Aräometer – Lexikonartikel

Das Aräometer (von gr. araios „dünn“ und métron „Maß“), auch Alkoholmeter, Alkoholometer, Senkwaage, Senkspindel, Säureheber oder Hydrometer genannt, ist ein Messgerät zur Bestimmung der Dichte oder des spezifischen Gewichts von Flüssigkeiten.

Messprinzip

Das Messprinzip ist das Archimedische Prinzip, das besagt, dass ein Körper so weit in eine Flüssigkeit eintaucht, bis die Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit der Gewichtskraft des eingetauchten Körpers entspricht. Daraus ergeben sich zwei Konsequenzen:

1. Soll ein Körper in Flüssigkeiten verschiedener Dichte oder verschiedener spezifischer Gewichte bis zu einem bestimmten Punkt einsinken, muss man sein Gewicht so weit künstlich vergrößern, wie die Dichte zunimmt.
2. Je kleiner die Dichte der Flüssigkeit ist, desto weiter taucht der Körper gleichen Gewichts in diese ein.

Konstruktive Ausführungen 

Aräometer werden heutzutage in vielen Bereichen eingesetzt. Je nach Einsatzgebiet unterscheiden sich die Geräte auch in ihrer Bauform, Genauigkeit und Art der Messung.

Skalenaräometer

Aräometer in 44 %vol Alkohol

Die heute gebräuchlichen Aräometer bestehen meistens aus Glas und besitzen einen dicken Auftriebskörper mit einer eingegossenen, genau definierten Menge Bleischrot als Gewicht und einem dünnen Stiel, in dem sich die Skala befindet. In der chemischen Industrie gebräuchliche Geräte sind auf eine bestimmte Messtemperatur geeicht, die normalerweise 20 Grad Celsius beträgt; sie erlauben eine Ablesegenauigkeit von bis zu drei Nachkommastellen. Es gibt auch Exemplare, die ein Thermometer gleich mit eingebaut haben (siehe Abbildung rechts).

Anwendung:

• Die zu bestimmende Flüssigkeit wird in ein definiertes Messgefäß (idealerweise 250 ml Meßzylinder, hohe Bauform) zu ca 4/5 eingefüllt.
• Die Spindel wird dann mit einer Drehbewegung in die Flüssigkeit getaucht, damit sie eine stabile Lage hat und nicht den Rand des Messzylinders berührt.
• Nachdem das Aräometer zum Stillstand gekommen ist, wird der Wert abgelesen, bei welchem die Spindel die Flüssigkeitsoberfläche durchdringt.

Gewichtsaräometer

Nicholsonsches Gewichtsaräometer

Gewichtsaräometer funktionieren nach dem ersten der oben erläuterten Prinzipien und sind als Hohlkörper aus Glas oder Messingblech angefertigt. Es gibt verschiedene Systeme, die unterschiedliche Konstruktionsweisen nach sich ziehen: Fahrenheit, Tralles, Nicholson oder Mohs. Gemeinsam ist diesen Systemen, dass sie mit Schälchen versehen sind, die der Aufnahme von kleinen Gewichten und Körpern dienen.

Das Nicholsonsche Aräometer – siehe Abbildung – besteht aus einem hohlen, konisch geschlossenen Messingzylinder B, der unten einen massiven halben Messingkegel so trägt, dass man auf dessen Basis einen kleinen zu untersuchenden Körper m auflegen kann. Oben besitzt das Instrument ein dünnes Metallstäbchen o und ein Tellerchen A zur Aufnahme der kleinen Zusatzgewichte und des zu wägenden festen Körpers. Mit diesem Gewichtsaräometer kann man sowohl das absolute Gewicht eines festen Körpers als auch dessen Dichte und auch die Dichte verschiedener Flüssigkeiten bestimmen.

Die Gewichtsaräometer werden meist nur zur Ermittlung des spezifischen Gewichts fester Körper benutzt, von denen man ein entsprechendes Stückchen m einmal auf den Teller des Instruments, dann in das unten angebrachte Körbchen legt, so dass es ringsum von der Flüssigkeit umgeben ist und jedes mal so viel Gewichte auflegt, dass ein Eintauchen bis zu einer bestimmten Marke erzielt wird. Die auf dem Auftrieb beruhende Rechnung führt zur Bestimmung des spezifischen Gewichts oder der Dichte des Körpers.

Bei der Bestimmung der Dichte der Flüssigkeit mit Hilfe des Gewichtsaräometers muss auch noch das absolute Gewicht des Instruments einbezogen werden. Ist das Gewicht des Instruments P und sind p und q Zuleggewichte in der zu untersuchenden Flüssigkeit und im Wasser, die das Eintauchen bis zur Marke bewirken, so ist die Dichte der untersuchten Flüssigkeit.

Verwendungen

Dichtemessung mittels Aräometer in einer Schnapsbrennerei

• Vielfältige Anwendung in der chemischen Industrie,

z.B. zur Identifizierung von Stoffen und zur Bestimmung der Konzentration von Salzlösungen.

• Aräometer werden häufig in Weinkellereien (Marktwaagen) zur Bestimmung des Mostgewichtes (Zuckergehaltes im Most), in Schnapsbrennereien zur Bestimmung des Alkoholgehaltes eingesetzt.
• In Molkereien wird mit ihnen kontrolliert, ob die Milch mit Wasser verdünnt wurde (Galakto- oder Laktometer).
• Bei der Plastination verwendet man Aräometer zum Bestimmen des Restwassergehaltes im Präparat mittels der Konzentration des Acetons. Das Verhältnis Aceton zu Gewebewasser ist im Präparat das gleiche wie im Entwässerungsmedium.

Aus den verschiedenen Verwendungen ergibt sich jeweils eine andere Aufteilung der Skala, da die Dichte mit einem bestimmtem Mischungsverhältnis gleichgesetzt werden kann.

• zum Überprüfen von Frostschutzmittel in Kühlwasser
• zum Überprüfen des Ladezustandes von Autobatterien durch Messen der Säuredichte
• zum Überprüfen des Salzgehalts in Meeres- und Brackwasseraquarien
• bei einer Schlämmanalyse zum Messen der Veränderung der Verteilung der Korngrößen und damit auch der Verteilung der Dichte in der Suspension.

Zur Dichtebestimmung von festen Körpern wird ein Pyknometer, bei Gasen ein Aerometer verwendet.

Oechsle – Lexikonartikel

Grad Oechsle (abgekürzt ° Oechsle oder ° Oe) ist eine Maßeinheit für das Mostgewicht des Traubenmostes. Sie ist nach ihrem Erfinder, dem Pforzheimer Mechaniker Ferdinand Oechsle, benannt.

Das Mostgewicht ist ein Maß für den Anteil der gelösten Stoffe (mehrheitlich des Zuckers) im Traubenmost (Traubensaft) und somit ein wichtiges Qualitätskriterium von Wein. Es basiert auf der Dichte des Mostes (also des unvergorenen Fruchtsaftes).

Gemessen wird das Mostgewicht mit einer Mostwaage, einem kalibrierten Aräometer. Alternativ lässt sich mit dem Refraktometer auch optisch die Zuckerkonzentration des Mosts messen.

Im Allgemeinen liegt das Mostgewicht eines mittleren Jahrgangs in Deutschland zwischen 70 und 80° Oechsle. Eine Qualitätsaussage über den fertigen Wein ergibt sich nur bedingt aus dem Oechslewert: besonders süße Trauben ergeben zwar einen Wein mit besonders hohem Alkoholgehalt, der Geschmack ist aber noch von vielen anderen Faktoren wie dem Säuregehalt abhängig.

Über das Mostgewicht lässt sich der mögliche Alkoholgehalt des Weines bestimmen (wenn der Wein durchgegoren ist, das heißt wenn die Hefezellen so viel Zucker in Alkohol umgewandelt haben, wie sie können (max. ca. 18% Vol., da die Hefezellen bei einer höheren Konzentration sterben). Ein Most mit 80° Oechsle ergibt vollständig vergoren einen Wein mit 84 Gramm reinem Alkohol pro Liter, was einem Alkoholgehalt von 10,6% Vol. entspricht. Trockenbeerenauslesen können über 300° Oechsle erreichen – im Rekordsommer 2003 wurden bei einer Trockenbeerenauslese sogar 331° Oe gemessen).

Den Betrag des Mostgewichts in ° Oechsle erhält man aus der bei 20° C gemessenen relativen Dichte D20/20 des Mostes durch die Formel [(D20/20−1)·1000].

Beispiel: Ein Most mit der Dichte [D20/20] = 1,083 kg/l hat also 83 °Oechsle.

Refraktometer

Das Refraktometer ist eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Brechzahl von flüssigen oder festen, transparenten Stoffen durch Refraktometrie.

Drei Messprinzipien können unterschieden werden:

• Durchlicht
• streifender Einfall
• Totalreflexion

Dabei wird die Brechung (Refraktion) oder die Totalreflexion des Lichtes ausgenutzt. Als Gemeinsamkeit nutzen alle drei Prinzipien ein Messprisma mit bekannter Brechzahl (n_Prisma). Das Licht breitet sich beim Übergang zwischen Messprisma und Probemedium (n_Fluid) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus. Die unbekannte Brechzahl des Probemediums wird über die Lichtablenkung gemessen.

• Beim Durchlicht-Prinzip wird ein paralleles Strahlenbündel an der Grenzfläche beider Medien gebrochen.
• Beim streifenden Einfall und bei der Totalreflexion wird der kritische Winkel eines Strahlenbündels mit verschiedenen Einfallswinkeln auf die Grenzfläche gemessen.

Der deutsche Physiker Ernst Abbe (1840-1905) entwickelte eine Variante eines solchen Meßgerätes, der Leiter der Sternwarte in Jena und Besitzer der Firma Zeiss war. Zum Zwecke der Bestimmung des Mostgewichtes und des entsprechendem potentiellen Alkoholgehalt kann somit schon im Weinberg der Zuckerhalt bestimmt werden.