Areometergrader
Ikke-SI-skalaer for væskers tetthet · størrelse: relativ tetthet ved 60 °F
Oljebørsen er innrettet slik at den tunge varen blir den billige: bitumen fra Athabasca selges med rabatt, den lette texanske sorten med tillegg, og hele denne prisforskjellen står i kontrakten som ett eneste tall, som grader API. Skalaen deres går motsatt av tingenes vante orden, for jo tettere væsken er, desto færre grader tilfaller den. Nullen falt på en væske tyngre enn vann, mens vannet selv fikk tildelt nøyaktig ti.
Den samme glassflottøren bærer ytterligere to skalaer, arvet fra andre håndverk: kjemikeren leser grader Baumé på stangen, garveren og fargeren grader Twaddell. Alle tre snakker om det samme, om dybden instrumentet har sunket ned i væsken, men hver av dem gjør det med sine egne tall og innenfor sitt eget område, utenfor hvilket den rett og slett tier.
01 · Definisjon
Alle tre gradene er ikke annet enn omskrevet relativ tetthet, altså forholdet mellom væskens tetthet og vannets, begge tatt ved samme temperatur på 60 °F. Instrumentet er i alle tre tilfellene det samme, en glassflottør med en skala på stangen, og de skiller seg bare i hvilken formel skalaen ble satt på glasset etter.
Areometeret synker dypere jo lettere væsken er, fordi det fortrenger nøyaktig sin egen vekt, og nedsenkingsdybden viser seg å være proporsjonal ikke med tettheten, men med den inverse verdien av den. Derav formlenes utseende: hos grad API og hos Baumés lette gren står tettheten i nevneren, slik at tallene vokser mot de lette væskene, mens Twaddell ikke har noen nevner i det hele tatt — skalaen hans er lineær i tettheten og telles fra vann bare oppover.
Baumés skala har to grener, en tung og en lett, og på instrumentet står det alltid hvilken av dem som er inndelt. Begge begynner ved vann, men skiller seg deretter: den tunge fører til syrer og baser, den lette til sprit og drivstoff. Å forveksle dem er lettere enn det ser ut, og på en sterk syre når feilen i valget av gren opp i ti grader.
Selve tallet på skalaen har mening bare sammen med temperaturen det ble avlest ved: glasset er inndelt for 60 °F, og en varm prøve gir uunngåelig for lav tetthet. I oljehandelen anslås korreksjonen for dette ikke på øyemål, men hentes fra tabellene ASTM D1250 — først føres avlesningen til referansens seksti grader, og først deretter regnes volum og penger.
Flytt tettheten: flottøren stiger eller synker, og de tre skalaene leser stillingen dens hver på sin måte. Hver av dem har en blind sone, og der to skalaer ennå virker, viser den tredje allerede ingenting.
Den grønne linjen er grader API: de faller etter hvert som tettheten stiger. Den oransje er grader Twaddell, som tvert imot vokser. Linjene skjærer hverandre ved vann, der API gir ti og Twaddell null, og går deretter fra hverandre til hver sin side: den ene skalaen er inndelt for olje, som er lettere enn vann, den andre for syrer og baser, som er tyngre. Et instrument med begge skalaene på samme stang lager ingen, fordi det felles området deres er for lite.
02 · Omregning
Skriv inn én avlesning — bladet gir de øvrige
Alle skalaer går tilbake til én og samme relative tetthet ved 60 °F, og kan derfor regnes om til hverandre nøyaktig. Unøyaktighet oppstår bare der avlesningen er tatt ved en annen temperatur og ikke ført til referansen etter tabell.
Modulen for Baumés tunge gren ble satt ulikt i ulike land — 144,3, 145 eller 146,3 — og velgeren for den ligger blant bladets fininnstillinger: på en sterk syre synes forskjellen allerede i første siffer.
Femten og en halv grad Celsius er verken et rundt tall eller noens innfall: det er nøyaktig 60 °F, de velkjente seksti gradene på det amerikanske termometeret, som hele oljens regnekunst hviler på. En varm prøve viser flere grader API enn det i virkeligheten er, og på et parti på størrelse med et tankskip regnes den forskjellen allerede i penger; derfor føres avlesningen først til referansen og ganges først deretter med volumet.
| Merknad | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Størrelsesordener
logaritmisk skala: fra luft til osmium04 · Måleinstrumenter
Hva tettheten til en væske bestemmes med
En flottør med hagl i buken og en skala på stangen: man leser den streken som faller sammen med væskeoverflaten. Ett instrument dekker et smalt tetthetsbånd, derfor selges de i sett på seks til ni stykker i etui. Metoden er beskrevet i ASTM D1298 og er fortsatt gyldig ved mottak av olje.
Et kar med kjent volum veies tomt og fullt, holdt i termostat. Av de mekaniske metodene er dette den nøyaktigste: tetthetens femte siffer fås med sikkerhet. Prisen er tid, én prøve tar omkring en halvtime — men det er nettopp med pyknometeret at areometrene selv kalibreres.
Et bøyd rør bringes til å svinge i sin egenfrekvens, og jo tettere innholdet er, desto langsommere svinger det. Tettheten beregner instrumentet ut fra svingetiden og fører den selv til 60 °F. Det trengs en milliliter prøve, på svaret venter man et halvt minutt — i laboratoriet har et slikt instrument for lengst fortrengt flottøren.
I en rørledning trengs tettheten uavbrutt, og der settes det inn en massestrømsmåler: den bringer to sløyfer til å svinge og bestemmer ut fra vridningen deres på én gang massestrømmen og tettheten. Grader API leverer instrumentet med det samme, slik at tallet havner i varerapporten uten prøve og uten menneske.
05 · Skriveregler
Et tall uten gren og uten grader Fahrenheit betyr ingenting
Gradtegnet settes foran bokstavene og tett inntil dem, mens verdien skilles med et mellomrom. For Baumé må grenen alltid angis, den tunge eller den lette. Ved grad API kan temperaturen utelates bare fordi den alltid er den samme, 60 °F; er prøven målt ved en annen, anføres det særskilt.
Den tredje skrivemåten forveksler størrelsen med skalaen sin: tettheten måles i kilogram per kubikkmeter, mens grader API er et dimensjonsløst tall, regnet ut fra tettheten. Den fjerde feilen er den vanligste på verkstedet: svovelsyre på 66 °Bé inneholder omkring 93 % monohydrat og slett ikke 66 %. Prosent faller sammen med grader bare hos Brix og Plato, der skalaen nettopp er tenkt slik.
06 · Naboenheter
Etter betydningen står alle de skalaene nær der tettheten er skrevet om til tall som passer bransjen: sukker regnes etter Brix, druemost etter Oechsle, olje etter API — og under dem alle ligger én og samme dimensjonsløse relative tetthet.
skalaen går baklengs
to grener fra vann
lineær i tettheten
Blant databladene til Simetrium nærmest står tetthet i kg/m³, som alle tre skalaene kan føres tilbake til, grad Brix og grad Plato med sine sukkertabeller, fat, der olje regnes i volum, og fat oljeekvivalenter, der forbrenningsvarmen legges til volumet.
07 · Historisk del
Salt, lær og olje
Antoine Baumé delte inn stangen etter to punkter: rent vann ga ham nullen, og en løsning av femten deler salt på åttifem deler vann ga femten. Avstanden mellom disse merkene delte han jevnt, og slik ble det en skala som apotekerne straks tok i bruk.
Den skotske håndverkeren William Twaddell klarte seg uten formel: han satte én grad lik fem tusendeler tetthet, slik at ingenting er å regne. Bleke- og garvebad holdes i et smalt bånd over vann, og garvere og tekstilfolk snakker i grader Twaddell den dag i dag.
Amerikanske oljeareometre ble i tiår inndelt med modulen 141,5, selv om Baumés formel krevde 140. Standardbyrået foretrakk, da det oppdaget avviket, å ikke gjøre om glasset, men å lovfeste det — slik oppsto API-skalaen.
Tettheten tas i laboratoriet for lengst med svingende rør og i ledningen med massestrømsmåler, men oljekontraktene er fremdeles skrevet i grader API, og tillegget for den lette sorten regnes etter dem. Skalaen har overlevd instrumentet sitt: tallene er de samme, men noen flottør finnes ikke lenger i denne kjeden.
En enhet uten normal og uten nullen på rett plass
Selve graden API kan ikke kalibreres: man kalibrerer tetthetsmåleren, og graden følger av tettheten etter formelen. Å kontrollere i denne kjeden gjelder to størrelser, tetthet og temperatur, der den andre er viktigere enn den første. Varm olje er lettere, det blir flere grader av den, og dermed er den etter kontrakten dyrere; derfor noteres prøvens temperatur sammen med avlesningen, og korreksjonen hentes fra tabeller framfor å regnes i hodet.
Nullen på denne skalaen står ikke ved vann, men ved tettheten 1,076, der vannet for lengst ligger bak. Slik bestemte formelen det, tenkt for væsker lettere enn vann: nullen dens havnet utenfor enhver fysisk mening. Tunge sorter går ned i negative grader, og et minus i varerapporten ser rart ut, men regnes som fullstendig normalt.
Katalog · måleenheter
Et datablad for hver størrelse
Sju SI-basisenheter, tjueto avledede med egne navn og størrelser utenfor systemet, som verken teknikken eller kalenderen klarer seg uten.