Stepeni areometra
Skale gustine tečnosti van SI · veličina: relativna gustina na 60 °F
Naftna berza uređena je tako da se teška roba pokaže kao jeftina: bitumen iz Athabaske prodaje se sa popustom, a laka teksaška vrsta sa doplatom, i sva ta razlika u ceni zapisana je u ugovoru jednim jedinim brojem, stepenima API. Njihova skala ide obrnuto od uobičajenog reda stvari, jer što je tečnost gušća, to joj manje stepeni pripada. Nula je pala na tečnost težu od vode, a samoj vodi dodeljeno je tačno deset.
Isti stakleni plovak nosi još dve skale, nasleđene od drugih zanata: hemičar čita na dršci stepene Baumé, a kožar i bojadžija stepene Twaddell. Sve tri govore o istome, o dubini na koju je instrument potonuo u tečnost, ali svaka to čini svojim brojevima i u svom opsegu, izvan kojeg prosto ćuti.
01 · Definicija
Sva tri stepena nisu ništa drugo do prepisana relativna gustina, to jest odnos gustine tečnosti prema gustini vode, obe uzete na istoj temperaturi od 60 °F. Instrument je u sva tri slučaja isti, stakleni plovak sa skalom na dršci, a razlikuju se samo po formuli po kojoj je ta skala naneta na staklo.
Areometar tone tim dublje što je tečnost lakša, jer istiskuje tačno sopstvenu težinu, a dubina uranjanja ispada srazmerna ne gustini, već njenoj recipročnoj vrednosti. Otuda i oblik formula: kod stepena API i kod lake grane Baumé gustina stoji u imeniocu, tako da brojevi rastu ka lakim tečnostima, dok Twaddell imenilac uopšte nema — njegova skala je linearna po gustini i broji se od vode samo naviše.
Skala Baumé ima dve grane, tešku i laku, i na instrumentu je uvek naznačeno koja je od njih naneta. Obe počinju od vode, ali se dalje razilaze: teška vodi ka kiselinama i bazama, laka ka alkoholima i gorivu. Pomešati ih lakše je nego što izgleda, a na jakoj kiselini greška u izboru grane stiže do deset stepeni.
Sam broj na skali ima smisla jedino zajedno sa temperaturom na kojoj je očitan: staklo je podeljeno za 60 °F, a topao uzorak neizbežno daje nižu gustinu. U naftnoj trgovini ispravka se ne procenjuje odoka, već se uzima iz tablica ASTM D1250 — najpre se očitavanje svodi na referentnih šezdeset stepeni i tek onda se računaju zapremina i novac.
Pomerajte gustinu: plovak isplivava ili tone, a tri skale čitaju njegov položaj svaka na svoj način. Svaka od njih ima svoju slepu zonu, i tamo gde dve skale još rade, treća već ništa ne pokazuje.
Zelena linija su stepeni API: opadaju kako gustina raste. Narandžasta su stepeni Twaddell, koji naprotiv rastu. Linije se seku na vodi, gde API daje deset, a Twaddell nulu, i dalje se razilaze na suprotne strane: jedna skala je podeljena za naftu, koja je lakša od vode, druga za kiseline i baze, koje su teže. Instrument sa obe skale na istoj dršci ne pravi niko, jer im je zajednički opseg premali.
02 · Pretvaranje
Unesite jedno očitavanje — list će dati ostala
Sve skale se svode na jednu relativnu gustinu na 60 °F i zato se međusobno prevode tačno. Netačnost se javlja samo tamo gde je očitavanje uzeto na drugoj temperaturi i nije svedeno na referencu po tablici.
Modul teške grane Baumé uzimao se u raznim zemljama različito — 144,3, 145 ili 146,3 — a birač modula izdvojen je u fina podešavanja lista: na jakoj kiselini razlika se vidi već u prvoj cifri.
Petnaest i po stepeni Celzijusa nije ni okrugao broj ni nečiji hir: to je tačno 60 °F, poznatih šezdeset stepeni američkog termometra na kojima počiva sva naftna aritmetika. Topao uzorak pokazuje više stepeni API nego što ih zaista ima, a na partiji veličine tankera ta se razlika računa već u novcu; zato se očitavanje najpre svodi na referencu i tek onda množi zapreminom.
| Napomena | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Redovi veličina
logaritamska skala: od vazduha do osmijuma04 · Merni instrumenti
Čime se meri gustina tečnosti
Plovak sa sačmom u trbuhu i skalom na dršci: čita se ona podeoka koja se poklopila sa nivoom tečnosti. Jedan instrument obuhvata uzak pojas gustina, zato se prodaju u kompletima od šest do devet komada u futroli. Metoda je opisana u ASTM D1298 i do danas ostaje važeća pri prijemu nafte.
Sud poznate zapremine meri se prazan i pun, držan u termostatu. Od mehaničkih načina ovo je najtačniji: peta cifra gustine dobija se pouzdano. Cena je vreme, na jedan uzorak odlazi oko pola sata — zato se upravo piknometrom overavaju sami areometri.
Savijena cev se pobuđuje na sopstvenoj učestanosti, i što je njen sadržaj gušći, to sporije osciluje. Gustinu instrument računa iz perioda oscilovanja i sam je svodi na 60 °F. Uzorka treba mililitar, odgovor se čeka pola minuta — u laboratoriji je takav instrument odavno potisnuo plovak.
U cevovodu je gustina potrebna neprekidno, i tamo se ugrađuje maseni protokomer: pobuđuje dve petlje i po njihovom uvrtanju određuje odjednom i maseni protok i gustinu. Stepene API instrument daje istog trena, tako da broj stiže u robni izveštaj bez uzorka i bez čoveka.
05 · Pravila pisanja
Broj bez grane i bez stepeni Farenhajta ne znači ništa
Znak stepena stavlja se ispred slova i uz njih, dok se vrednost odvaja razmakom. Kod Baumé obavezno se navodi grana, teška ili laka. Kod stepena API temperatura se sme izostaviti samo zato što je uvek ista, 60 °F; ako je uzorak meren na drugoj, to se posebno napominje.
Treći zapis meša veličinu sa njenom skalom: gustina se meri u kilogramima po kubnom metru, dok su stepeni API bezdimenzioni broj, izračunat iz gustine. Četvrta greška je u pogonu najčešća: sumporna kiselina od 66 °Bé sadrži oko 93 % monohidrata, a nikako 66 %. Procenti se poklapaju sa stepenima samo kod Brixa i Platoa, gde je skala tako i zamišljena.
06 · Susedne jedinice
Po smislu blizu stoje sve skale u kojima je gustina prepisana u brojeve zgodne za struku: šećer se računa po Brixu, grožđana šira po Oechsleu, nafta po API — a pod svima njima leži jedna te ista bezdimenziona relativna gustina.
skala ide obrnuto
dve grane od vode
linearna po gustini
Od listova Simetrijuma najbliže stoje gustina u kg/m³, na koju se svode sve tri skale, stepen Brix i stepen Plato sa njihovim šećernim tablicama, barel, u kojem se nafta računa po zapremini, i barel ekvivalenta nafte, gde se zapremini dodaje toplota sagorevanja.
07 · Istorijski deo
So, koža i nafta
Antoan Bome delio je dršku po dve tačke: čista voda dala mu je nulu, a rastvor od petnaest delova soli na osamdeset pet delova vode — petnaest. Rastojanje između tih oznaka podelio je ravnomerno, i ispala je skala koju su apotekari prihvatili odmah.
Škotski majstor Vilijam Tvedel prošao je bez formule: stavio je na stepen pet hiljaditih delova gustine, tako da nema šta da se računa. Kupke za beljenje i štavljenje drže se u uskom pojasu iznad vode, a kožari i tekstilci govore u stepenima Twaddell sve do danas.
Američki naftni areometri decenijama su baždareni sa modulom 141,5, iako je formula Bomea tražila 140. Zavod za standarde, otkrivši nesklad, radije nije prepravljao staklo nego ga je uzakonio — tako je nastala skala API.
Gustina se u laboratoriji odavno uzima vibrirajućom cevi, a u cevovodu masenim protokomerom, ali su ugovori o nafti i dalje pisani u stepenima API, i po njima se računa doplata za laku vrstu. Skala je nadživela svoj instrument: brojevi su ostali isti, a plovka u tom lancu više nema.
Jedinica koja nema ni etalon ni nulu na svom mestu
Sam stepen API nije moguće overiti: overava se gustinomer, a stepen izlazi iz gustine po formuli. U ovom lancu treba proveriti dve veličine, gustinu i temperaturu, pri čemu je druga važnija od prve. Topla nafta je lakša, izlazi joj više stepeni, pa je po ugovoru skuplja; zato se temperatura uzorka beleži zajedno sa očitavanjem, a ispravka se uzima iz tablica, a ne računa napamet.
Nula ove skale ne stoji na vodi, već na gustini 1,076, tamo gde je voda odavno ostala iza. Tako je odredila formula zamišljena za tečnosti lakše od vode: njena se nula našla izvan svakog fizičkog smisla. Teške vrste odlaze u negativne stepene, i minus u robnom izveštaju izgleda čudno, ali se smatra sasvim uobičajenim.
Katalog · merne jedinice
List za svaku veličinu
Sedam osnovnih jedinica SI, dvadeset dve izvedene sa sopstvenim imenom i veličine van sistema, bez kojih ne bi radila ni tehnika ni kalendar.