Aræometergrader
Ikke-SI-skalaer for væskers densitet · størrelse: relativ densitet ved 60 °F
Oliebørsen er indrettet sådan, at den tunge vare bliver den billige: bitumen fra Athabasca sælges med rabat, den lette texanske sort med tillæg, og hele denne prisforskel står i kontrakten som ét eneste tal, som grader API. Deres skala løber modsat tingenes vante orden, for jo tættere væsken er, desto færre grader tilfalder den. Nullen faldt på en væske tungere end vand, mens vandet selv fik tildelt præcis ti.
Den samme glasflyder bærer endnu to skalaer, arvet fra andre håndværk: kemikeren aflæser grader Baumé på stangen, garveren og farveren grader Twaddell. Alle tre taler om det samme, om den dybde instrumentet er sunket ned i væsken, men hver enkelt gør det med sine egne tal og inden for sit eget område, uden for hvilket den ganske enkelt tier.
01 · Definition
Alle tre grader er ikke andet end omskrevet relativ densitet, altså forholdet mellem væskens densitet og vandets, begge taget ved samme temperatur på 60 °F. Instrumentet er i alle tre tilfælde det samme, en glasflyder med en skala på stangen, og de adskiller sig alene ved, efter hvilken formel skalaen blev sat på glasset.
Aræometret synker dybere, jo lettere væsken er, fordi det fortrænger nøjagtig sin egen vægt, og nedsænkningsdybden viser sig at være proportional ikke med densiteten, men med dens reciprokke værdi. Deraf formlernes udseende: hos grad API og hos Baumés lette gren står densiteten i nævneren, så tallene vokser mod de lette væsker, mens Twaddell slet ingen nævner har — hans skala er lineær i densiteten og tælles fra vand kun opad.
Baumés skala har to grene, en tung og en let, og på instrumentet står altid, hvilken af dem der er inddelt. Begge begynder ved vand, men skilles derefter: den tunge fører til syrer og baser, den lette til sprit og brændstof. At forveksle dem er lettere, end det ser ud, og på en stærk syre når fejlen i valget af gren op på ti grader.
Selve tallet på skalaen har kun mening sammen med den temperatur, hvorved det blev aflæst: glasset er inddelt til 60 °F, og en varm prøve giver uundgåeligt for lav densitet. I oliehandelen skønnes korrektionen herfor ikke på øjemål, men hentes i tabellerne ASTM D1250 — først føres aflæsningen til referencens tres grader, og først derefter regnes rumfang og penge.
Flyt densiteten: flyderen stiger eller synker, og de tre skalaer aflæser dens stilling hver på sin måde. Hver af dem har en blind zone, og dér hvor to skalaer endnu virker, viser den tredje allerede intet.
Den grønne linje er grader API: de falder, efterhånden som densiteten stiger. Den orange er grader Twaddell, der tværtimod vokser. Linjerne skærer hinanden ved vand, hvor API giver ti og Twaddell nul, og går derefter fra hinanden til hver sin side: den ene skala er inddelt til olie, der er lettere end vand, den anden til syrer og baser, der er tungere. Et instrument med begge skalaer på samme stang laver ingen, fordi deres fælles område er for lille.
02 · Omregning
Indtast én aflæsning — bladet giver de øvrige
Alle skalaer går tilbage til én og samme relative densitet ved 60 °F og kan derfor omregnes indbyrdes nøjagtigt. Unøjagtighed opstår kun dér, hvor aflæsningen er taget ved en anden temperatur og ikke ført til referencen efter tabel.
Modulet for Baumés tunge gren blev sat forskelligt i forskellige lande — 144,3, 145 eller 146,3 — og omskifteren dertil ligger blandt bladets finindstillinger: på en stærk syre ses forskellen allerede i første ciffer.
Femten og en halv grad Celsius er hverken et rundt tal eller nogens indfald: det er præcis 60 °F, de velkendte tres grader på det amerikanske termometer, som hele oliens regnekunst hviler på. En varm prøve viser flere grader API, end der i virkeligheden er, og på et parti af tankskibs størrelse regnes den forskel allerede i penge; derfor føres aflæsningen først til referencen og ganges først derefter med rumfanget.
| Bemærkning | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Størrelsesordener
logaritmisk skala: fra luft til osmium04 · Måleinstrumenter
Hvad en væskes densitet bestemmes med
En flyder med hagl i bugen og en skala på stangen: man aflæser den streg, der falder sammen med væskeoverfladen. Ét instrument dækker et smalt densitetsbånd, derfor sælges de i sæt på seks til ni stykker i etui. Metoden er beskrevet i ASTM D1298 og er stadig gyldig ved modtagelse af olie.
Et kar af kendt rumfang vejes tomt og fyldt, holdt i termostat. Af de mekaniske metoder er dette den nøjagtigste: densitetens femte ciffer fås med sikkerhed. Prisen er tid, én prøve tager omkring en halv time — men det er netop med pyknometret, at aræometrene selv kalibreres.
Et bøjet rør bringes til at svinge i sin egenfrekvens, og jo tættere indholdet er, desto langsommere svinger det. Densiteten beregner instrumentet ud fra svingningstiden og fører den selv til 60 °F. Der skal en milliliter prøve til, på svaret venter man et halvt minut — i laboratoriet har et sådant instrument for længst fortrængt flyderen.
I en rørledning er densiteten nødvendig uafbrudt, og dér sætter man en massestrømsmåler ind: den bringer to sløjfer til at svinge og bestemmer ud fra deres vridning på én gang massestrømmen og densiteten. Grader API leverer instrumentet med det samme, så tallet havner i varerapporten uden prøve og uden menneske.
05 · Skriveregler
Et tal uden gren og uden grader Fahrenheit betyder ingenting
Gradtegnet sættes foran bogstaverne og tæt op ad dem, mens værdien skilles fra med et mellemrum. For Baumé skal grenen altid angives, den tunge eller den lette. Ved grad API må temperaturen kun udelades, fordi den altid er den samme, 60 °F; er prøven målt ved en anden, anføres det særskilt.
Den tredje skrivemåde forveksler størrelsen med dens skala: densiteten måles i kilogram pr. kubikmeter, mens grader API er et dimensionsløst tal, beregnet ud fra densiteten. Den fjerde fejl er den hyppigste på værkstedet: svovlsyre på 66 °Bé indeholder omkring 93 % monohydrat og på ingen måde 66 %. Procent falder kun sammen med grader hos Brix og Plato, hvor skalaen netop er tænkt sådan.
06 · Naboenheder
Efter betydningen står alle de skalaer nær, hvori densiteten er skrevet om til tal, der passer branchen: sukker regnes efter Brix, druemost efter Oechsle, olie efter API — og under dem alle ligger én og samme dimensionsløse relative densitet.
skalaen løber baglæns
to grene fra vand
lineær i densiteten
Blandt Simetriums datablade nærmest står densitet i kg/m³, som alle tre skalaer kan føres tilbage til, grad Brix og grad Plato med deres sukkertabeller, fad, hvori olie regnes i rumfang, og tønde olieækvivalent, hvor forbrændingsvarmen lægges til rumfanget.
07 · Historisk afsnit
Salt, læder og olie
Antoine Baumé inddelte stangen efter to punkter: rent vand gav ham nullen, og en opløsning af femten dele salt på femogfirs dele vand gav femten. Afstanden mellem disse mærker delte han jævnt, og derved fremkom en skala, som apotekerne straks tog til sig.
Den skotske håndværker William Twaddell klarede sig uden formel: han satte én grad lig fem tusindedele densitet, så der intet er at regne. Blege- og garvebade holdes i et smalt bånd over vand, og garvere og tekstilfolk taler i grader Twaddell den dag i dag.
Amerikanske olie-aræometre blev i årtier inddelt med modulet 141,5, skønt Baumés formel krævede 140. Standardbureauet foretrak, da det opdagede afvigelsen, ikke at lave glasset om, men at lovliggøre det — sådan opstod API-skalaen.
Densiteten tages i laboratoriet for længst med svingende rør og i ledningen med massestrømsmåler, men oliekontrakterne er stadig skrevet i grader API, og tillægget for den lette sort regnes efter dem. Skalaen har overlevet sit instrument: tallene er de samme, men nogen flyder findes ikke længere i denne kæde.
En enhed uden normal og uden nullen på rette plads
Selve graden API kan ikke kalibreres: man kalibrerer densitetsmåleren, og graden følger af densiteten efter formlen. At kontrollere i denne kæde gælder to størrelser, densitet og temperatur, hvoraf den anden er vigtigere end den første. Varm olie er lettere, der kommer flere grader ud af den, og dermed er den efter kontrakten dyrere; derfor noteres prøvens temperatur sammen med aflæsningen, og korrektionen hentes i tabeller frem for at regnes i hovedet.
Nullen på denne skala står ikke ved vand, men ved densiteten 1,076, dér hvor vandet for længst ligger bag én. Sådan bestemte formlen det, tænkt til væsker lettere end vand: dens nul havnede uden for enhver fysisk mening. Tunge sorter går ned i negative grader, og et minus i varerapporten ser mærkeligt ud, men regnes for fuldkommen normalt.
Katalog · måleenheder
Et datablad for hver størrelse
Syv SI-basisenheder, toogtyve afledte med egne navne og størrelser uden for systemet, som hverken teknikken eller kalenderen kan undvære.