浮秤浮秤の概要

浮秤の挿絵。流体密度が低いほど浮動錘の胴部Bは深く沈む。その深さは頸部の目盛りAから読み出される。

概要

浮秤は一般的に、浮力を持つ密封された中空ガラス管の太い胴部と、それを安定させる鉛や水銀などで出来た錘と、計測用の目盛紙が入った細い頸部からなる^[1]。

試料は背の高いメスシリンダーなどの容器に注がれており、浮秤は自由に浮かぶまで静かに試料の中に浸される。液面が浮秤の頸部に触れる箇所は、液体の相対密度と相関関係がある。浮秤が静止した後、その位置を頸部の目盛りで読み取り、実務では測定を幾度か繰り返してその平均値をとる^[1]。浮秤には、密度と相関する特性に対応した任意の目盛紙を頸部に入れる事が可能である。

浮秤は、牛乳の密度（とろみ）を測定する牛乳計、液体中の糖分密度を測定する糖度計、蒸留酒の高いアルコール度数を測定するアルコール計など、さまざまな用途に合わせて較正されている。

浮秤はアルキメデスの原理こと、流体中の物体はそれが「排除した流体の重量に等しい大きさ」の浮力を有するという原理^[2]を活用したものである。流体の密度が低いほど、規定重量の浮秤はより深く沈む。頸部は比重ほか1つ以上の尺度で目盛り付けされている。

歴史

浮秤は恐らく古代ギリシアの哲学者アルキメデス（紀元前3世紀）にまで遡り、彼の原理を活用して様々な液体の密度を検分している^[3]^[4]。浮秤についての初期の叙述は、西暦2世紀にレムニウスによって書かれたラテン語の詩に見られ、彼は浮秤の使用をヒエロン2世の王冠の金含有量を判定するためアルキメデスによって用いられた流体置換の方法と比較している^[5]。

西暦4-5世紀の重要なギリシャの女性数学者ヒュパティアは、伝統的に浮秤と関連付けられる最初の人物である^[5]。ヒュパティアは弟子のシュネシオスから浮秤を作るよう手紙で依頼されている。

件の器具は円筒形の管で、フルートの形状かつサイズもほぼ同じである。それには垂直な線で刻みが付いており、これにより我々は水の重量を試験できる。この円筒の一端に1つの円錐が密着して蓋を形成している。円錐と円筒はひとつの底部に過ぎず、これがbarylliumと呼ばれている。水中にその円筒を静置するたび、それは屹立を維持する。そうなれば容易に刻み目を数えることが可能で、このやり方で水の重量を確定できる。^[6]

アラビア科学史百科事典(Encyclopedia of the History of Arabic Science)によれば、それは11世紀にビールーニーによって使用され、12世紀にアブル・ハーズィニーによって説明されたという^[7]。1612年にガリレオと彼の友人達によって再発見され、特にアカデミア・デル・チメントでの実験で使用された^[8]。1675年にはロバート・ボイル（彼が"hydrometer"を造語した）の研究で再登場したほか^[5]、18世紀後半になるとアントワーヌ・ボーメ（比重を表すボーメ度の由来）、ウィリアム・ニコルソン、ジャック・シャルルによって複数の種類が考案され^[9]、多かれ少なかれ同時代にアルコール容量を自動判定できるバーソロミュー・サイクスの装置発見に至った。サイクス装置の使用は、1818年に英国の法律によって義務化された^[10]。

範囲

浮秤は、灯油、ガソリン、アルコールといった低密度の液体ではより深く沈み、塩水、牛乳、酸といった高密度の液体ではさほど沈まない。高密度の液体で使用される浮秤は、頸部の頂上付近に1.000(水)の印があり、低密度の液体で使うものだと底付近に1.000の印があるのが一般的である。多くの産業界では、想定しうる比重範囲をカバーするため幾つもの浮秤(1.0-0.95, 0.95-)機器を使用している。

脚注

注釈

^ ぶどうの果汁、果皮、果肉、種子の混合物のこと^[11]。マスト(英:must)やムー(仏:mout)ともいう。
^ Very light oilsの訳語で、API度が39以上のものを言う^[22]。

出典

^ ^a ^b ^c 横田計器製作所「浮ひょう技術資料」2021年12月12日閲覧。
^ 機械設計エンジニアの基礎知識「アルキメデスの原理（浮力）」MONOWEB、2021年12月12日閲覧。
^ Ian Spencer Hornsey, A history of beer and brewing, Royal Society of Chemistry - 2003, page 429
^ Jeanne Bendick, Archimedes and the Door of Science, Literary Licensing, LLC - 2011, pages 63-64
^ ^a ^b ^c Bensaude-Vincent, Bernadette (2002). Holmes, Frederic L.; Levere, Trevor H.. eds. Instruments and Experimentation in the History of Chemistry. Massachusetts Institute of Technology Press. p. 153
^ FitzGerald, Augustine (1926). The Letters of Synesius of Cyrene. Oxford University Press. p. Letter 15
^ Mariam Rozhanskaya & I. S. Levinova (1996). “Statics”. Encyclopedia of the History of Arabic Science, Volume 2. Routledge. pp. 614–642 [ 639 ]. ISBN 978-0-415-12411-9 2019年3月26日閲覧。
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^ Denison 1955, p. 132
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[12] ぶどうの果汁、果皮、果肉、種子の混合物のこと^[11]。マスト(英:must)やムー(仏:mout)ともいう。

[24] Very light oilsの訳語で、API度が39以上のものを言う^[22]。

[YKT-1] 横田計器製作所「浮ひょう技術資料」2021年12月12日閲覧。

[2] 機械設計エンジニアの基礎知識「アルキメデスの原理（浮力）」MONOWEB、2021年12月12日閲覧。

[3] Ian Spencer Hornsey, A history of beer and brewing, Royal Society of Chemistry - 2003, page 429

[4] Jeanne Bendick, Archimedes and the Door of Science, Literary Licensing, LLC - 2011, pages 63-64

[bensaude-vincent-5] Bensaude-Vincent, Bernadette (2002). Holmes, Frederic L.; Levere, Trevor H.. eds. Instruments and Experimentation in the History of Chemistry. Massachusetts Institute of Technology Press. p. 153

[6] FitzGerald, Augustine (1926). The Letters of Synesius of Cyrene. Oxford University Press. p. Letter 15

[7] Mariam Rozhanskaya & I. S. Levinova (1996). “Statics”. Encyclopedia of the History of Arabic Science, Volume 2. Routledge. pp. 614–642 [ 639 ]. ISBN 978-0-415-12411-9 2019年3月26日閲覧。

[8] “Museo Galileo”. 2021年12月12日閲覧。

[9] Claude-Joseph Blondel (2003). “Un enfant illustre de Beaugency : le physicien et aéronaute Jacques Charles (1746-1823)”. Les Publications de l'Académie d'Orléans, Agriculture, Sciences, Belles-lettres et Arts (Académie d'Orléans) (4): 37.

[10] Denison 1955, p. 132

[11] ワイン用語集「果醪」ワインスクール・レコール・デュ・ヴァン、2021年12月12日閲覧

[13] シロ産業「麦汁用プラトー濃度計」2021年12月12日閲覧

[14] コトバンク「トワドル目盛り（比重）」法則の辞典の解説より。2021年12月12日閲覧

[15] “Degrees of Baum'e”. chestofbooks.com. 2021年12月12日閲覧。

[16] Rabin, Dan; Forget, Carl (1998). The dictionary of beer and brewing. London: Fitzroy Dearborn. ISBN 9781579580780 2009年10月11日閲覧。

[17] きた産業株式会社「サッカロメーター（浮標式糖度計）とは？」2021年12月12日閲覧。

[18] Explanation of Allan's saccharometer: appointed by Act of Parliament for the ..., Thomas Thomson

[19] Sambrook, Pamela (January 1996). Country house brewing in England .... ISBN 9781852851279 2009年10月11日閲覧。

[20] Hanneman, Leonard J. (1993). Patisserie. ISBN 9780750604307 2009年10月11日閲覧。

[21] Mathias, Peter (1959). The Brewing Industry in England... 2012年3月16日閲覧。

[22] Bud, Robert; Warner, Deborah Jean; Chaplin, Simon; Johnston, Stephen; Peterson, Betsy Bahr (1998). Instruments of science: an .... ISBN 9780815315612 2009年10月11日閲覧。

[23] 鹿児島県石油商業組合「FOB-石油用語集」2021年12月12日閲覧。

[25] Béla G. Lipták, ed (2017). Instrument and automation engineers' handbook: measurement and safety (Fifth ed.). United States: Taylor & Francis Group, CRC Press. pp. 1314. ISBN 978-1-4987-2764-8

[26] “Acidometer”. The Free Dictionary. Farlex (2003年). 2010年9月18日閲覧。

[27] Charles Thomas Davis, The manufacture of leather: being a description of all of the processes for the tanning and tawing with bark, extracts, chrome and all modern tannages in general use. H. C. Baird & co., 1897. (1897) 2009年10月11日閲覧. "Barkometer."

[28] コトバンク「検塩器」精選版日本国語大辞典の解説より。

[29] Fakhry A. Assaad, Philip Elmer LaMoreaux, Travis H. Hughes (ed.), Field Methods for Geologists and Hydrogeologists, Springer Science & Business Media, 2004 ISBN 3540408827, p.299

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