Relative Density, Hydrometer & Lactometer ആപേക്ഷികസാന്ദ്രത
Is kerosene denser than water? By how many times? Instead of always quoting kg/m³, scientists often compare a density with that of water – the relative density. A simple floating glass tube, the hydrometer, reads it directly, and its cousin the lactometer catches milk that has been watered down.
- Densities (Table 5.3, approx.): water 1000, saturated salt solution 1025, kerosene 810, glycerine 1260, coconut oil 920 kg/m³.
- Principle of floatation: a floating object sinks until it displaces its own weight of liquid – so it floats higher in a denser liquid.
1. Denser or less dense than water? (Table 5.7)
എല്ലാ ദ്രാവകങ്ങൾക്കും ഒരേ സാന്ദ്രതയാണോ? – Do all liquids have the same density? No – Table 5.3 shows five different values. Using Table 5.3, classify kerosene, coconut oil, glycerine and saturated salt solution as denser or less dense than water.
| Denser than water ജലത്തെക്കാൾ സാന്ദ്രത കൂടിയവ | Less dense than water ജലത്തെക്കാൾ സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞവ |
|---|---|
2. Relative density
The density of water is 1000 kg/m³. In science we often need to compare the density of a substance with the density of water. ഒരു പദാർഥത്തിന്റെ സാന്ദ്രത ജലത്തിന്റെ സാന്ദ്രതയുടെ എത്ര മടങ്ങാണ് എന്ന് പറയുന്നതാണ് ആ പദാർഥത്തിന്റെ ആപേക്ഷികസാന്ദ്രത.
The relative density of a substance tells how many times the density of water its density is.
relative density = density of the substancedensity of water
ആപേക്ഷിക സാന്ദ്രതയ്ക്ക് യൂണിറ്റ് ഇല്ല.
Relative density has no unit – kg/m³ on top and bottom cancel.
Worked example (page 104): density of water = 1000 kg/m³, density of kerosene = 810 kg/m³. Find the relative density of kerosene.
Q1 (page 104). ചെമ്പിന്റെ സാന്ദ്രത 8900 kg/m³ ആണെങ്കിൽ ആപേക്ഷിക സാന്ദ്രത എത്രയായിരിക്കും? – The density of copper is 8900 kg/m³. What is its relative density?
Divide by the density of water, 1000 kg/m³. No unit in the answer!
Q2 (page 104). മെർക്കുറിയുടെ ആപേക്ഷികസാന്ദ്രത 13.6 ആണെങ്കിൽ അതിന്റെ സാന്ദ്രത എത്രയായിരിക്കും? – The relative density of mercury is 13.6. What is its density?
Turn the formula round: density of the substance = relative density × density of water.
Let us meet some instruments that work on the principle of floatation.
3. The hydrometer (Fig 5.8)
A hydrometer (ഹൈഡ്രോമീറ്റർ) is an instrument used to measure the relative density of liquids. It is a sealed glass tube: a narrow graduated stem on top, a wide bulb full of air in the middle, and a little lead shot or mercury at the bottom so it floats upright. Find the relative density of the liquids you can get with it.
Model hydrometer (approx.): mass 26 g, bulb 20 cm³, stem cross-section 1 cm². In a liquid of relative density d it displaces 26 ÷ d cm³, so the stem sinks (26 ÷ d − 20) cm below the surface – that is how the marks are placed. Notice the marks crowd together lower down.
Textbook questions (page 104)
- ജലത്തിൽ ഹൈഡ്രോമീറ്റർ കാണിക്കുന്ന അങ്കനം എത്രയായിരിക്കും? What will the hydrometer read in water?
- ജലത്തെക്കാൾ സാന്ദ്രതയുള്ള ദ്രാവകത്തിൽ ഹൈഡ്രോമീറ്റർ സൂചിപ്പിക്കുന്ന അങ്കനം, 1 എന്ന അങ്കനത്തിന് മുകളിൽ ആയിരിക്കുമോ? താഴെ ആയിരിക്കുമോ? In a liquid denser than water, will the reading be above or below the mark 1?
2. The reading is more than 1 (e.g. about 1.03 for sea water, 1.26 for glycerine). On the stem, that mark lies below the 1.00 mark: the hydrometer floats higher in the denser liquid (it needs to displace less of it), so the liquid surface meets the stem lower down – where the bigger values are written. Why: principle of floatation.
ഹൈഡ്രോമീറ്ററിൽ രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന അങ്കനങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്ന ആപേക്ഷികസാന്ദ്രതാവിലകൾ താഴോട്ടു വരുന്തോറും കൂടി വരും. അതിനാൽ ഹൈഡ്രോമീറ്റർ കൂടുതൽ പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്ന ദ്രാവകങ്ങളുടെ ആപേക്ഷിക സാന്ദ്രത കൂടുതലായിരിക്കും.
The relative-density values marked on a hydrometer increase downwards. So the liquid in which the hydrometer floats higher has the greater relative density.
Q (page 104). പാലിൽ വെള്ളം ചേർത്ത് വിൽക്കുന്നത് കുറ്റകരമാണെന്ന് അറിയാമല്ലോ? പാലിൽ വെള്ളം ചേർന്നിട്ടുണ്ടോ എന്ന് എങ്ങനെ മനസ്സിലാക്കും? അതിനുപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണം ഏതാണ്? – Selling milk mixed with water is an offence. How can we find out whether water has been added to milk? Which instrument is used?
4. The lactometer (Fig 5.9)
The lactometer is an instrument used to measure the relative density of milk. In principle it is a hydrometer (തത്വത്തിൽ ഇതൊരു ഹൈഡ്രോമീറ്റർ തന്നെയാണ്), with a long, thin stem so that small differences show clearly.
Approximate values for illustration: whole (pure) milk ≈ 1.030, fully skimmed milk ≈ 1.035, water 1.000; the mixture's relative density is worked out by volume. Many lactometers print “LR” = (RD − 1) × 1000, so 1.030 reads “30”.
Textbook questions (page 105)
- ശുദ്ധമായ പാലിലും ജലം ചേർത്ത പാലിലും ലാക്ടോമീറ്റർ കാണിക്കുന്ന റീഡിങ് തുല്യമായിരിക്കുമോ? എന്തുകൊണ്ട്? Will the lactometer reading be the same in pure milk and in milk mixed with water? Why?
- ശുദ്ധമായ പാലിലാണോ കൊഴുപ്പു മാറ്റിയ പാലിലാണോ ലാക്ടോമീറ്റർ കൂടുതലായി താഴുന്നത്? എന്തായിരിക്കും കാരണം? Does the lactometer sink more in pure milk or in milk from which the fat has been removed? Why?
- പാലിൽ വെള്ളം ചേർന്നിട്ടുണ്ടോ എന്ന് ലാക്ടോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് എങ്ങനെ തിരിച്ചറിയും? How can you tell, using a lactometer, whether water has been added to milk?
2. It sinks more in pure (whole) milk. Milk fat is lighter than water (RD ≈ 0.9), so removing the fat makes milk denser (≈ 1.035): the lactometer floats higher in skimmed milk. Why: it floats higher in the denser liquid.
3. Put the lactometer in the milk and read the mark at the surface. If the reading is below the value for pure milk (about 1.028–1.032), water has been added. (A clever cheat can remove cream and add water so the reading looks normal – that is why milk societies also test the fat %.)
Every morning, farmers pour their milk at the village milk co-operative society that supplies Milma. Before paying, the society tests each sample: a lactometer (or an electronic analyser) for density, and a fat test for fat %. The price per litre comes from a chart using fat % and SNF (solids-not-fat), which is worked out from the lactometer reading and the fat. Watered milk shows a low reading and earns a lower price – or is rejected.
Adulteration – make a poster
പാലിൽ വെള്ളം ചേർത്ത് വിൽക്കുന്നതുപോലെ കുറ്റകരമാണ് ഭക്ഷണ പദാർഥങ്ങളിൽ മായം ചേർക്കുന്നത്. ഇത് ഒരു സാമൂഹിക വിപത്തും കൂടിയാണ്. – Adulterating food (മായം ചേർക്കൽ) is as criminal as selling milk mixed with water. It is a danger to society too. Prepare a poster to spread awareness and display it on the school notice board.
Poster ideas: a lactometer in two glasses of milk (pure: 1.030 ✔, watered: 1.020 ✘) · “Check, don't trust” · common adulterants (water in milk, brick powder in chilli powder, papaya seeds in pepper) · where to complain: the Food Safety Department helpline · keep the poster colourful, with one big message.
Build your own hydrometer from a test tube and a lactometer, and compare milk samples with your milk society's chart – see the extended activities on page 11.
- 📄 Relative density Wikipedia
Relative density (specific gravity) = density of substance / density of water; no unit. - 🔗 Specific Gravity Calculator Omni Calculator
Enter a density and get the relative density compared with water. - 📄 Please Pass the Salt (Discover Your World) NOAA Ocean Service
Activity comparing fresh and salt water: the denser liquid holds objects higher. - 📄 Eyedropper Hydrometer Exploratorium
Build a simple hydrometer from an eyedropper and watch it float higher in salty water. - 📄 Hydrometer Wikipedia
How hydrometers work, with a section on the lactometer used to test milk. - 📄 How to check if your milk is adulterated Down To Earth (Centre for Science and Environment)
Simple home tests for added water and other adulterants in milk, from FSSAI's DART booklet.
5. Check yourself
- Relative density = density of the substance ÷ density of water; no unit. Kerosene 0.810, copper 8.9; mercury RD 13.6 → 13 600 kg/m³.
- Denser than water: glycerine, saturated salt solution. Less dense: kerosene, coconut oil.
- Hydrometer: floats (principle of floatation); reads 1.00 in water; values increase downwards; floats higher in denser liquids.
- Lactometer = hydrometer for milk. Added water lowers the reading; removing fat raises it.