Крепость спирта
Внесистемная единица · величина: объёмная доля этанола в водно-спиртовом растворе
В английском казначействе семнадцатого века крепость проверяли порохом: на щепоть пороха выливали ложку спирта и поджигали. Если после того, как пламя погасло, порох вспыхивал, спирт считался доказанным — proved, — а если оставшаяся вода заливала порох и он лишь шипел, товар был слабее нормы и облагался по другой ставке. Испытание выглядит грубым, однако держалось оно на настоящей физике: этанол горит, покуда воды в растворе не слишком много, и порог этот приходится примерно на пятьдесят семь процентов по объёму.
Из того порохового порога и выросли современные шкалы, разошедшиеся между собой на без малого столетие. Британия закрепила «сто градусов proof» ровно за той крепостью, при которой порох ещё занимался, так что единица её шкалы оказалась в семь четвёртых от объёмного процента; Америка же, не желая возиться с дробями, объявила proof просто удвоенным процентом, и сотня у неё стала половиной бутылки чистого спирта. Гей-Люссак поступил проще всех и назвал градусом сам объёмный процент, а потому его шкала пережила обе прочие и легла в основу нынешних правил.
01 · Определение
Крепость в процентах по объёму равна отношению объёма чистого этанола к объёму всего раствора, причём оба объёма берут порознь при двадцати градусах Цельсия. Оговорка про порознь существенна: спирт с водой при смешивании сжимаются, литр спирта и литр воды дают около 1,93 литра смеси, а не два, поэтому доли считают до смешивания, а не после.
Прибор для такой величины годится любой, лишь бы он различал плотность: спирт легче воды почти на пятую часть, так что поплавок в водке всплывает заметно глубже, чем в вине. Отсюда и устройство спиртомера, размеченного прямо в процентах, и обязательная поправка на температуру, поскольку тёплый раствор кажется прибору более крепким, чем он есть.
Три исторические шкалы отличаются друг от друга только множителем, а потому переводятся точно и без всяких таблиц. Гей-Люссак приравнял свой градус к объёмному проценту, американский proof вдвое больше процента, а британский взял за сотню пороховой порог — ту крепость, при которой раствор ещё поджигает порох, — и получил единицу в семь четвёртых процента. Британия свою шкалу отменила в 1980 году, но надпись «70° proof» на бутылках старого разлива по-прежнему требует перевода.
Массовая доля живёт рядом и путается с объёмной постоянно, хотя различаются они существенно: в сорокапроцентной водке спирта по массе всего около тридцати трёх процентов, потому что он легче воды. Акциз, кстати, считают ни от той, ни от другой, а от литров абсолютного спирта в партии, так что для бухгалтерии крепость важна лишь как множитель.
Ведите крепость ползунком и смотрите на ложку: пока спирта достаточно, пламя догорает до сухого пороха и тот вспыхивает, а как только воды становится больше порога, остаток заливает порох и вместо вспышки выходит шипение. Три шкалы справа читают одну и ту же жидкость, и расходятся они ровно во столько раз, во сколько отличаются их множители.
Сплошная линия показывает, как плотность водно-спиртовой смеси падает с ростом крепости, а пунктирная — как она падала бы, если бы жидкости просто складывались. Расходятся линии потому, что молекулы спирта и воды укладываются плотнее, чем каждая из них по отдельности, и провал этот наибольший около сорока процентов. Ровно из-за него спиртомер приходится размечать по таблицам, а не по линейке.
02 · Пересчёт
Введите то, что написано на этикетке
Между тремя шкалами крепости переводы точные, поскольку все они отличаются лишь множителем. Приближение появляется только там, где в дело вступает плотность: массовая доля и вес партии считаются по табличным значениям для водно-спиртовых смесей.
Британская шкала показана в двух видах: обычными градусами proof и старой записью Сайкса, где считали отклонение от сотни вверх или вниз. Второй вид можно убрать в тонких настройках листа.
Температура для крепости важна не меньше, чем для вязкости, хотя выглядит это иначе: сама доля спирта от нагрева не меняется, зато плотность падает, и спиртомер начинает завышать показание примерно на треть процента на каждый градус. Поверочные таблицы поэтому составлены для двадцати градусов Цельсия, а в американской практике — для шестидесяти по Фаренгейту.
| Значение | Пояснение | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Порядки величин
от безалкогольного до ректификата04 · Приборы измерения
Чем измеряют крепость
Ложку спирта выливали на щепоть пороха и поджигали, а по тому, вспыхнет порох после догорания или зашипит в остатке воды, судили о крепости. Проба различала всего два состояния, зато не требовала ни прибора, ни таблиц, и потому продержалась в казначействе почти полтора века.
Латунный поплавок с набором навесных гирек, узаконенный британским парламентом в 1816 году: гирьку подбирали так, чтобы прибор погрузился в размеченную область, и крепость читали как отклонение от сотни вверх или вниз. Именно он превратил пороховое «да или нет» в число, которое можно было вписать в накладную.
Стеклянный поплавок, размеченный прямо в объёмных процентах по таблицам водно-спиртовых смесей, — тот самый прибор, которым пользуются до сих пор и в лаборатории, и на кухне у самогонщика. Показание годится только для чистой смеси спирта с водой, а потому сахар в наливке или экстракт в виски сбивают его начисто.
Единственный способ узнать крепость напитка, в котором кроме спирта и воды есть что-то ещё: пробу разделяют на колонке и считают площадь под этаноловым пиком. Так проверяют ликёры, настойки и всё сладкое, где поплавок бесполезен, а заодно ловят метанол, которого в честном продукте быть не должно.
05 · Правила записи
Proof без страны ничего не значит
Объёмную долю пишут числом, пробелом и знаком процента, а уточнение «об.» или «vol» ставят после, поскольку без него доля читается двояко. Для proof обязательно указывать страну: одно и то же число означает разную крепость по обе стороны Атлантики, и разница эта не мелочная — сто градусов британских дают пятьдесят семь процентов, а сто американских ровно пятьдесят.
Первая запись — обиходные «сорок градусов», которых в документе быть не должно, поскольку градусом крепость называли только Гей-Люссак и Траллес, и обозначение у них своё. Вторая не говорит, по объёму доля или по массе, а разница между ними для сорока процентов составляет целых семь пунктов. Третья не указывает страну, и потому её нельзя перевести однозначно. Четвёртая же просто неверна: по массе в той же водке спирта около тридцати трёх процентов.
06 · Соседние единицы
Рядом стоят все шкалы, которыми концентрацию читают через плотность раствора: сахар в сусле мерят градусами Брикса, экстракт в пивоварении — градусами Плато, а кислоты и щёлочи в цехе — градусами Боме. Устроены они одинаково: поплавок видит плотность, а на стекле нанесены числа той отрасли, для которой прибор сделан.
в объёме раствора
проценты по массе
плотность начального
Из паспортов Simetrium рядом стоят градус Брикса и градус Плато, шкалы ареометра °Bé / °Tw / °API, где та же плотность читается по-нефтяному, и плотность в кг/м³, без которой не связать объёмную долю с массовой.
07 · Исторический раздел
Доказательство порохом
Английская акцизная служба брала пошлину со спирта по двум ставкам, и различать товар нужно было прямо в порту, без всяких приборов. Испытание придумали простое: спирт выливали на порох и поджигали, а по тому, вспыхнет порох или зашипит, товар относили к доказанному или к слабому. Слово proof с тех пор и означает крепость, хотя буквально это «доказательство».
Парламент утвердил прибор Бартоломью Сайкса и заодно узаконил само определение: proof spirit — это раствор, чья плотность составляет двенадцать тринадцатых от плотности воды. Число вышло около пятидесяти семи процентов по объёму, то есть тот же пороховой порог, только измеренный поплавком, а не спичкой.
Американское казначейство унаследовало слово proof, но не стало возиться с британскими дробями и объявило, что сто proof — это ровно половина спирта по объёму. Пороховая связь на этом порвалась, зато шкала стала считаться в уме, и до сих пор надпись «100 proof» на бутылке бурбона означает пятьдесят процентов, а не пятьдесят семь.
Когда торговля внутри Общего рынка потребовала одной шкалы на всех, выбрали самую простую: объёмный процент по Гей-Люссаку. Британия отменила свою шкалу первого января 1980 года, и с тех пор бутылки маркируют одинаково от Лиссабона до Хельсинки, а старая запись «70° proof» встречается только на этикетках, пролежавших в погребе дольше сорока лет.
Испытание, которое умело отвечать только «да» или «нет»
Пороховая проба выглядит курьёзом, однако по существу это самый честный прибор из всех, что здесь описаны: она не притворялась измерением и давала ровно то, что от неё требовалось для сбора пошлины — один порог и два исхода. Крепость как непрерывную величину она не знала вовсе, а потому и не могла соврать в третьем знаке; ошибалась она иначе, целиком, когда порох отсыревал или ложку держали неровно.
Замена огня ареометром была не просто уточнением, а сменой самой природы величины: вместо порога появилась шкала, вместо двух исходов — число с десятыми, и вместе с этим появилась нужда в таблицах, температурных поправках и поверке. Британская шкала сохранила при этом память о своём происхождении, поскольку сотню ей назначили не по кругломую счёту, а по той крепости, при которой вспыхивал порох, и оттого её единица навсегда осталась дробной по отношению к проценту.
Каталог · единицы измерения
Паспорт на каждую величину
Семь базовых единиц СИ, двадцать две производные с собственными именами и внесистемные величины, без которых не обходится ни наука, ни быт. Каждая — отдельный лист: определение, пересчёт, приборы, правила записи, история. На 36 языках.