как измерить плотность электролита прибором и объяснить принцип его действия

Есть одна проблема, которая хоть раз, но случалась у любого автомобилиста. Она заключается в неправильной работе аккумулятора, хотя жидкость, которая используется в качестве электролита, присутствует там в достаточном количестве. Чтобы устранить неполадки, нужно проверять не объём вещества, которое находится внутри, а его плотность. Для этого используют прибор под названием ареометр, шкала которого как раз и показывает эту характеристику.

Содержание

1. Важность плотности электролита
2. Принцип действия ареометра
3. Разновидности устройства
4. Техника безопасности при работе

Важность плотности электролита

В качестве автомобильных аккумуляторов в основном используют свинцово-кислотные батареи. Электролитом в них выступает серная кислота, а точнее — её водный раствор. Именно от её удельного веса и зависит нормальная работа этой комплектующей. Такое состояние ещё называют степенью закислённости смеси.

Измеряется она в граммах на кубический сантиметр. Типовые значения составляют при нормальной температуре 25 градусов Цельсия. Основные показатели:

• В стартерной батарее — 1,26−1,28.
• В стационарной — 1,22−1,23.

Допустимое отклонение при этом не должно превышать 0,01 г/см3.

Во время заряда и разряда любой аккумулятор испаряет некоторое количество воды внутри. Это ведёт к увеличению концентрации соляной кислоты в растворе, что имеет негативное влияние на ресурс.

Интенсивность испарения имеет зависимость от таких параметров, как расходные материалы, применяемые для сборки батарей, пригодность и актуальность оборудования, на котором они производятся. Низкая плотность может возникать из-за наличия короткого замыкания внутри корпуса при соприкосновении пластин, обрывов и слишком низкого уровня остаточного заряда.

Известно, что снижение объёма воды, которая должна быть внутри, негативно влияет на работу АКБ. Её избыток тоже может приводить к неприятным последствиям. Так, перелив через край смеси приводит к серьёзной коррозии корпуса и окружающих деталей, разрушению контактных клемм и сильной растворённости электролитической жидкости.

Принцип действия ареометра

Чтобы измерить плотность жидкостей внутри аккумулятора, есть специальный прибор — ареометр. Он выглядит как большая пипетка, внутри которой находится рабочее тело с нанесёнными на него измерительными шкалами. Одна из них позволяет измерять плотность электролита, другая — уровень тосола.

Принцип действия ареометра можно объяснить законом гидростатики: сила, с которой жидкость выталкивает объект, будет равняться её плотности. Таким образом, чем она плотнее, тем менее значительным будет то усилие, с которым она пытается вытолкнуть на поверхность объект, погружённый в её толщу.

Устройство ареометра простое, он состоит из таких частей:

• Колба для забора жидкости.
• Резиновая груша, создающая внутри отрицательное давление, всасывающее электролит.
• Рабочее тело со стеклянным поплавком, измерительной шкалой и балластом, который позволяет ему оставаться на плаву.

Чтобы измерить ареометром плотность, нужно осуществить несколько простых действий. Стоит заметить, что все процедуры следует проводить при температуре, близкой к значениям комнатной. Если аккумулятор до этого был на морозе или под воздействием жары, лучше дать ему постоять до того момента, когда он нагреется или, наоборот, остынет. Это необходимо для того, чтобы снять как можно более точные показатели: температура сильно влияет на величину плотности жидкости.

Принцип правильного использования прибора:

1. Сборка. Плавающее тело со шкалой помещается в заборную колбу, к которой подсоединяются груша и пипетка.
2. Далее нужно сжать грушу, погрузить пипетку в жидкость и набрать в неё небольшой объём электролита.
3. Считать показатели.

Шкала прибора, как правило, выполнена так, что разберётся в его показателях любой человек. В случае с измерением уровня электролита данные будут в процентах от общего объёма жидкости внутри. Если он высок, значит, аккумулятор заряжен и исправен. Если низок — необходима зарядка. Когда поплавок погрузился ниже критического значения, батарею придётся заменить, так как причиной этого могут быть обрывы электрической цепи внутри или неисправные электроды.

Чтобы ареометр служил дольше, после каждого использования нужно промывать его проточной водой. Электролитическая жидкость содержит растворы кислот и отдающих ионы металлов, а потому может повредить стеклянные компоненты и привести к выходу их из строя.

Разновидности устройства

Так как метод определения плотности путём измерения выталкивающей силы может применяться не только в случае с автономными источниками питания, существует несколько видов ареометров.

Они отличаются как по величине, которую определяют, так и по назначению для различных типов смесей.

Так как величина плотности в математическом определении является отношением массы к объёму, по виду производимого измерения приборы делятся на ареометры постоянной массы и постоянного объёма.

Нанесённые на плавающее тело шкалы позволяют применять прибор в разных областях практических измерений. Например:

• Солемеры — устройства для определения концентрации солей в водном растворе. Используются, кроме прочего, для того, чтобы узнать степень засоленности почвы разных районов.
• Лактометры — измеряют жирность молочной продукции.
• Спиртометры — процентное соотношение спирта и растворяющей жидкости для определения крепости алкогольных напитков и продуктов брожения.
• Сахарометры — позволяют узнать степень концентрации сахаров, растворённых в воде или другой жидкости.

Чтобы повысить точность проводимых операций по измерению величин, кроме нанесённого на ареометр рисунка со шкалами он комплектуется термометром. Это позволяет добиться сравнительных результатов по влиянию температуры на конкретную жидкость и изучить механизм её изменения при потеплении или похолодании.

Техника безопасности при работе

Одним из действующих веществ внутри аккумулятора является соляная кислота, поэтому любой забор жидкости для измерений опасен для человека. Должны соблюдаться меры безопасности при работе с ареометрами.

Все действия нужно выполнять в плотных резиновых перчатках и одежде с длинными рукавами. Для защиты глаз можно использовать пластиковые или стеклянные очки. Рекомендуется использовать плотный передник, который убережёт одежду от порчи.

Если электролит каким-то образом всё же попал на кожу или в глаза, необходимо незамедлительно промыть область поражения большим количеством проточной воды, чтобы избежать повреждения тканей и органов. Нейтрализация активной щёлочью здесь не поможет, так как полученные соединения могут только усилить ожог. Лучше добиваться понижения концентрации обычной водой.

Из-за большой токсичности веществ, образующихся внутри аккумулятора в процессе его работы и зарядки, нужно обеспокоиться хорошей вентилируемостью помещения, в котором будут проводиться замеры. Иначе можно получить серьёзные ожоги дыхательных путей и лёгких парами кислот.

После работы с прибором его нужно тщательно промыть под проточной водой для удаления кислоты с поверхности заборной пипетки и внутренних стенок устройства. Коррозийные и плавящие свойства кислот могут негативно влиять на долговечность ареометра.

Как пользоваться ареометром для аккумулятора автомобиля

Владельцы необслуживаемых автомобильных аккумуляторов ограничены в возможностях продления их срока службы – например, в случае неправильной эксплуатации или в результате естественного старения. Со старыми обслуживаемыми АКБ это возможно – если контролировать его важнейшие показатели и корректировать их. К числу таких показателей относится плотность электролита, которая может уменьшаться или увеличиваться в зависимости от целого ряда факторов. Без контроля плотности невозможно говорить о максимальном продлении срока службы батареи. А для этого необходимо иметь в наличии и уметь пользоваться специальным прибором – ареометром.

Содержание

1. Что такое ареометр
2. Конструкция ареометра для измерения плотности электролита
3. Техника безопасности при работе с автомобильным ареометром
4. Как проверить плотность электролита аккумулятора ареометром

Что такое ареометр

Многие автомобилисты, когда речь заходит о плотности, довольно слабо себе представляют, что это такое. Встречаются даже такие, которые полагают, что этот показатель связан с электрическими характеристиками электролита. На самом деле это очень известная со школьного курса физики величина, указывающая, сколько весит единица объёма вещества, жидкости или твёрдого материала. В нашем случае речь идёт об измерении массы единицы объёма электролита.

Зачем это нужно? Дело в том, что эта жидкость с выраженными электрохимическими свойствами представляет собой смесь из дистиллированной воды и серной кислоты. При этом она не является постоянной величиной – из-за протекания электрохимических процессов при зарядке или разрядке батареи количество и кислоты, и воды, может изменяться. В частности, кислота вступает в реакцию со свинцовыми пластинами с образованием сульфата свинца, из-за чего концентрация кислоты уменьшается, а вода при интенсивной зарядке может разлагаться на кислород и водород, и тогда плотность жидкости взрастает.

Поскольку плотность воды известна и является почти круглой цифрой (0,997 г/см³), то по значению плотности электролита в целом можно судить о долевой части воды и кислоты. Так, стандартным значением для заряженного аккумулятора считается значение 1,26-1,28 г/см³, и это значит, что в растворе на 1 часть воды приходится 1,27 частей кислоты.

Впрочем, интерпретация плотности электролита не так уж и важна. Нужно просто понимать, что если её значение выше нормы – электролит следует разбавить дистиллированной водой, в противном случае – кислотой.

Показания плотности электролита аккумулятора измеряются ареометром. Принцип действия этого прибора крайне прост и основан на применении закона Архимеда. Помните? При погружении тела в воду на него действует противоположная по направления сила, равная весу жидкости, вытесненной этим телом.

Таким образом, при опускании ареометра в жидкость можно определить её плотность по тому, на какую величину этот прибор погрузится в раствор.

Отметим, что существует немало разновидностей ареометров, ориентированных на измерение плотности конкретных жидкостей:

• спиртометр измеряет процентное содержание этанола или крепость напитка;
• лактометр измеряет процент жира в молоке;
• солемер измеряет процентное содержание растворённых солей, а продвинутые модели – даже их химический состав;
• сахаромер, как нетрудно догадаться, используется для измерения доли сахара в растворе;
• денсиметр – именно так называется разновидность, предназначенная для измерения плотности электролита, хотя обычно употребляется термин «ареометр».

Конструкция ареометра для измерения плотности электролита

Поскольку нас интересует электролит, рассмотрим, как устроен и работает ареометр для автомобильного аккумулятора.

Его конструкция предельно проста:

• трубка или колба из стекла или прозрачного пластика;
• пипетка;
• резиновая груша;
• собственно ареометр.

На один конец колбы одевается пипетка для забора электролита, изготовленная из резины (чтобы не повредить сепараторы и пластины в банке), внутрь помещается ареометра, а сверху одевается груша, с помощью которой в колбу закачивается жидкость из батареи. Сам ареометр представляет собой стеклянную запаянную с двух сторон стеклянную колбу с нижней широкой и верхней узкой частью. Внизу устанавливается балластный груз из металла или другого материала, вверху наносится шкала, настроенная таким образом, чтобы показывать плотность электролита.

Как пользоваться грушей ареометра, мы расскажем чуть позже, упомянув, что разновидностей автомобильных ареометров тоже немало, но все они используют одинаковый принцип, основанный на законе Архимеда – стеклянная колба погружается в электролит, а по шкале можно отследить, какой плотности соответствует это погружение.

Техника безопасности при работе с автомобильным ареометром

Приступая к измерению плотности электролитической жидкости, не забывайте, что она представляет собой разбавленную соляную кислоту – химически агрессивную жидкость, способную нанести сильнейшие ожоги при попадании на незащищённые участки кожи.

Поэтому при работе с ареометром необходимо придерживаться соответствующих мер безопасности:

• надеть резиновый фартук;
• защитить руки резиновыми перчатками;
• работать только в защитных очках.

Попадание кислоты в глаза может привести к потере зрения!

Зимой проверять ареометром плотность электролита аккумулятора необходимо в отапливаемом помещении.

Если электролит попал на незащищённую кожу или в глаза, нужно немедленно промыть поражённые участки проточной водой, причём процедура должна длиться не менее 15 минут. После этого следует приготовить водный раствор соды (на 200 мл. чайная ложка соды) или использовать мыльную воду для нанесения на обожжённые участки кожи – таким образом вы максимально нейтрализуете действие кислоты щелочным раствором.

После этого следует вызвать скорую помощь или, если есть возможность, добраться до ближайшей больницы самостоятельно для оказания последующей медицинской помощи.

Как проверить плотность электролита аккумулятора ареометром

Перед тем, как измерять плотность аккумулятора с помощью ареометра, нужно соблюсти несколько важных требований – от этого будет зависеть точность измерений:

• АКБ должна быть полностью заряженной;
• после зарядки необходимо выждать несколько часов и только после этого приступать к процедуре;
• полученные показания ареометра нужно подкорректировать, исходя из температуры электролита: точными они будут, если температура жидкости составляет 27ºС, при понижении или повышении на 6 градусов следует отнимать или приплюсовывать 0,004 единицы плотности;
• перед откручиванием пробок тщательно протрите корпус батареи от загрязнений, чтобы они не попали в электролит – это может сильно уменьшить ресурс аккумулятора.

А теперь рассмотрим алгоритм, как пользоваться ареометром для аккумулятора, он несложен даже для новичков:

• собираем ареометр, присоединив снизу пипетку и разместив в колбе денсиметр;
• опускаем пипетку поочерёдно в каждую из банок, надеваем на другой конец колбу в сжатом состоянии, отпускаем её, засасывая электролит в трубку;
• набирать жидкость нужно так, чтобы ареометр свободно плавал и при этом не упирался верхней частью в грушу;
• после того, как прибор погрузится в электролит на определённую глубину, ждём несколько секунд, чтобы он успокоился (перестал колебаться в вертикальной оси), и замеряем показания на шкале ареометра в точке её пересечения с жидкостью.

Шкала у ареометра может быть проградуирована разными способами. Чаще всего это цифры, измеряемые в г/см³, но иногда встречаются и шкалы, размеченные в кг/м³, и тогда полученное значение нужно просто разделить на 1000, чтобы получить привычное, встречающееся в литературе значение.

Мы уже отмечали, что для исправного заряженного АКБ нормальным значением плотности электролита является 1.27 г/см³. Если оно выше – значит, в растворе слишком высокая концентрация более тяжёлой серной кислоты, и тогда её нужно разбавить дистиллированной водой (продаётся в аптеках). Если наоборот – увеличиваем плотность, добавляя кислоту. Есть и другой способ – приобрести готовый электролит и залить его, предварительно изъяв такое же количество разбавленного раствора кислоты.

Некоторые разновидности совмещают в себе несколько шкал и позволяют определять таким ареометром не только плотность аккумулятора, но и, например, показатель плотности тосола. Это может пригодится в северных регионах страны, поскольку по плотности антифриза можно вычислить температуру его замерзания (кристаллизации), а в условиях сильных морозов знать характеристики тосола чрезвычайно важно.

После использования тщательно промойте ареометр, желательно несколько раз и по возможности – дистиллированной водой. Так вы сможете продлить жизнь прибора.

Напоследок – несколько рекомендаций, как правильно пользоваться аккумуляторным ареометром:

• не пренебрегайте соблюдением правил техники безопасности. Известно немало случаев, когда неаккуратное обращение с электролитом заканчивалось химическими ожогами, а если электролит попадёт на одежду – её можно будет выбрасывать;
• при закачивании электролита в колбу делайте это очень осторожно, стараясь, что ареометр не соприкоснулся со стенками стеклянного корпуса. Иначе он может прилипнуть к стенкам, что исказит показания прибора;
• осторожность следует проявлять и при измерении плотности тосола – некоторые производители включают в его состав ядовитое вещество этиленгликоль вместо пропиленгликоля.

Знание правил, как пользоваться ареометром для АКБ, позволит вам производить подобные замеры самостоятельно, без посещения автосервисов, где эта процедура платная. И если вы будете делать это регулярно, при необходимости корректируя значение плотности электролита, можете быть уверенными – ваша аккумуляторная батарея прослужит вам не меньше заявленного производителем срока.

6 шагов Проверка уровня электролита в батареях

Обслуживание аккумуляторов часто упускают из виду, особенно когда речь идет об автомобильных аккумуляторах .

Чаще всего, если вы откроете капот автомобиля, вы увидите аккумулятор, который называется аккумулятором с жидким электролитом. Это означает, что в нем есть вода или электролит, который используется в качестве соединителя между электродами батареи.

Эта вода реагирует на окружающую среду так же, как и любая другая вода: она испаряется.

Чтобы продлить срок службы аккумуляторной батареи с жидкостным электролитом, важно проверять уровень электролита и доливать его по мере его снижения. К сожалению, это не так просто, как может показаться. К счастью, эти шесть шагов помогут сделать это проще.

Шаг 1. Безопасность прежде всего

Вы слышали это миллион раз, и не потому, что нам нравится это говорить. Это потому, что безопасность всегда является первым, что вы должны учитывать при работе с аккумулятором.

Всякий раз, когда вы работаете с аккумулятором, вам понадобится меры предосторожности . Мало того, что батарея может сильно ударить вас, она также может стать опасной, если с ней не обращаться должным образом.

Убедитесь, что у вас есть перчатки и защитные очки. Вы также захотите отсоединить аккумулятор и снять его с машины, прежде чем начинать возиться с ним. Этот шаг – гораздо лучший вариант, чем создание потенциально опасной ситуации.

 

Шаг 2. Очистите его

Существует множество причин, по которым вы всегда должны поддерживать чистоту верхней части аккумулятора. Помимо того, что вы не хотите загрязнять внутреннюю часть батареи после ее открытия, вы также снизите риск непреднамеренной разрядки.

Лучше всего чистить аккумулятор старой зубной щеткой или проволочной щеткой и смесью пищевой соды и воды. Окуните щетку в смесь и используйте ее для удаления грязи или следов коррозии. Используйте чистую безворсовую тряпку, чтобы протереть аккумулятор.

 

Шаг 3. Проверка уровня электролита

Перед тем, как вы начнете заливать в аккумулятор дистиллированную воду, вам необходимо проверить уровень электролита, чтобы понять, нужно ли доливать аккумулятор.

Вы можете сделать это:

• Сначала снимите пластиковые крышки, закрывающие порты ячеек. Это может потребовать некоторого подглядывания с помощью отвертки.
• После того, как крышки сняты, тщательно очистите всю грязь, которая могла скопиться под ними.
• Теперь, когда ячейки открыты, вам нужно проверить уровень электролита. Лучший способ узнать, нужно ли аккумулятору больше электролита, — это узнать, открыты ли пластины или близки к этому. Другой способ узнать, не является ли уровень электролита одинаковым в каждой ячейке.

 

Этап 4: Добавление электролита

В данном случае под электролитом понимается просто дистиллированная вода. Вы не хотите добавлять другую форму воды и определенно не кислоту. Знание того, сколько нужно добавить , также является важным отличием. Общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы добавить достаточное количество воды, чтобы покрыть электроды или пластины.

В новые полностью заряженные аккумуляторы можно безопасно добавить достаточное количество электролита, чтобы его уровень соответствовал дну заливной горловины.

 

Шаг 5. Восстановление элементов, замена батареи

Теперь, когда уровни электролита восполнены, установите крышки на порты элементов. Убедитесь, что на нижнюю часть крышек не попала грязь или пыль, чтобы предотвратить возможное загрязнение.

После закрытия крышек можно безопасно заменить батарею и снова подключить кабели.

 

Шаг 6. Используйте аккумулятор

Теперь, когда аккумулятор очищен и электролиты заправлены, попробуйте завести автомобиль и даже немного покатайтесь на нем.

Обратите внимание на общую производительность батареи. Легко ли было начать? Можно ли заглушить машину и завести без проблем? Если улучшений нет или аккумулятор не держит заряд, возможно, вам потребуется полностью заменить аккумулятор.

 

Надлежащее техническое обслуживание аккумуляторной батареи поможет продлить ее максимальную производительность. Вы даже можете сэкономить деньги, не заменяя батарею так часто. Попробуйте добавить уход за аккумулятором в свою процедуру обслуживания. Это поможет вам отслеживать, как часто вам нужно будет пополнять уровень электролита, и может подсказать вам, когда что-то только начинает идти не так.

Как пользоваться и считывать показания ареометра

Ареометр — это прибор, используемый для определения удельного веса. Он работает на основе закона Архимеда, согласно которому твердое тело вытесняет собственный вес внутри жидкости, в которой оно плавает. Ареометры можно разделить на два основных класса: жидкости тяжелее воды и жидкости легче воды. В стандартной шкале ареометра, известной как шкала удельного веса, дистиллированная вода равна 1.000, начальной точке измерения. Жидкости легче воды оцениваются по удельному весу ниже 1000, а жидкости тяжелее воды — по удельному весу выше 1000.

Функция, типы шкал и использование

Ареометр состоит из тонкой стеклянной или пластиковой трубки, запаянной с обоих концов, с градуированной или печатной шкалой, откалиброванной по удельному весу. Один конец трубы имеет форму луковицы и утяжелен балластом из мелкой свинцовой или стальной дроби. Балласт заставляет инструмент плавать вертикально в жидкости, как поплавок. Второй стеклянный или пластиковый цилиндр, обычно известный как ареометр, заполняется измеряемой жидкостью. Затем ареометр помещают в банку ареометра, содержащую пробу жидкости. Удельный вес жидкости пробы указывается, когда уровень жидкости пробы в сосуде совпадает с точкой на шкале ареометра. В зависимости от того, какие весы используются, теперь можно записывать, во сколько раз тяжелее или легче воды весит проба жидкости. Помимо считывания значений удельного веса, шкалы ареометра можно откалибровать по Боме, Бриксу, спирту, API (индекс Американского института нефти) и другим для конкретных химических веществ.

Шкала Брикса Ареометр, откалиброванный для считывания показаний в градусах Брикса или Баллинга, или процентах чистой сахарозы (сахара) по весу.

Шкала Боме Ареометр, откалиброванный для считывания градусов Боме, который представляет собой пару шкал: одну для жидкостей тяжелее воды и одну для жидкостей легче воды.

Спиртовые весы Стандартный ареометр удельного веса, используемый для измерения удельного веса до и после ферментации жидкости. Разница двух показаний удельного веса относится к спиртовой шкале для определения процентного содержания алкоголя по весу 9.0005

Шкала API Шкала API — это мера того, насколько легкая или тяжелая жидкость на нефтяной основе по сравнению с водой. Он был разработан, чтобы позволить сравнивать плотности нефтяных жидкостей.

Метод считывания

Некоторые ареометры имеют одну или несколько шкал, напечатанных на ареометре. Чтобы использовать ареометр, заполните сосуд ареометра жидкостью для пробы. Поместите ареометр в банку и быстро поверните его, чтобы удалить пузырьки воздуха. Как только ареометр установится, снимите показания с соответствующей шкалы. Чтобы измерение было точным, проба жидкости должна иметь температуру 60°F. Если жидкость не имеет температуры 60°F, измерение следует скорректировать.

При чтении прозрачных жидкостей глаз следует расположить немного ниже плоскости поверхности жидкости, а затем медленно поднимать до тех пор, пока эта поверхность, видимая в виде эллипса, не станет прямой линией. Точка, в которой линия находится на шкале ареометра, должна быть записана как показание ареометра. Когда жидкость недостаточно прозрачна и показания не могут быть сняты, как описано выше, необходимо будет снять показания с поверхности и как можно точнее оценить точку, до которой жидкость поднимается на ареометре.

Точность

Точность зависит от трех основных факторов:

1. Чистота Ареометр, стакан ареометра и жидкость, в которой снимаются показания, должны быть надлежащим образом очищены.