Độ cồn
Đơn vị ngoài SI · đại lượng: phần thể tích của etanol trong dung dịch nước-cồn
Ở ngân khố Anh thế kỷ mười bảy, độ cồn được thử bằng thuốc súng: trên một nhúm thuốc súng người ta rót một thìa cồn rồi châm lửa. Nếu thuốc súng bùng cháy sau khi ngọn lửa đã tắt, cồn được coi là đã chứng minh — proved —; nếu nước còn lại nhấn chìm thuốc súng và nó chỉ xèo lên, hàng hóa vẫn dưới chuẩn và chịu một mức thuế khác. Phép thử trông thô, nhưng nó dựa trên vật lý thật: etanol cháy chừng nào trong dung dịch chưa quá nhiều nước, và cái ngưỡng ấy rơi vào khoảng năm mươi bảy phần trăm thể tích.
Chính từ cái ngưỡng thuốc súng ấy mà các thang ngày nay mọc lên, rồi tách xa nhau trong chưa đầy một thế kỷ. Nước Anh đặt «một trăm độ proof» đúng ở độ cồn mà thuốc súng còn bắt lửa, nên đơn vị của thang ấy hóa ra là bảy phần tư của phần trăm thể tích; nước Mỹ thì không muốn dây với phân số, bèn tuyên bố proof đơn giản là gấp đôi phần trăm, và một trăm ở đó có nghĩa nửa chai cồn nguyên chất. Gay-Lussac làm cách giản dị nhất trong cả ba: ông gọi chính phần trăm thể tích là độ, và vì thế thang của ông sống lâu hơn hai thang kia và làm nền cho các quy tắc ngày nay.
01 · Định nghĩa
Độ cồn tính bằng phần trăm thể tích là tỉ số giữa thể tích etanol nguyên chất và thể tích của cả dung dịch, cả hai thể tích đều lấy riêng ở hai mươi độ Celsius. Điều dè dặt về chữ riêng là cốt yếu: cồn với nước co lại khi trộn, và một lít cồn với một lít nước cho khoảng 1,93 lít hỗn hợp chứ không phải hai lít, cho nên các phần được tính trước khi trộn chứ không phải sau.
Với một đại lượng như thế thì thiết bị nào cũng dùng được, miễn là phân biệt được khối lượng riêng: cồn nhẹ hơn nước gần một phần năm, nên phao chìm trong vodka sâu hơn hẳn so với trong rượu vang. Từ đó mà có cấu tạo của cồn kế, được chia vạch thẳng theo phần trăm, và cũng từ đó mà có phép hiệu chỉnh nhiệt độ không thể bỏ, bởi dung dịch ấm trông trong mắt thiết bị mạnh hơn nó vốn có.
Ba thang lịch sử chỉ khác nhau một hệ số, vì thế đổi qua lại chính xác và chẳng cần bảng nào. Gay-Lussac đặt độ của mình bằng phần trăm thể tích, proof Mỹ gấp đôi phần trăm, còn proof Anh lấy ngưỡng thuốc súng làm một trăm của mình — cái độ cồn mà dung dịch còn châm được thuốc súng — và như vậy được một đơn vị bằng bảy phần tư của phần trăm. Nước Anh bãi bỏ thang của mình năm 1980, nhưng dòng chữ «70° proof» trên những chai đóng từ xưa đến nay vẫn đòi phải quy đổi.
Phần khối lượng sống ngay bên cạnh và bị lẫn với phần thể tích không ngớt, dẫu hai cái khác nhau khá rõ: trong vodka bốn mươi độ, cồn tính theo khối lượng chỉ chừng ba mươi ba phần trăm, vì nó nhẹ hơn nước. Vả lại thuế tiêu thụ chẳng tính theo cái nào trong hai, mà tính theo số lít cồn tuyệt đối trong lô, nên với sổ sách thì độ cồn chỉ là một hệ số.
Xin dắt độ cồn bằng con trượt và nhìn cái thìa: chừng nào còn đủ cồn, ngọn lửa cháy xuống tới lớp thuốc súng khô và nó bùng lên; hễ nước vượt qua ngưỡng, phần còn lại nhấn chìm thuốc súng, và thay cho ánh chớp là một tiếng xèo. Ba thang bên phải đọc cùng một chất lỏng, và chúng tách xa nhau đúng bằng mức các hệ số của chúng khác nhau.
Đường liền cho thấy khối lượng riêng của hỗn hợp nước-cồn hạ xuống thế nào khi độ cồn dâng lên, còn đường đứt cho thấy nó sẽ hạ ra sao nếu các chất lỏng chỉ đơn thuần cộng lại. Hai đường tách nhau vì phân tử cồn và nước xếp khít hơn so với khi từng chất đứng riêng, và chỗ trũng ấy sâu nhất quanh bốn mươi phần trăm. Chính vì nó mà cồn kế phải được chia vạch theo bảng chứ không phải bằng thước.
02 · Quy đổi
Xin nhập con số ghi trên nhãn
Giữa ba thang của độ cồn, các phép đổi đều chính xác, bởi tất cả chỉ khác nhau một hệ số. Sự gần đúng chỉ xuất hiện ở chỗ khối lượng riêng nhập cuộc: phần khối lượng và trọng lượng của một lô được tính theo các giá trị lập bảng cho hỗn hợp nước-cồn.
Thang của Anh được trình bày dưới hai dạng: bằng độ proof thông thường và bằng lối ghi cũ của Sikes, nơi độ lệch so với một trăm được đếm lên hoặc xuống. Dạng thứ hai có thể ẩn đi trong phần cài đặt tinh của trang.
Nhiệt độ hệ trọng với độ cồn không kém gì với độ nhớt, dẫu nó hiện ra theo cách khác: bản thân phần cồn không đổi khi hâm nóng, nhưng khối lượng riêng hạ xuống, và cồn kế bắt đầu đọc vống lên chừng một phần ba của phần trăm cho mỗi độ. Vì thế các bảng kiểm định được lập cho hai mươi độ Celsius, còn trong lệ Mỹ thì cho sáu mươi độ Fahrenheit.
| Giá trị | Ghi chú | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Bậc độ lớn
từ thứ không cồn đến cồn tinh luyện04 · Dụng cụ đo
Người ta đo độ cồn bằng gì
Người ta rót một thìa cồn lên một nhúm thuốc súng rồi châm lửa, và tùy theo thuốc súng bùng cháy sau khi ngọn lửa tàn hay xèo lên trong chỗ nước còn lại mà xét độ cồn. Phép thử chỉ phân biệt hai trạng thái, bù lại chẳng đòi thiết bị cũng chẳng đòi bảng, và vì thế đứng vững trong ngân khố gần một thế kỷ rưỡi.
Một cái phao bằng đồng thau với bộ quả cân treo, được nghị viện Anh luật hóa năm 1816: quả cân được chọn sao cho thiết bị chìm vào đoạn có vạch, còn độ cồn thì đọc như độ lệch so với một trăm, lên hoặc xuống. Chính nó đã biến cái «có hay không» của thuốc súng thành một con số ghi được vào vận đơn.
Một cái phao thủy tinh, chia vạch thẳng theo phần trăm thể tích dựa trên các bảng hỗn hợp nước-cồn — đúng cái thiết bị đến nay vẫn dùng cả trong phòng thí nghiệm lẫn trong bếp của người nấu rượu ở nhà. Số nó đọc chỉ đúng cho hỗn hợp thuần cồn với nước, vì thế đường trong rượu mùi hay chất chiết trong whisky làm nó lệch hẳn.
Cách duy nhất để biết độ cồn của một thứ đồ uống có thêm gì đó ngoài cồn và nước: mẫu được tách trên cột và tính diện tích dưới đỉnh etanol. Rượu mùi, rượu ngâm và mọi thứ ngọt đều được kiểm như thế, nơi cái phao chẳng ích gì, và nhân thể bắt luôn metanol, thứ mà trong hàng tử tế không được có.
05 · Quy tắc viết
Một proof không nêu nước thì chẳng nghĩa gì
Phần thể tích viết bằng số, khoảng trắng và dấu phần trăm, còn phần nói rõ «vol» thì đặt sau, bởi thiếu nó thì phần này đọc được hai cách. Với proof thì nhất thiết phải nêu nước: cùng một con số ở hai bờ Đại Tây Dương lại là độ cồn khác nhau, và cái khác ấy chẳng phải chuyện vặt — một trăm độ Anh cho năm mươi bảy phần trăm, một trăm độ Mỹ đúng năm mươi.
Lối viết thứ nhất là «bốn mươi độ» của lời ăn tiếng nói, chẳng có chỗ trong văn bản, bởi chỉ Gay-Lussac và Tralles mới gọi độ cồn là độ, và ký hiệu của các ông là của riêng. Lối thứ hai không nói phần này theo thể tích hay theo khối lượng, mà ở bốn mươi phần trăm thì hai cái chênh nhau trọn bảy điểm. Lối thứ ba không nêu nước nên không thể quy đổi một nghĩa. Còn lối thứ tư thì sai hẳn: theo khối lượng, chính chai vodka ấy chứa chừng ba mươi ba phần trăm cồn.
06 · Các đơn vị lân cận
Bên cạnh nó đứng mọi thang mà nhờ đó nồng độ được đọc qua khối lượng riêng của dung dịch: đường trong dịch nha đo bằng độ Brix, chất chiết trong nghề bia đo bằng độ Plato, còn axit và kiềm trong xưởng thì đo bằng độ Baumé. Chúng được dựng như nhau: cái phao thấy khối lượng riêng, còn trên thủy tinh ghi những con số của chính cái nghề mà thiết bị được làm ra để phục vụ.
trong thể tích dung dịch
phần trăm khối lượng
khối lượng riêng của dịch nha đầu
Trong các phiếu của Simetrium bên cạnh là độ Brix và độ Plato, các thang tỉ trọng kế °Bé / °Tw / °API, nơi cùng một khối lượng riêng được đọc theo lối dầu khí, và khối lượng riêng tính bằng kg/m³, mà thiếu nó thì không nối được phần thể tích với phần khối lượng.
07 · Phần lịch sử
Chứng minh bằng thuốc súng
Sở thuế tiêu thụ của Anh thu thuế cồn theo hai mức, mà hàng thì phải phân biệt ngay tại cảng, không có thiết bị nào. Phép thử họ nghĩ ra thật giản dị: rót cồn lên thuốc súng rồi châm lửa, và tùy thuốc súng bùng cháy hay xèo lên mà xếp hàng vào loại đã chứng minh hoặc loại yếu. Từ proof kể từ đó nghĩa là độ cồn, dẫu theo mặt chữ nó là «một sự chứng minh».
Nghị viện chuẩn y thiết bị của Bartholomew Sikes và đồng thời trao hiệu lực luật cho chính định nghĩa: proof spirit là dung dịch có khối lượng riêng bằng mười hai phần mười ba khối lượng riêng của nước. Con số ra vào khoảng năm mươi bảy phần trăm thể tích, tức cũng chính cái ngưỡng thuốc súng ấy, chỉ có điều đo bằng phao chứ không bằng que diêm.
Ngân khố Mỹ thừa hưởng từ proof, nhưng không muốn dây với phân số của Anh và tuyên bố rằng một trăm proof là đúng một nửa cồn theo thể tích. Mối nối với thuốc súng đứt ở đó, bù lại thang này tính nhẩm được, và đến nay «100 proof» trên chai bourbon nghĩa là năm mươi phần trăm chứ không phải năm mươi bảy.
Khi buôn bán trong Thị trường chung đòi một thang duy nhất cho tất cả, người ta chọn cái giản dị nhất: phần trăm thể tích theo Gay-Lussac. Nước Anh bãi bỏ thang của mình ngày mồng một tháng Giêng năm 1980, và từ đó các chai được ghi giống nhau từ Lisboa đến Helsinki, còn «70° proof» xưa cũ thì chỉ gặp trên những nhãn đã nằm trong hầm hơn bốn mươi năm.
Một phép thử chỉ biết đáp có hoặc không
Phép thử thuốc súng trông như một chuyện lạ, nhưng xét về thực chất lại là thiết bị trung thực nhất trong tất cả những gì mô tả ở đây: nó chưa bao giờ giả vờ rằng mình đo một đại lượng. Nó đáp một câu hỏi duy nhất — độ cồn nằm trên ngưỡng hay dưới ngưỡng — và đáp một cách lặp lại được, điều mà nhiều thang có vạch chẳng dám nhận. Toàn bộ lịch sử về sau của đơn vị này là lịch sử của việc cái «có hay không» ấy đã thành một con số ra sao.
Thay lửa bằng tỉ trọng kế không chỉ là một sự tinh tế thêm, mà là đổi chính bản tính của đại lượng: chỗ của một ngưỡng nay là một thang, chỗ của hai trạng thái nay là sự liên tục. Từ khoảnh khắc ấy độ cồn ghi được vào vận đơn, đánh thuế được theo độ, và tranh cãi được trước tòa tới phần mười — thuốc súng chẳng cho phép điều nào trong số đó. Cái giá phải trả là các bảng: cái phao thấy khối lượng riêng chứ không thấy cồn, và chỉ một cái bảng mới biến cái này thành cái kia.
Danh mục · đơn vị đo
Mỗi đại lượng một phiếu
Bảy đơn vị cơ bản của SI, hai mươi hai đơn vị dẫn xuất có tên riêng và các đại lượng ngoài hệ, thiếu chúng thì kỹ thuật lẫn lịch đều không chạy.