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Areometri a peso costante

Tratto da Roberto Vergara Caffarelli, STRUMENTI SCIENTIFICI TRA XVIII E XIX SECOLO NEL DIPARTIMENTO DI FISICA DELL' UNIVERSITA' DI PISA, in:
C.A. Segnini e R. Vergara Caffarelli, ANTICHI STRUMENTI SCIENTIFICI A PISA (SEC. XVII - XX), pp. 109 - 110, Pisa, 1989.

Descrizione
Gli areometri a peso costante servono per misurare il volume di una massa di liquido uguale alla massa costante dello strumento, quindi un volume minore o maggiore, a seconda del maggiore o minore peso specifico del liquido. Differiscono tra di loro soprattutto per i diversi sistemi di graduazioni.
Sono apparecchi a lettura diretta, generalmente di vetro, zavorrati in maniera da assumere una posizione verticale di equilibrio stabile quando vengono immersi in un liquido. Normalmente la parte superiore dell'areometro è un tubo o cannello vuoto a sezione costante; in questo caso la scala che vi è contenuta è a graduazioni equidistanti. La parte inferiore è costituita di un ampolla vuota, abbastanza voluminosa per controbilanciare la zavorra, che è contenuta in un bulbo più piccolo, posto al di sotto dell'ampolla, per la quale in genere si usa il mercurio oppure piccoli pallini di piombo. Quando la scala è divisa in parti di uguale volume, per determinare la densità di un liquido basta conoscere i punti di affioramento in due liquidi diversi, di cui si conosce la densità.
Lo strumento più comune e anche il più antico è il pesa-acidi o pesa-sali di Beaumé, usato soprattutto dai chimici per soluzioni di acidi o basi. Il chimico francese Antoine Beaumé alla fine del XVIII secolo ne ideò la graduazione. Beaumé graduava il suo strumento nella maniera seguente: metteva nel bulbo una quantità di mercurio o di palline di piombo in maniera che lo strumento affondasse quasi del tutto nell'acqua pura a 12,5 °C (10 gradi Réaumur) e segnava lo zero della scala nel punto di affioramento; poi lo immergeva in una soluzione formata con 15 parti di sale marino e 85 di acqua e segnava 15 nel nuovo punto di affioramento.
Divideva l'intervallo così ottenuto in quindici parti uguali e prolungava la divisione fino in fondo al cannello. Per liquidi più leggeri dell'acqua il Beaumé costruì un areometro simile, ma con meno zavorra, cosicché il punto di affioramento nell'acqua pura a 12,5 °C fosse nell'estremo inferiore del cannello, e assegnò 10 a questo punto. Per graduarlo segnò lo zero nel punto in cui lo strumento affiorava in una soluzione acquosa di sale comune al 10% alla solita temperatura di 12,5 °C. La graduazione veniva poi continuata per tutto il cannello fino alla sua estremità superiore.
Illustrazione Questo tipo di areometro dà solo indicazioni empiriche e occorrono dei calcoli per ottenere il peso specifico del liquido. Non si conoscono né il modo seguito da Beaumé nella preparazione delle soluzioni saline, né le precauzioni adottate da lui riguardo alla purezza del sale e all'accuratezza delle pesate, non si sa neppure se avesse tenuto conto dell'aria spostata dallo strumento nelle varie posizioni: tutto ciò porta a una incertezza nella fabbricazione di uno strumento standard di questo tipo.
Per questo motivo sono più utili gli areometri che danno immediatamente il volume specifico. Se lo strumento deve essere utilizzato per liquidi più densi dell'acqua, si segna 100 al punto di affioramento dello strumento quando è immerso nell'acqua.
Zavorrando opportunamente, quasi tutto lo strumento sarà immerso e il punto di affioramento sarà nell'estremità superiore del cannello. Immergendo poi l'apparecchio in un liquido di peso specifico conosciuto p, ottenuto per esempio con una soluzione preparata artificialmente, si segna nel nuovo punto di affioramento il valore corrispondente, che sarà 100/p. Si divide poi l'intervallo tra i due punti in 100(p-1)/p divisioni e si prolunga per tutto il cannello.
Se lo strumento, immerso in un liquido di cui si vuol conoscere la densità, affiora alla divisione n, si intenderà che n centimetri cubici del liquido pesano quanto 100 centimetri cubici di acqua. Se lo strumento deve servire per liquidi meno densi dell'acqua il punto di affioramento nell'acqua pura deve trovarsi in fondo al cannello vicino al bulbo di zavorra. Per la graduazione si procede nella maniera già indicata. Il cannello deve essere a sezione esattamente costante, per evitare di introdurre un errore quando si suddivide la scala in parti uguali.

Bibliografia
SALLERON (1864) pp. 73-77. VIOLLE (1884) t.I, pp.580-588. BATTELLI (1896) pp. 52-61. BATTELLI e CARDANI, s.d., v.I, pp. 337-342. CHWOLSON (1907), t.I, troisième fasc., pp. 572-575. DRIGO e ALOCCO (1945) pp. 37-381.

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Scheda Δ

A) Strumento posto a sinistra della riproduzione fotografica.

La scala inizia in alto con 0 e ha divisioni centesimali, segnate di una in una, numerate ogni 10, fino a 70; prosegue poi con altre 2 divisioni.

Firma: Aräometer fur schwere Flüssigkeiten nach Baumé Temp. 15°C.
Identificazione: n.c.
Provenienza: n. c.
Materiale: vetro, scala di carta.
Prezzo: n.c.
Dimensioni: 307.
Datazione: n.c.

B) Strumento posto al centro della riproduzione fotografica.

La scala inizia in alto con 1,800 e ha divisioni millesimali, segnate di due in due, numerate ogni 20, fino a 2,000. Prosegue poi con altre 8 divisioni.

Firma: Areometro a peso specifico. Tp. 15°C.
Identificazione: n.c.
Provenienza: n. c.
Materiale: vetro, pallini metallici, scala di carta.
Prezzo: n.c.
Dimensioni: 295.
Datazione: n.c.

C) Strumento posto a destra della riproduzione fotografica.

La scala inizia in alto con 1,400 e ha divisioni millesimali, segnate di due in due, numerate ogni 10, fino a 1,600. Prosegue poi con altre 8 divisioni.

Firma: Areometro Sist. Spec. Gerv.Tp. 15°C.
Identificazione: n.c.
Provenienza: n. c.
Materiale: vetro, mercurio, scala di carta.
Prezzo: n.c.
Dimensioni: 380.