液体比重计

盐的生产,自汉代起,就受到我国朝廷的极大重视。测定盐水的浓度便与盐的生产直接有关。

古人从经验中知道,浓度越大的溶液可以浮起比重大的物体。于是,我国古代制盐工人,为了测定盐水的浓度,创制了世界上最早的液体比重测定装置。

宋代乐史在《太平寰宇记》中,记述了以 10 个莲子来测定盐水浓度的方法:“取石簾(莲)十枚,尝其厚薄,全浮者全收盐,半浮者半收盐,三簾以下浮者则卤未堪。”

“尝其厚薄”是指对 10 个莲子要有选择。“全浮者全收盐”,相当于该盐水浓度为 100%;那么“半浮者半收盐”,即其浓度为 50%。浮三莲以下, 盐水浓度太淡,不可用此盐水煎盐。

宋代姚宽在台州做官时,曾因调查盐商舞弊,采用下列方法来测定盐水浓度:“择莲子重者用之,卤浮三莲、四莲味重,五莲尤重。莲子取其浮而直;若二莲直或一直一横,即味差薄;若卤更深,则莲沉于底,而煎盐不成。”这是采用 5 个莲子来测定盐水的浓度,意思是在测定时要挑选重的莲子

供用,倘若 5 个莲子能由盐卤中浮出 3 或 4 个,就是浓盐卤,如果 5 个中浮

5,便是最浓的盐卤。莲子最好是垂直地浮起;假如浮起莲子的数目不是 3 个,只有两个莲子垂直浮起,或一个垂直地、一个水平地浮起,这盐卤就是稀薄不良的。如果全体莲子都沉在卤底,这种盐卤,即使经过蒸发,也不容易得到食盐。

元代陈椿在《熬波图》中所记述测定盐水浓度的方法和装置,已极类似于近代浮子式液体比重计。他对此作了较为详细的介绍:

“莲管之法,采石莲,先于淤泥内浸(测定盐水浓度的装置)过,用四等卤分浸四处。最咸液体比重计 - 图1卤浸一处;三分卤浸一分水浸一处;一半水一半卤浸一处;一分卤浸二分水浸一处。后用一竹管盛此四等所浸莲子的卤,放于竹管内,上用竹丝隔定竹管口,不令莲子漾出。以莲管汲卤试之,观四管莲子浮沉,以区别卤之咸淡之等。”

在这里,四等卤是:最咸为一等,浓度为 100%;三分卤一分水为二等, 浓度为 75%;半卤半水为三等,浓度为 50%;一分卤二分水为四等,浓度为33%。将莲子分浸于此四等卤中,也即让莲子逐渐地具有相应的咸度。这样, 就为测定其他溶液的浓度制备好了“浮子”。将装有这些浮子的竹筒注入待测溶液,看它们的浮沉状态,溶液浓度就被相应地测出。这种方法正是现代液体比重计的雏型。

现代液体比重计——是一根密封的、刻有标度的玻璃管,管底呈球形, 内置水银或铅丸。将其插入液体中,则其直立浮起。液体浓度越大,它浮得越高。