酒精度
国际单位制之外的单位 · 量:水与乙醇溶液中乙醇的体积分数
十七世纪英国的国库里,酒精度是用火药试的:在一撮火药上浇一勺酒精,随即点着。若火焰烧尽之后火药燃起,这酒精便算得了证 — proved —;若剩下的水把火药浇透,只发出一声嘶响,货物便落在标准之下,按另一种税率征收。这试验看着粗陋,所依凭的却是真的物理:只要溶液里的水不太多,乙醇就烧得起来,而这道门槛恰好落在约五十七个体积百分点上。
今日的各条标度,正是从那道火药的门槛上长出来的,且在不足一个世纪里彼此分道。英国把「一百度 proof」定在火药尚能点着的那个酒精度上,于是其标度的单位成了体积百分数的四分之七;美国却不愿与分数纠缠,索性宣布 proof 就是百分数的两倍,于是那里的一百意味着半瓶纯酒精。盖-吕萨克行事最简,径直把体积百分数本身唤作度,因此他的标度活过了另外两条,成了今日规矩的根基。
01 · 定义
以体积百分数计的酒精度,是纯乙醇的体积与整个溶液体积之比,而两个体积都在二十摄氏度下分别量取。「分别」这一条至为要紧:酒精与水相混时会收缩,一升酒精加一升水得到的约是 1.93 升混合液而非两升,因此分数在相混之前计算,而不在其后。
这样一个量,什么仪器都使得,只要它分得清密度:酒精比水轻近五分之一,故浮子在伏特加里比在葡萄酒里明显沉得更深。酒精计的构造由此而来 — 它直接以百分数刻度 — 那道必不可少的温度改正也由此而来,因为温热的溶液在仪器看来比它本身更烈。
三条历史标度彼此只差一个系数,因此换算精确,且不需任何表格。盖-吕萨克把自己的度等同于体积百分数,美国的 proof 是百分数的两倍,英国的则取火药门槛作其一百 — 即溶液尚能点燃火药的那个酒精度 — 于是得到一个等于百分数四分之七的单位。英国已于 1980 年废去自家标度,可旧年装瓶的酒上那行「70° proof」,至今仍要换算。
质量分数就住在旁边,与体积分数被人无休止地混作一谈,两者却相差可观:四十度的伏特加,按质量计酒精不过三十三个百分点上下,因为它比水轻。至于消费税,既不按这个算也不按那个算,而是按一批货中无水酒精的升数,于是对账目而言,酒精度只作一个系数。
请用滑块牵引酒精度,看那把勺:只要酒精还够,火焰便一直烧到干燥的火药,火药随之燃起;水一旦越过门槛,剩下的便把火药浇透,取代那一闪的是一声嘶响。右侧三条标度读的是同一种液体,它们分开的幅度,恰是各自系数相差的幅度。
实线显示水与酒精的混合液密度如何随酒精度上升而下落,虚线则显示:若两种液体只是简单相加,密度本该如何下落。两线分开,是因为酒精与水的分子堆叠得比各自单独时更紧密,而这道凹陷在四十个百分点上下最深。正是为着它,酒精计必须依表格刻度,而不能拿尺去量。
02 · 换算
请输入标签上所写的数值
酒精度的三条标度之间,换算是精确的,因为它们都只差一个系数。近似只出现在密度介入之处:质量分数与一批货的重量,是按水与酒精混合液的表列数值算出的。
英国标度以两种形式示出:一是寻常的 proof 度,二是塞克斯的旧写法 — 在那里,与一百的偏差是往上或往下计的。第二种形式可在本页的细调中隐去。
温度之于酒精度,其要紧处不亚于之于黏度,只是显现的样子不同:酒精本身的分数不因加热而变,密度却会下落,于是酒精计每升一度便把读数抬高约三分之一个百分点。校验表格因此是按二十摄氏度编的,美国的做法里则按六十华氏度。
| 数值 | 说明 | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · 数量级
自无酒精者至精馏酒精04 · 测量仪器
以何物量度酒精度
一勺酒精浇在一撮火药上,随即点着;再看火焰烧尽之后火药是燃起,还是在残水里发出嘶响 — 酒精度便由此判定。这试验只分得出两种状态,却既不要仪器,也不要表格,因此在国库里立了将近一个半世纪。
一枚黄铜浮子,配一套可挂的砝码,1816 年经英国议会立法认可:砝码要选得使仪器沉入有刻度的一段,酒精度则读作与一百的偏差,往上或往下。正是它把火药那声「是或否」变成了可以填进运单的数目。
一枚玻璃浮子,依水与酒精混合液的表格,直接以体积百分数刻度 — 正是这件仪器,至今既用在实验室里,也用在自酿者的厨房里。它的读数只对酒精与水的纯混合液作数,因此利口酒里的糖、威士忌里的浸出物,都会把它彻底带偏。
若一种酒里除酒精与水之外尚有别物,知其酒精度只有一条路:把试样在色谱柱上分开,算出乙醇峰下的面积。利口酒、浸泡酒以及一切带甜味的东西都这样查验 — 浮子在那里毫无用处 — 顺带还能逮住甲醇,而一件正派的货里本不该有它。
05 · 书写规则
不注明国别的 proof 毫无意义
体积分数写作数字、空格与百分号,「vol」这一限定放在其后,因为没有它,这个分数会有两种读法。至于 proof,国别是无论如何要写明的:同一个数目在大西洋两岸意味着不同的酒精度,而这差别并非小事 — 一百英国度给出五十七个百分点,一百美国度恰好五十。
第一种写法是口语里的「四十度」,在文书中并无位置,因为把酒精度称作度的只有盖-吕萨克与特拉勒斯,而他们的记号自有其形。第二种没有说明这分数是按体积还是按质量,而在四十个百分点上,两者之差足有七个点。第三种未注国别,因此无法唯一地换算。第四种则干脆是错的:按质量计,同一瓶伏特加里的酒精约为三十三个百分点。
06 · 相邻单位
与之并列的,是一切经溶液密度来读浓度的标度:麦芽汁里的糖以白利度计,酿造业的浸出物以柏拉图度计,车间里的酸与碱则以波美度计。它们的构造如出一辙:浮子看见密度,而玻璃上写的,是这件仪器所为之而造的那一行当的数目。
在溶液的体积中
质量百分数
原麦汁的密度
在 Simetrium 的档案中 与之相邻的是 Brix 度 和 Plato 度, 比重计的各标度 °Bé / °Tw / °API,同一密度在那里按石油行的读法而读,以及 以 kg/m³ 计的密度,没有它便无法把体积分数与质量分数相系。
07 · 历史部分
以火药为证
英国的税务衙门按两种税率征酒精的关税,而货物须就在港口分辨清楚,手边并无仪器。他们想出的试验很简单:把酒精浇在火药上点着,看火药是燃起还是嘶响,据以把货物归入得证的一类或薄弱的一类。proof 这个词自此便意味着酒精度,尽管照字面它是「一次证明」。
议会核准了巴塞洛缪·塞克斯的仪器,同时也把界说本身立作法条:proof spirit 是密度为水之密度十三分之十二的溶液。这个数目算下来约为五十七个体积百分点,即同一道火药门槛,只不过是用浮子量的,而非用火柴。
美国的国库承继了 proof 这个词,却不肯与英国的分数纠缠,宣布一百 proof 就是按体积恰好一半的酒精。与火药的联系就此断了,标度却变得可以心算,而直到今日,波本瓶上的「100 proof」意思是五十个百分点,不是五十七。
当共同市场内部的贸易要求人人共用一条标度时,选中的是最简的一条:依盖-吕萨克的体积百分数。英国于 1980 年一月一日废去自家标度,自那以后,从里斯本到赫尔辛基,瓶子的标注都一个样;而那旧日的「70° proof」,如今只在窖藏逾四十年的标签上还能遇见。
一种只会回答是或否的试验
火药试验看着像件奇闻,就实质而言却是此处所述诸仪器中最诚实的一件:它从不曾假装自己在量度一个量。它只回答一个问题 — 酒精度是在门槛之上还是之下 — 且答得可以重复,而这一点,许多有刻度的标度都担不起。这单位其后的全部历史,就是那声「是或否」如何变成一个数目的历史。
以比重计取代火,并非仅是精细了一层,而是这个量本身性质的变更:门槛之处出现了标度,两种状态之处出现了连续。自那一刻起,酒精度可以填进运单,可以按度课税,可以在法庭上为着零点几而争 — 这些火药一样也不允许。代价便是那些表格:浮子看见的是密度而非酒精,唯有一张表格能把此者化为彼者。
目录 · 计量单位
每个量都有一份档案
七个 SI 基本单位,二十二个有专名的导出单位,以及若干制外量 — 少了它们,工程与历法都转不动。