Areométer-fokok
SI-n kívüli folyadéksűrűség-skálák · mennyiség: relatív sűrűség 60 °F-on
A kőolajtőzsde úgy van berendezve, hogy a nehéz áru bizonyul olcsónak: az athabascai bitument engedménnyel adják, a könnyű texasi fajtát felárral, és ez az egész árkülönbség egyetlen számmal, API-fokban van a szerződésbe írva. Az ő skálájuk a dolgok megszokott rendjével szemben fut, mert minél sűrűbb a folyadék, annál kevesebb fok jut rá. A nulla a víznél nehezebb folyadékra esett, magának a víznek pedig pontosan tízet juttattak.
Ugyanaz az üvegúszó még két skálát visel, más mesterségektől örökölve: a vegyész a száron Baumé-fokot olvas, a tímár és a festő Twaddell-fokot. Mindhárom ugyanarról beszél, arról a mélységről, ameddig a műszer a folyadékba merült, de mindegyik a maga számaival és a maga tartományában teszi, amelyen kívül egyszerűen hallgat.
01 · Meghatározás
Mindhárom fok nem egyéb, mint átírt relatív sűrűség, vagyis a folyadék sűrűségének a víz sűrűségéhez viszonyított aránya, mindkettőt ugyanazon a 60 °F-os hőmérsékleten véve. A műszer mindhárom esetben ugyanaz, üvegúszó a száron elhelyezett skálával, és csak abban különböznek, milyen képlet szerint vitték fel ezt a skálát az üvegre.
Az areométer annál mélyebbre merül, minél könnyebb a folyadék, hiszen pontosan a saját súlyát szorítja ki, és a merülés mélysége nem a sűrűséggel, hanem annak reciprokával bizonyul arányosnak. Innen a képletek alakja: az API-foknál és Baumé könnyű ágánál a sűrűség a nevezőben áll, így a számok a könnyű folyadékok felé nőnek, míg Twaddellnek egyáltalán nincs nevezője — az ő skálája lineáris a sűrűségben, és a víztől csak felfelé számolódik.
Baumé skálájának két ága van, nehéz és könnyű, és a műszeren mindig fel van tüntetve, melyik van rávive. Mindkettő a víztől indul, de aztán szétválnak: a nehéz a savak és lúgok felé vezet, a könnyű az alkoholok és az üzemanyag felé. Összekeverni őket könnyebb, mint hinnénk, és erős savon az ágválasztás hibája eléri a tíz fokot.
Maga a skálán álló szám csak azzal a hőmérséklettel együtt bír értelemmel, amelyen leolvasták: az üveg 60 °F-ra van beosztva, és a langyos minta elkerülhetetlenül alacsonyabb sűrűséget ad. A kőolaj-kereskedelemben a rá vonatkozó helyesbítést nem szemre becsülik, hanem az ASTM D1250 táblázataiból veszik — előbb a leolvasást a vonatkoztatási hatvan fokra hozzák, és csak azután számolnak térfogatot és pénzt.
Mozgassa a sűrűséget: az úszó felemelkedik vagy elsüllyed, a három skála pedig a helyzetét mindegyik a maga módján olvassa. Mindegyiknek megvan a maga vak sávja, és ahol két skála még dolgozik, a harmadik már semmit sem mutat.
A zöld vonal az API-fokok: a sűrűség növekedtével esnek. A narancssárga a Twaddell-fokok, amelyek ellenkezőleg, nőnek. A vonalak a víznél metszik egymást, ahol az API tízet ad, Twaddell nullát, majd ellentétes irányba távolodnak: az egyik skála a víznél könnyebb kőolajra van beosztva, a másik a savakra és lúgokra, amelyek nehezebbek. Olyan műszert, amelyen mindkét skála egyazon száron van, senki sem készít, mert a közös tartományuk túlságosan kicsi.
02 · Átszámítás
Adjon meg egy leolvasást, és az adatlap megadja a többit
Minden skála egyetlen 60 °F-os relatív sűrűségre vezethető vissza, ezért pontosan átszámíthatók egymásba. Pontatlanság csak ott lép fel, ahol a leolvasást más hőmérsékleten vették, és nem hozták táblázat szerint a vonatkoztatási értékre.
Baumé nehéz ágának modulusát országonként másképp vették — 144,3, 145 vagy 146,3 —, és a modulus kapcsolója az adatlap finombeállításai közé került: erős savon a különbség már az első számjegyben látszik.
Tizenöt és fél Celsius-fok se nem kerek szám, se nem valakinek a szeszélye: pontosan 60 °F, az amerikai hőmérő ismerős hatvan foka, amelyen a kőolaj egész számtana nyugszik. A langyos minta több API-fokot mutat, mint amennyi valójában van, és egy tankhajónyi tételnél ez a különbség már pénzben számít; ezért a leolvasást előbb a vonatkoztatási értékre hozzák, és csak azután szorozzák a térfogattal.
| Megjegyzés | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Nagyságrendek
logaritmikus skála: a levegőtől az ozmiumig04 · Mérőeszközök
Mivel mérik a folyadék sűrűségét
Úszó, hasában sörétekkel és száron skálával: azt a beosztást olvassák le, amely egybeesett a folyadék szintjével. Egy műszer szűk sűrűségsávot fog át, ezért hat-kilenc darabos készletekben árulják tokban. A módszert az ASTM D1298 írja le, és a kőolaj átvételénél mind a mai napig érvényes.
Ismert térfogatú edényt mérnek le üresen és tele, termosztátban tartva. A mechanikus módok közül ez a legpontosabb: a sűrűség ötödik számjegye biztosan megvan. Az ára az idő, egy mintára nagyjából fél óra megy el — cserébe éppen piknométerrel hitelesítik magukat az areométereket.
A hajlított csövet a saját frekvenciáján rezgetik, és minél sűrűbb a tartalma, annál lassabban leng. A sűrűséget a műszer a lengésidőből számítja ki, és maga hozza 60 °F-ra. Mintából egy milliliter kell, a válaszra fél percet várni — a laboratóriumban az ilyen műszer már régen kiszorította az úszót.
A vezetékben a sűrűségre folyamatosan szükség van, és oda tömegárammérőt tesznek: két hurkot rezgésbe hoz, és azok elcsavarodásából egyszerre határozza meg a tömegáramot és a sűrűséget. Az API-fokot a műszer nyomban kiadja, így a szám minta és ember nélkül kerül a kereskedelmi jelentésbe.
05 · Írásszabályok
Egy szám ág és Fahrenheit-fok nélkül semmit sem jelent
A fokjelet a betűk elé és hozzájuk tapadva teszik, az értéket pedig szóköz választja el. Baumé esetében az ágat mindig meg kell adni, a nehezet vagy a könnyűt. Az API-foknál a hőmérsékletet csak azért szabad elhagyni, mert mindig ugyanaz, 60 °F; ha a mintát máson mérték, azt külön jelzik.
A harmadik írásmód a mennyiséget összekeveri a skálájával: a sűrűséget kilogrammban mérik köbméterenként, az API-fok viszont dimenzió nélküli szám, a sűrűségből számítva. A negyedik hiba a műhelyben a leggyakoribb: a 66 °Bé-s kénsav mintegy 93 % monohidrátot tartalmaz, és semmiképpen sem 66 %-ot. A százalék csak Brixnél és Platónál esik egybe a fokkal, ahol a skálát épp így gondolták el.
06 · Szomszédos egységek
Jelentés szerint közel áll minden olyan skála, amelyben a sűrűséget az ágazat számára kényelmes számokra írták át: a cukrot Brix szerint számolják, a szőlőmustot Oechsle szerint, a kőolajat API szerint — és mindegyik alatt egy és ugyanaz a dimenzió nélküli relatív sűrűség fekszik.
a skála fordítva fut
két ág a víztől
lineáris a sűrűségben
A Simetrium adatlapjai közül legközelebb állnak sűrűség kg/m³-ben, amelyre mindhárom skála visszavezethető, Brix-fok és Plato-fok a maguk cukortáblázataival, hordó, amelyben a kőolajat térfogatban számolják, és kőolaj-egyenérték hordó, ahol a térfogathoz még az égéshő is hozzájön.
07 · Történeti rész
A só, a bőr és a kőolaj
Antoine Baumé két pont szerint osztotta be a szárat: a tiszta víz adta neki a nullát, a tizenöt rész sóból és nyolcvanöt rész vízből álló oldat pedig a tizenötöt. A jelek közötti távolságot egyenlően osztotta fel, és olyan skála lett belőle, amelyet a patikáriusok azonnal elfogadtak.
A skót mester, William Twaddell képlet nélkül boldogult: egy fokra a sűrűség öt ezredét vette, így nincs mit számolni. A fehérítő- és cserzőfürdőket a víz feletti szűk sávban tartják, és a tímárok a textilesekkel a mai napig Twaddell-fokban beszélnek.
Az amerikai kőolaj-areométereket évtizedeken át 141,5-es modulussal osztották be, jóllehet Baumé képlete 140-et kívánt. A Szabványügyi Hivatal, miután az eltérést felfedezte, inkább nem alakította át az üveget, hanem törvényesítette — így született meg az API-skála.
A sűrűséget a laboratóriumban régóta rezgőcsővel veszik, a vezetékben tömegárammérővel, a kőolajszerződéseket azonban továbbra is API-fokban írják, és a könnyű fajta felárát is aszerint számolják. A skála túlélte a maga műszerét: a számok ugyanazok maradtak, úszó viszont ebben a láncban már nincs.
Olyan egység, amelynek sem etalonja nincs, sem a nullája nincs a helyén
Magát az API-fokot nem lehet hitelesíteni: a sűrűségmérőt hitelesítik, a fok pedig a sűrűségből adódik a képlet szerint. Ebben a láncban két mennyiséget kell ellenőrizni, a sűrűséget és a hőmérsékletet, és a második többet nyom a latban, mint az első. A langyos kőolaj könnyebb, több fok jön ki rá, tehát szerződés szerint drágább; ezért a minta hőmérsékletét a leolvasással együtt jegyzik fel, a helyesbítést pedig táblázatból veszik, nem fejben számolják.
Ennek a skálának a nullája nem a víznél áll, hanem az 1,076-os sűrűségnél, ott, ahol a víz már rég mögöttünk maradt. Így rendelkezett a képlet, amelyet a víznél könnyebb folyadékokra szántak: a nullája minden fizikai értelmen kívülre került. A nehéz fajták negatív fokba mennek át, és egy mínusz a kereskedelmi jelentésben furcsán fest, mégis teljesen szokványosnak számít.
Katalógus · mértékegységek
Minden mennyiségnek egy adatlap
Hét SI-alapegység, huszonkét saját nevű származtatott és a rendszeren kívüli mennyiségek, amelyek nélkül sem a technika, sem a naptár nem működne.