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第四十七章 实验装置—酒精计

    张峰做了十根左右的温度计便停手了,短期内应该是够用了。

    温度计完成了,就该制作密度计了。

    首先制做了一个圆锥形琉璃空心球,底面预留一个小洞。然后,以排水法计算出它的体积,称重。这个圆锥的体积正好5立方厘米,自重1克,因此还需要加入细铁砂。细铁砂的主要作用是保持重心,使密度计底部朝下而不至于倾斜甚至横倒在水面上,增重只是它的次要作用。

    由于需要检测的是酒精,密度比水要小,因此整个密度计下端琉璃球的平均密度与水一致便可,张峰就又往里面加入了4克的铁砂,使圆锥自身重量加上铁砂重量刚好与体积持平。

    接着,张峰又做了一根粗细均匀,直径约0.5厘米的中空细琉璃管,并将其与圆锥形琉璃球底面接在一起,将所有开口全部封上,密度计就做好了,只差标定量程和刻度了。

    张峰将密度计放置到水中,只见密度计往下一沉,整个底部没入水中,上方琉璃管也有少量沉入水中,但整根密度计笔直朝下,完全没有任何倾斜,可见已是成功了。

    张峰取出小刀,在此处轻微的留了条刻痕,然后用染料将刻痕染色,稍一烘干,1.0的密度线就划出来了。略一测量,此时上方琉璃管浸入水中的部分约为7.6厘米。

    张峰自语道:“失误了,加细铁砂的时候忘了琉璃管的重量了。”

    之后,张峰又做了一个量筒,以天平和水将刻度标出来,因为水的相对密度是1,因此只需要称出10克、20克...500克的水,倒入量筒中,刻上刻度便好。大号的量筒制作好后,张峰又做了100毫升、50毫升、25毫升的量筒,均做成细长型,高度高于密度计一截。

    有了量筒,标定起来就方便多了。

    张峰让宋婉媚取了一瓶高度的烧酒过来,以量筒量取100毫升,然后称重,重量正好为90克,因此这瓶酒的相对密度便是0.9,其中乙醇的质量分数约为56%(乙醇与水混合后体积会减小,所以不是50%)。

    将密度计放入烧酒中,密度计比原先下沉一截,最终稳定在原刻度上方11.1厘米的地方,张峰在此处划上刻度,这便是0.9的密度线。

    张峰将密度计烘干,然后重新放入密度0.9的烧酒中,密度计沉回到0.9刻度线的位置,准确度和重复性都没有问题。

    上下两个刻度划定,接着便是中间部分了。

    张峰拿出天平,用水对烧酒进行稀释,分别稀释成密度0.91、0.915、0.92...0.995的溶液,摇匀后将密度计放入,分别刻上刻度线,0.9-1的密度计就算完成了。

    0.9的密度计比较好做,因为有样品可以直接配置,但是0.78-0.9的密度计就麻烦许多,因为完全没有样品可以进行标定,高浓度的酒精目前并没有,制作起来也很费时,不过,可以用计算的方式进行刻度线的划定。

    首先自然是再做一根密度计了,有了上次的经验,这次的制作更加的迅捷,琉璃管的均匀性也更好,接近完美的圆柱形。张峰让赵梦瑶将其外表面打磨了一番,使其上下粗细一致,更加完美。之前有对照样品的情况下,琉璃管粗细是否一致并无太大影响,但依靠计算划定刻度的话,若是不够规则,那么计算起来就会非常麻烦。

    此次底部空球的体积为10毫升,重量为2克,吸取了上一根密度计的教训,张峰又将吹好的琉璃管也称了一下,重量更轻了,只有1.2克。这次的琉璃管更加的细长,直径明显细了一圈,重量还减少了,可见工匠的技术水平又提高了。琉璃管越细,重量越轻,则制作好的密度计精准度越高。与之相反的是,底部球体则需要更大才能提高精准度。

    由于此时需要制作的是0.78-0.9的密度计,因此只需要总重达到9克就足以让底部球体完全没入液面以下了,保险起见,张峰往里面加了6克的铁砂,然后将上下两部分烧结,重新称重,总重正好9.2g。

    接着,张峰将密度计放入密度0.9的烧酒中,刻上刻度线,此时琉璃管浸入液面3厘米。不过,由于烧结的位置明显有更厚的节点,所以并不能直接以此计算剩余的密度线,还需要再测一个数据才行。

    张峰借用了琉璃窑的厨房,生火,将烧酒倒入锅中煮开,从锅盖处接了些蒸出的酒液,装了50毫升便不要剩余部分了。拿回去一称,酒液的相对密度为0.89,按照乙醇浓度与密度对照表来看,浓度应该在60%左右,没有配套的设备,不控制蒸馏温度的情况下,已经很难再提高它的浓度了。不过,如此也够用了。

    张峰将密度计放入蒸出酒液中,密度计下沉,液面上浮,稳定后,他在液面处划出0.89的密度线。将密度计取出一量,两道刻度线之间的距离为1.2厘米,由此便可以计算出剩余的密度线了。

    密度为0.9时,该密度计的浸入体积应为10.22毫升;密度0.89时,浸入体积为10.34毫升;两者之间的差值为0.12毫升。由于总重量保持不变,所多出来的浸入体积便需要琉璃管提供,琉璃管的浸入高度多了1.2厘米,因此每厘米所提供的体积便是0.1毫升。

    按此可以计算出琉璃管的直径为0.36厘米,不过直径对计算并无用处,只是体现出工匠的手艺较之前有了较大提高。

    按照计算,密度为0.88时,体积应为10.45,因此从0.9的刻度线开始,往上测量2.3厘米划线便可,密度0.87时,则是10.57,往上3.5厘米处划线,依次类推,直到密度0.8时,已经在刻度线上12.8厘米位置了,密度0.78时,更是在15.7厘米处,基本上已经接近整根密度计的顶端了。不过好在乙醇的密度最低便是密度0.789(20℃下)的纯乙醇,完全够用了。

    接下来自然是按葫芦画瓢,重复制作过程,再进行标定和计算,制作了两种量程的密度计各四五根,如此便完成了配套测量仪器的制作。

    完成制作后,张峰又将乙醇浓度和密度对比表从数据库中抄了出来,交给了宋婉媚,便带着几人回张府开始蒸酒精了。