logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Opowieść o Archimedesie, alkoholomierzu i akumulatorze samochodowym

AlekZ 13 Sie 2019 19:13 4356 19
REKLAMA
  • Opowieść o Archimedesie, alkoholomierzu i akumulatorze samochodowym
    Tytuł brzmi może nieco bajkowo, ale nie będzie to bajka.

    Z reguły nie zastanawiamy się, jak są zrobione rzeczy proste czy nawet najprostsze, bo po prostu nie musimy tego wiedzieć. Są i już. Ale czasami przychodzi chwila refleksji. Weźmy na przykład alkoholomierz. Pewno garstka szklarzy aparaturowych wie, jak go zrobić. Ja nie wiedziałem, ale spróbowałem to sobie wyobrazić i to wyobrażenie zamieniłem w rzeczywistość :D .

    Opowieść o Archimedesie, alkoholomierzu i akumulatorze samochodowymalkoholomi...gotowy.jpg Download (307.18 kB)

    Sezon letni to czas zbioru owoców. Jest to także czas przygotowywania rozmaitych nalewek i likierów.
    Jako wyposażenie obowiązkowe przy ich wyrobie służy między innymi alkoholomierz.
    Technicznie rzecz ujmując jest to rodzaj areometru, zwanego też densymetrem czy bardziej brzmiąco swojsko- gęstościomierzem. Działa on w oparciu o prawo Archimedesa- jest to szklany pływak ze skalą. Obserwując poziom cieczy na skali pływaka można odczytać jej gęstość lub stężenie (jeśli podziałka jest wyskalowana w jednostkach stężenia).
    Gdy ciecz ma gęstość mniejszą, pływak zanurza się w cieczy głębiej. W cieczy o większej gęstości pływak zanurza się płycej.
    Podobne gęstościomierze są używane do określania stopnia naładowania akumulatorów ołowiowych i były przed laty znane jako kwasomierze. Wyposażone w specjalną gruszkę do zassania elektrolitu umożliwiały bezpieczny pomiar gęstości akumulatorowego kwasu siarkowego, bez ryzyka poparzenia się tym kwasem czy wyżarcia dziur w cennych szatach użytkownika.
    Dziś podobne gęstościomierze bywają wbudowane na stałe w akumulator. Charakterystyczne oczko na górze akumulatora, gdy się w nie spojrzy jest
    zielone lub czerwone, w zależności od tego, w jakim stanie znajduje się akumulator. Dzieje się tak dlatego, że gęstość elektrolitu zależy od stopnia naładowania akumulatora. A to przekłada się na położenie pływaka.

    Alkoholomierze są- rzecz jasna- wyskalowane w procentach zawartości alkoholu.
    Przykłady gęstościomierzy i alkoholomierzy pokazuję na zdjęciu.
    Opowieść o Archimedesie, alkoholomierzu i akumulatorze samochodowymdensyme...jpg Download (432.39 kB)
    Takie alkoholomierze można kupić już za kilkanaście złotych, więc wykonanie alkoholomierza tak naprawdę nie opłaca się.
    Potrzebowałem go jednak "na już" i postanowiłem jednak taki alkoholomierz- gęstościomierz zrobić - prawdopodobnie pierwszy i ostatni raz w tym ziemskim życiu.

    Na zdjęciu poniżej widać wybrane etapy wykonania alkoholomierza.
    Opowieść o Archimedesie, alkoholomierzu i akumulatorze samochodowymalkoholomi..._etapy.jpg Download (208.03 kB)
    Najpierw wyszukałem w składziku rurkę ze szkła sodowego o średnicy 10 mm i grubości ścianki ok. 0,4 -0,5 mm. Rurkę zadenkowałem (A) w płomieniu palnika szklarskiego i nadałem denku lekko gruszkowaty kształt (B).
    Do środka nasypałem kilkanaście śrucin ołowianych i zanurzyłem w wodzie. Tak wykonany pływak nie tonął, a pływał w wodzie, stojąc prosto. Sprawdziłem, że rurki ze szkła grubszego nie nadają się- będą tonąć.
    Nie mając cienkościennej rurki o średnicy ok. 3 mm wyciągnąłem ją sobie w płomieniu palnika ze wspomnianej rurki 10 mm (C) . Uciąłem rurkę o średnicy 3 mm i długości ok. 40 mm, wybierając ładny, prosty odcinek rurki.
    Wyciągnąłem w płomieniu drugi koniec pływaka- rurki o średnicy 10 mm. Potem ułamałem i połączyłem w płomieniu obie rurki (D). Eksperymentalnie obciążyłem pływak śrutem i sprawdziłem czy wąska rurka zanurza się w zakresie stężeń
    alkoholu 0-50% (sporządziłem roztwory 0, 10, 20, 30, 40 i 50%).
    Z papieru milimetrowego wyciąłem skalę, umieszczając ją w wąskiej rurce tak, aby dla czystej wody na papierze w kratkę zaczynała się podziałka. Skala początkowo była nieco dłuższa niż potrzeba, aby można było ją łatwo wyjąć z rurki w celu zrobienia poprawek.

    Zanurzając budowany alkoholomierz do roztworów alkoholu zrobiłem sobie tabelkę:
    ilość kratek -stężenie, np. 0 kratek -0%, 6 kratek -10% itd.

    Potem pozostało na skali napisać odpowiadające poszczególnym kratkom stężenia alkoholu, ująć kilka kulek śrutu, zważyć je, odważyć analogiczną masę stearyny wraz z karteczką z opisem przyrządu ,umieścić to wszystko w pływaku,
    podgrzać i ostudzić, aby unieruchomić śrut. Podgrzaną sterarynę wlałem do środka poprzez cienką kapilarę szklaną.
    Na sam koniec zatopiłem koniec wąskiej rurki nad ogniem, bacząc by nie uszkodzić skali uzyskując alkoholomierz (E).

    Alkoholomierz działa bez zarzutu, choć jak zaznaczyłem wykonanie go nie kalkuluje się. Ale czy wszystko co robimy musi się opłacać?
    Opowieść o Archimedesie, alkoholomierzu i akumulatorze samochodowymalkoholomi...pływa2.jpg Download (393.51 kB)

    Archimedes nie żyje od wieków, ale jego prawo nadal znajduje zastosowanie. Po nim powstały a następnie zmieniły się gęstościomierze. Obok tradycyjnego, niepozornego pływaka znalazła swoje miejsce nowoczesna elektronika. Nowoczesne gęstościomierze mają w środku zapewne staroświecki pływak, ale jego zanurzenie zamieniane jest na jakąś wielkość elektryczną.

    Na zakończenie przyznam, że do napisania tego tekstu zostałem zainspirowany (chyba poboczną) dyskusją w tym temacie : https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3605127.htm

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Offline 
    Specjalizuje się w: technika próżniowa
    AlekZ napisał 2194 postów o ocenie 2595, pomógł 84 razy. Mieszka w mieście Marki. Jest z nami od 2003 roku.
  • REKLAMA
  • #4 18113803
    And!
    Admin grupy Projektowanie
    Tacy ludzie odbudują cywilizację techniczną gdy będzie taka potrzeba :) (oby nie ;) ).

    Zaskoczeniem dla mnie było to że "zielone oczko" w akumulatorze samochodowym to mechaniczny gęstościomierz,
    myślałem że to jakaś elektronika śledząca napięcie akumulatora i np. LED.
  • REKLAMA
  • #5 18113863
    witek17
    Poziom 24  
    Oczywiście że fajne. Sprzęt kupiony ląduje w koszu, albo w pawlaczu (jak mój kupiony teleskop). Sprzęt własnoręcznie wykonany zostawiam na pamiątkę, nawet jak się zepsuje. A że ktoś to po mnie kiedyś wysprząta? To nie mój problem :D

    Jedno ale. O ile mierzymy gęstość roztworu czystego alkoholu, to wynik jest (w granicach dokładności metody) poprawny. Jak roztwory wody, alkoholu, cukru, itd., to już mniej. W praktycznym, domowym zastosowaniu nie ma to większego .znaczenia
  • #6 18113876
    And!
    Admin grupy Projektowanie
    @witek17 teleskop do pawlacza cisnąłeś? Może byś się w astrofoto wciągnął i przy okazji na elektroda.pl zaprezentował :)
    Na silnikach krokowych śledzenie nieba można zrobić. Jeżeli obiekty z dalszego kosmosu się znudzą to zawsze można poobserwować orbitę np. ISS, flary iridium albo aktywne od wczoraj perseidy.
  • REKLAMA
  • #7 18114478
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 37  
    Czy taki alkoholomierz mierzy poprawnie stężenie tylko mieszaniny spirytusu z wodą czy może też poprawnie sprawdzić procenty w np. wieloskładnikowych drinkach?
  • #8 18114566
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Niestety, dla mieszanin wieloskładnikowych wyniki nie będą poprawne. Można byłoby zrobić areometry dla mieszanin woda-alkohol- cukier, ale wtenczas trzeba by było znać chociaż zawartość cukru. Byłby to więc np. zestaw 10-20 areometrów dla różnych stężeń cukru.
  • #9 18114613
    robokop
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Szyszkownik Kilkujadek napisał:
    Czy taki alkoholomierz mierzy poprawnie stężenie tylko mieszaniny spirytusu z wodą czy może też poprawnie sprawdzić procenty w np. wieloskładnikowych drinkach
    Tylko proste mieszaniny i to w dodatku w ustalonej temperaturze. Do pomiaru zawartości cukru w roztworze służą refraktometry. W skrócie rozgniata to kropelkę płynu na płaskiej powierzchni szybki i patrzy się jak "toto" światło załamuje. Jedną z metod w winiarstwie, do określania zawartości alkoholu w moszczu jest destylacja próbki.
  • #10 18114702
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Nadmienić jeszcze można, że są także termoareometry, z wbudowanym termometrem. Mogą one mieć wówczas jeszcze skalę korekcyjną przy termometrze, wskazującą, jaką poprawkę należy dodać lub odjąć od tego, co wskazuje przyrząd na skali gęstości.
  • #11 18114933
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Ponieważ temat cieszy się znaczną liczbą polubień, rozwinę jeszcze nieco wątek jednego z bohaterów tej opowieści- akumulatora kwasowo- ołowiowego. Jego historia sięga 1854 r. Wtedy to Wilhelm Josef Sinsteden (1803-1891) eksperymentował z elektrodami ołowianymi zanurzonymi w kwasie siarkowym. Pierwszy funkcjonalny model takiego akumulatora zbudował Gaston Plante (1834-1889). Akumulator ten, o gęstości energii rzędu 0,11 MJ/kg (a więc dość małej) jest w użyciu do dziś. Na przestrzeni lat szklane naczynie zostało zastąpione tworzywami sztucznymi, lite płyty ołowiane płytami tzw. pastowanymi o większym rozwinięciu powierzchni. Pozwoliło to na zwiększenie gęstości energii do wspomnianej wyżej wartości, ale wpłynęło też na większą wrażliwość akumulatora na warunki eksploatacji (słynne wypadanie masy czynnej z płyt). Dlatego np. w centralach telefonicznych długo królowały akumulatory z płytami litymi. Ponoć akumulatory takie, właściwie konserwowane były w stanie służyć do 20 lat, podczas gdy pastowane 4 do 7 lat. Ciekły kwas siarkowy został w niektórych rozwiązaniach zastąpiony żelem z kwasem siarkowym. W niektórych przypadkach zrezygnowano z możliwości dolewania wody destylowanej.
    W akumulatorach z ciekłym elektrolitem z dostępem do cel akumulatora (z dolewaniem wody destylowanej) do kontroli stanu długo służył gęstościomierz z gruszką. Wbudowanie gęstościomierza, jako oczko w akumulator stanowi proste, ale przy tym skuteczne udogodnienie.

    Wspomniany zaś kilka postów wyżej refraktometr służy do pomiaru współczynnika załamania światła. Najczęściej jako źródło światła w refraktometrze używano lampy sodowej, bowiem dawała ona dwie linie światła żółtego bardzo blisko siebie położone. Pozwala to precyzyjnie określić współczynnik załamania badanej cieczy. Przyrząd przypomina z wyglądu nieco mikroskop, stąd laicy często mylą refraktometr z mikroskopem. Pewien darczyńca jakiś czas temu sprezentował mi refraktometr, myśląc właśnie że to mikroskop. Dzięki temu mogę wam pokazać zdjęcie tego ciekawego przyrządu. [img]
  • #12 18115209
    vodiczka
    Poziom 43  
    Dodam, że w oparciu o prawo Archimedesa można wyznaczać nie tylko gęstość cieczy ale i gęstość ciał stałych. Pamiętam, że w ramach pracy dyplomowej wyznaczałem gęstość folii z plastyfikowanego PVC, metodą polegającą na porównaniu poziomu zanurzenia próbki badanego tworzywa w kolumnie gradientowej, napełnionej cieczą o zmiennej gęstości.
  • #13 18115230
    robokop
    VIP Zasłużony dla elektroda
    vodiczka napisał:
    Dodam, że w oparciu o prawo Archimedesa można wyznaczać nie tylko gęstość cieczy ale i gęstość ciał stałych.
    Jedno z narzędzi probierczych złotników - określanie zawartości złota w stopie/wyrobie na podstawie stosunku masy do ilości wypartej cieczy.
  • #14 18115695
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    W czasach, gdy chodziłem do podstawówki (1988-1996) w programie nauczania fizyki było wyznaczanie gęstości. Były wagi szalkowe, menzurki i próbki wyprodukowane przez fabrykę pomocy szkolnych.
    Na wadze ważyło się próbkę, potem nalewało się wody do menzurki, zanurzało się próbki i sprawdzało się, ile cieczy zostało wyparte. Dzieliło się potem masę przez objętość i wychodziła gęstość. Ale to było kiedyś i dziś chyba nie robi się takich doświadczeń w szkole podstawowej.
  • REKLAMA
  • #15 18115740
    And!
    Admin grupy Projektowanie
    Refraktometry udało się całkiem nieźle zminiaturyzować, np. sprawdza się nimi zawartość wody w miodzie, przykład:
    https://pszczelnictwo.com.pl/shop/product/refraktometr-do-badania-wody-w-miodzie
  • #16 18115799
    tzok
    Moderator Samochody
    W przemyśle samochodowym refraktometru można również użyć do oszacowania stopnia naładowania akumulatora, temperatury zamarzania płynu chłodniczego lub do spryskiwaczy, oraz temperatury wrzenia płynu hamulcowego.
  • #17 18115899
    robokop
    VIP Zasłużony dla elektroda
    tzok napisał:
    oraz temperatury wrzenia płynu hamulcowego.
    To prościej wykonać poprzez pomiar konduktywności, jako że badanie ma wykazać % zawartość wody.
    tzok napisał:
    refraktometru można również użyć do oszacowania stopnia naładowania akumulatora
    Prościej jednak areometrem. Podobnie z płynami do chłodnic czy spryskiwaczy. Obydwa są roztworami z reguły glikoli z wodą - czyli pomiar ciężaru właściwego prawdę powie.
  • #18 18116401
    paluszasty
    Poziom 25  
    AlekZ to mierzenia składu mieszaniny 3 składnikowej woda-alkohol-cukier wystarczył by 1 areometr, lub maksymalnie kilka o ile gęstość zmieniała by się znacząco który podaje bezpośrednio gęstość. A do tego tabela z przelicznikami dla różnych zawartości cukru. Podejrzewam że wyznaczenie składu takiej mieszaniny możliwe by było w oparciu o pomiar 2 parametrów np gęstość i współczynnik załamania światła, albo lepiej gęstość i skręcalność optyczną (tylko cukier skręca światło spolaryzowane).

    Trzeba podkreślić że pomiary takie jak pomiary gęstości, refrakcji itp obecnie mają głównie zastosowanie na produkcji do szybkiej kontroli procesu. W laboratoriach są raczej rzadko stosowane.

    robokop płyn do spryskiwaczy to raczej mieszanina wody z izopropanolem. Glikol by nie odparował szybko, mazał by się po szybach.
  • #19 18116489
    robokop
    VIP Zasłużony dla elektroda
    paluszasty napisał:
    robokop płyn do spryskiwaczy to raczej mieszanina wody z izopropanolem.
    No też nie, zerkłem w pierwszą lepszą kartę produktu - etanol z metanolem. Izopropanol zwyczajnie pewnie jest zbyt drogi.
  • #20 18122342
    witek17
    Poziom 24  
    And! napisał:
    @witek17 teleskop do pawlacza cisnąłeś? Może byś się w astrofoto wciągnął i przy okazji na elektroda.pl zaprezentował :)
    Na silnikach krokowych śledzenie nieba można zrobić. Jeżeli obiekty z dalszego kosmosu się znudzą to zawsze można poobserwować orbitę np. ISS, flary iridium albo aktywne od wczoraj perseidy.

    Nieco zmieniły się moje zainteresowania. Astronomia spadła na dalsze miejsce, w czym walnie pomogła zmiana klimatu. Coraz trudniej u mnie o czyste niebo, naprawdę jest to już rzadkie zjawisko. Poza tym bliskość dużych lotnisk i zwiększający się ruch samolotów. Ich smugi kondensacyjne powodują powstanie nowego rodzaju chmur, pewnie nawet nie mają jeszcze nazwy, podobne do pierzastych, stały się nieodłącznym widokiem nieba pod którym żyję. Taka smuga staje się miejscem kondensacji wilgoci w atmosferze, z czasem wiatry ją rozwiewają i powstaje taka wstrętna szeroka chmura, skutecznie obrzydza obserwacje. Zaświetlenie nieba też mocno przeszkadza, to nie Mazury które pamiętam z lat młodości, z krystalicznie czystym niebem.
    Sama idea teleskopu z prowadzeniem jest zacna. Widok z tego teleskopu jest świetny, ale obiekty szybciutko uciekają z pola widzenia. Jednak największym problemem jest coś, do dla wielu z Was będzie zaskoczeniem. Najważniejszy nie jest rozmiar zwierciadła, powiększenie, prowadzenie teleskopu. Najważniejsza jest stabilna podstawa. Gdy obraz drży, gdy przestępujesz z nogi na nogę :( to odechciewa się oglądać. Taka podstawa musi być naprawdę stabilna. Jakiś stary bunkier w lesie, z dala od świateł miejskich i dróg. Specjalnie odlana płyta betonowa, o masie wielu ton !! Inaczej obserwacje mijają się z celem. Gdzie takie miejsca teraz odnaleźć?
REKLAMA