比重瓶是一種用來測量密度的工具,它有固定的容積,裝滿待測物之後,測量重量,即可計算出密度。如果是用來測量比重,可以測量同溫下,同一個比重瓶的麥汁以及水的淨重,相除即可得到比重。 比重的定義是和水相比的重量比值。以下是chatGPT給的介紹:
” 比重瓶(Pycnometer)是一種常用於實驗室中測定液體或固體密度的精密容器。它通常由玻璃製成,瓶口細長,並配有一個帶有細孔的玻璃塞,以確保裝入固定體積的液體或固體後能準確稱重。
使用要點:
- 清潔並烘乾比重瓶。
- 確保清潔與乾燥:殘留水或其他物質會影響質量測定,導致密度誤差。
- 液體須溢出瓶口再塞瓶塞:這樣才能保證體積準確。
- 避免氣泡殘留:氣泡會佔據體積,導致密度偏低。
- 控制溫度:密度會受溫度影響,需於恆溫環境(如 20°C)下測定,或使用恆溫水槽。
- 稱量前擦乾瓶身:以免外部液體影響天平讀數。
- 校準比重瓶體積:若無標定體積,需以蒸餾水(已知密度)校準瓶容積。
”
在標準的操作時,要讓麥汁和水達到同一個溫度,需要一些時間。而且在每次裝填時,必須烘乾比重瓶,以免殘留的水或麥汁影響測量。這麼麻煩的使用方式或許是比重瓶在很少在家釀中使用的原因。不過,如果不考慮 宇宙大爆炸後每天都在擴張的影響,假設同一個比重瓶的容積和重量都是固定的,只是事先測量好比重瓶的容積和重量,就可以簡化測量流程:因為可以查到水在不同溫度下的密度。
比重瓶有許多不同的容量,以家釀來看,10ml~100ml是比較合適的大小。是的,最小只要10ml就可以測量比重,相對於比重計至少要100ml是還要節省。不過10ml的可能會產生比較大的誤差,建議使用25ml以上。 誤差的大小和比重瓶的大小及秤的精確度有關;如果是使用25ml以下的比重瓶,建議秤的精度最好有0.001g,如果是50ml以上,0.01g的應該也堪用。不過通常精度高的秤,最大的秤重也會較小,一般不會太貴的秤,要能秤 到100g以上的,可能精度只能到0.01g。另外,在簡化流程中,需要準確而快速的溫度計。
- 第0步:測量比重瓶空重及真實容積
這個只需要測量一次,把數值記錄下來以後使用。雖然比重瓶有標示容積,但實際上會有誤差,而且便宜的比重瓶誤差可能又大了許多。比重瓶的真實容積可以用水來測量, 測量裝滿水的重量,扣除比重瓶空重,查表得知道水密度,就可以計算出瓶子的真實容積。
- 測量比重
測量裝滿待測物的總重量,扣除比重瓶空重,除以真實容積,即為密度。測量溫度,查表得知水在此溫度下的密度,即可求得比重。
不考慮操作失誤,用這個方法測量出來比重,其準確度和秤的準確度及比重瓶的大小有關。因為我不太會算誤差,所以叫chagGPT推算:使用0.001g精度,誤差0.003g的秤,用 25mL比重瓶的誤差為±0.00012, 而10mL的誤差為±0.00030。雖然這個可能是比較理想的數值,但只要用25ml或10ml,就可以得到一個準確度還可以的數值,應該是還不錯的。
以上這個簡化流程是從一位叫Peebee的發文中得到的啓發,在他的介紹中,還用了一個小瓶子,用小珠子調整成和比重瓶的乾重一樣的重量,就可以用秤的tare(去皮?)功能直接得到淨重,細節請參考他的原文一、二。
這個方法中,關鍵之一是水的密度,我找到一個水在不同溫度下的密度的表,然後寫成計算器。實際操作下,25ml的不比我的比重計差,而10ml的則需要很細心的操作。 另外,測量啤酒時,一定要確實把二氧化碳去除,二氧化碳的泡泡影響很大。
更正:
啤酒的比重通常是20°C或60°F(美標),也就是在20°C或60°F測量,相對於20°C或60°F的水的比重。用上面這個方法測出來的,和標準的20°C或60°F會有一點誤差,需要修正。 具體修正方法就是比較兩個溫度下水的密度。
參考:
- https://www.jimsbeerkit.co.uk/forum/viewtopic.php?t=83887
- https://www.homebrewtalk.com/threads/sg-and-temperature-compensation.730749/
- https://www.vito.tw/brewutils/brewcal.htm
- https://www.internetchemistry.com/chemical-data/water-density-table.php