نوع آب سنج (شراب سنج) در ایران یافت نمی شود.

فقط جهت اطلاع عرض می شود که می توان معادل آن یعنی چگالی سنج 1000 تا 1200 را مورد استفاده قرار داده و میزان قند و الکل را به راحتی محاسبه نمود. چگالی سنج های رنج بالاتر مانند 1000 تا 1300 یا 1000 تا 2000 که رنج بالاتری را نمایش می دهند مناسب اینکار نیستند و دقت مطلوبی نخواهند داشت.

قند سنج (شیرینی سنج مایعات - ساخاریمتر - بریکس متر)
قند سنج نام دیگر شراب سنج است در واقع آب سنجی است که برای تعیین میزان شکر حل شده در محلول استفاده می شود. (قند سنج) اصولاً به وسیلهٔ شراب سازها و آبجو سازها استفاده می شود و همچنین می تواند در شربت سازی و بستنی سازی نیز استفاده می شود.

(نوعی دیگر از شیرینی سنج ها نیز موجود است که ساختار آن بکلی با آب سنج ها متفاوت است و به آن رفراکتومتر گفته می شود و اساس کار آن فیزیک شکست نور است که در این مقال نمیگنجد)

شیرسنج (لاکتومتر)
شیر سنج درحقیقت یک آب سنج است که برای سنجش میزان خلوص شیر مورد استفاده قرار می گیرند که یک مدل شیرسنج را می توانید در این وبسایت ملاحظه بفرمائید.

چگالی سنج خاک (هیدرومتر خاک)
چگالی سنج خاک که به آن هیدرومتر خاک نیز میگویند ابزاری ست که برای اندازه گیری قطر ذرات خاک و سنجش دانه بندی ذرات تشکیل دهنده خاک یک قطعه زمین مورد استفاده قرار می گیرد.

این سنجشگر خاک برای اموری چون کشاورزی و یا امور مهندسی مانند راهسازی / سد سازی و …. مورد استفاده قرار می گیرد و شناخته شده ترین مدلهای آن عبارتند از چگالی سنج خاک H151 و چگالی سنج خاک H152 که بر اساس دو استاندارد آمریکایی طراحی و در دسترس هستند.

متوانید برندهای آمریکایی و آلمانی مانند فیشر را به عنوان چگالی سنج خاک تهیه نمائید.

روش کار هیدرومتر خاک ترکیب نمودن مقدار مشخصی از خاک با آب مقطر و قرار دادن چگالی سنج مربوطه درون آن می باشد.

اسید سنج (بومه سنج)
اسید سنج یا acidimeter نوعی آب سنج است که برای اندازه گیری وزن مخصوص اسید ها استفاده می شود.

آب سنج باتریی
نوعی اسید سنج برای سرویس کردن باتری اتومبیل ها کاربرد دارد و میزان غلظت محلول اسید سولفوریک به عنوان الکترولیتیست را میسنجد.

سنجشگر ضدیخ
نوعی از آب سنج برای که غلظت اندازه گیری شده و نقطهٔ انجماد ضد یخ را سنجش نموده و غلظت مناسب برای درجه انجماد مورد سنجش قرار می گیرد.

آب سنج کشاورزی
نوعی آب سنج که در ترکیب آفت کش ها و تعیین غلظت محلول کودها می تواند مورد استفاده قرار بگیرد و عمدتاً برای ترکیب نمودن کودهای شیمیایی محلول در آب کاربرد دارد.

آب سنج در تولید انرژی (تولید گاز متان از مدفوع دام)
نوعی چگالی سنج است که برای ترکیب کود با آب برای ایجاد گاز متان در تانکرها و ایجاد سوخت مورد استفاده قرار میگرند و بسته به نوع کود دامی رنج هایی مانند 700 تا 750 هم مناسب اینکار می باشند.

شوری سنج
شوری سنج نوعی آب سنج است که برای سنجش ترکیب آب و نمک مورد استفاده قرار می گیرد هر چند دستگاه دیگری نیز هست که اینکار را به روش شکست نور هنگام عبور از درون سیال را اندازه گیری می کند که به آن رفراکتومتر (شوری سنج) میگویند و با شوری سنجی که معرفی نمودیم بسیار متفاوت است.

برخی از چگالی سنج ها که آب سنج تلقی نمی شوند:

دانسیتومتر (دانسیته سنج)
یکی از ابزارهای کاربردی آزمایشگاه می باشد و جهت تعیین مقدار دانسیته ی مایعات مورد استفاده قرار می گیرد و روش کار آن تعیین میزان چگالی از طریق اندازه گیری میزان نوسان جرمی ماده در یک حجم معین و ثابت است.

در صنعت چاپ هم برای سنجش تراکم رنگ در سطح و در پزشکی برای سنجش تراکم استخوان و دهها مورد دیگر می توان اشاره نمود. دانسیته سنج یا دانسیتومتر شباهتی به آب سنج های مقاله ما ندارند و آب سنج محسوب نمی شوند.

تی دی اس متر (TDS سنج)
یا همان Total dissolved solids که به اختصار (TDS) نیز گفته می شود و کار آن سنجش مواد جامد (مواد آلی یا غیر آلی) محلول در آب است هم به نوعی با چگالی یک محلول مرتبط می باشد. البته شکل ظاهری این دستگاه ها با آب سنج ها متفاوت بوده و نحوه کارشان نیز متفاوت می باشد. (سنجشگر آب سنج نیستند)

پ هاش متر (PH meter)
وسیله ایست که به اشتباه از آن بنام آب سنج یاد می شود و در واقع میزان اسیدی یا میزان بازی یک محلول را مورد ارزیابی قرار داده و سنجشگر آب سنج تلقی نمی شوند.

رفراکتومتر
نوعی شیرینی سنج که اساس کار آن سنجش میزان قند یا شوری یک محلول است و کارکرد آن شکستِ نور و فیزیک نور است و نحوه کار آن بسیار متفاوت از آب سنج هاست.

دارای یک چشمی و یک صفحه می باشد که یک قطره از محلول را بروی صفحه دستگاه چکانیده و از درون چشمی درجات را مشاهده و مورد بررسی قرار میدهیم.