Il densimetro o aerometro è genericamente uno strumento utilizzato per misurare la densità o il peso specifico dei corpi liquidi, solidi o gassosi. Ne esistono varie tipologie, a seconda della destinazione d’uso. Ad esempio, per misurare la concentrazione degli acidi viene impiegato un densimetro che prende il nome di acidimetro, mentre il saccarimetro — diffuso nell’ambito dell’industria saccarifera — è impiegato per determinare la concentrazione di saccarosio all’interno di una soluzione. Un altro tipo di densimetro è il lattodensimetro, appositamente graduato per indicare la densità del latte. Solitamente, il densimetro usato per la misurazione della densità dei liquidi, calcolata in rapporto alla densità dell’acqua, è composto da uno stelo cilindrico che culmina in un bulbo di vetro zavorrato da immergere nel fluido. Il liquido da testare viene versato in un contenitore cilindrico graduato, ponendo in seguito il densimetro a contatto con la superficie, affinché lo strumento possa galleggiare liberamente. Si prende nota del punto in cui la superficie del fluido tocca lo stelo dello strumento, il quale di norma presenta una scala graduata interna per poter leggere direttamente il peso specifico: a seconda del contesto in cui dev’essere utilizzato, ciascun densimetro è dotato di una differente scala, calibrata per la specifica finalità.
Il principio di funzionamento del densimetro
La misurazione effettuata con il densimetro si basa sul principio di Archimede, così denominato in onore del matematico e fisico Archimede di Siracusa (287 a.C. – 212 a.C.), il quale lo introdusse — assieme al principio dei vasi comunicanti — nell’opera ‘Sui corpi galleggianti’. Tale principio afferma che “un corpo immerso in un fluido in quiete è soggetto ad una forza diretta verso l’alto (spinta di Archimede) dovuta alle pressioni esercitate sul corpo dal fluido, pari al peso del fluido spostato ed applicata nel centro di gravità di quest’ultimo”. Il fenomeno di tale spinta fu studiato dal celebre fisico greco antico per mezzo di una sua invenzione: la bilancia idrostatica, usata per misurare la densità del corpo relativamente al fluido.
Scale graduate dei densimetri
La varietà di scale graduate impiegate per effettuare la misurazione della densità dei liquidi dipende dal comportamento dei fluidi stessi. Infatti, nei liquidi a bassa densità come benzina, alcool e cherosene, il densimetro affonderà più in profondità rispetto a quando immerso nel latte o negli acidi, ossia nei liquidi con maggiore densità. Una prima differenziazione è proprio fra liquidi pesanti e leggeri, in base a cui la graduazione dello strumento per indicare la densità di riferimento dell’acqua si trova in una diversa posizione nello stelo. In alcuni settori industriali vengono utilizzate scale diverse. Nell’industria chimica e farmaceutica si usa la scala di Baumé, mentre per il settore petrolifero si fa riferimento al grado API per stabilire se la miscela idrocarburica sia leggera e quindi galleggerà sull’acqua oppure, al contrario, se sia più pesante ed affondi. Le industrie che producono succhi di frutta e vino, come anche gli zuccherifici, utilizzano invece densimetri graduati con la scala Brix. Per misurare la densità del mosto vi è la scala Oechsle e per la birra si usa la scala di Platone. Infine, fra le scale di misurazione più utilizzate è presente la Twaddell, impiegata dalle industrie tessili per le tinture.
Densimetri specializzati
Come anticipato, per i diversi usi specifici a cui è destinato e le rispettive scale graduate di cui viene dotato, un densimetro assume differenti denominazioni. Il lattodensimetro per rilevare il peso specifico del latte non fornisce una indicazione definitiva sulla sua composizione, essendo il latte composto da varie sostanze di peso specifico diverso dall’acqua: è necessario eseguire ulteriori test per il contenuto di grassi. La qualità del latte viene determinata versandolo in un contenitore e lasciandolo riposare finché si sarà formato uno strato cremoso sulla superficie. A tal punto, si esegue la misurazione sul deposito cremoso che si viene a formare.
Lo strumento appositamente progettato per testare l’alcool, detto alcolometro, possiede una scala contrassegnata con percentuali volumetriche relative al potenziale grado alcolico, il quale aumenta in proporzione al peso specifico dell’alcool. La misurazione viene eseguita sia prima che dopo la fermentazione, calcolandone successivamente la differenza. Enologi e birrai utilizzano anche il saccarimetro, un densimetro utile a determinare la quantità di zuccheri presente in una soluzione. Il primo saccarimetro per la birra fu costruito nel 1784 da John Richardson. Anche in questo caso, lo strumento funziona in base al principio di Archimede: maggiore quantità di zucchero corrisponde ad una più elevata densità, di conseguenza il bulbo immerso nel liquido galleggerà più in superficie. Per la misurazione della densità dei prodotti petroliferi vi è il termoidrometro, un densimetro contenente un termometro nel bulbo galleggiante. Gli olii volatili vengono misurati all’interno di un contenitore a volume variabile, utilizzando un dispositivo di campionamento galleggiante per ridurre al minimo le perdite dovute alla volatilità.
