Quantidade de álcool na solução alcoólica aquosa

Define a concentração de massa e volume de etanol na solução de dois líquido com diferentes níveis de álcool.

Resolvi publicar esta calculadora que calcula o montante de álcool puro na solução de dois líquidos com diferentes quantidades de álcool etílico e água. Me permiti ligeiramente desviar da ideia original, onde se misturaria álcool puro com água e adicionei o parâmetro para cada fluido misturado, estabelecendo a quantidade de álcool neles. Isso permite misturar não apenas água com álcool mas usá-lo para outros fluidos contendo álcool. Para determinar a solução com água limpa, é necessário inserir um zero na coluna da concentração de volume de álcool de um dos líquidos. Detalhes do cálculo e um pouco de teoria podem ser encontrados logo abaixo da calculadora:

PLANETCALC, A porcentagem de álcool etílico na solução alcoólica aquosa

A porcentagem de álcool etílico na solução alcoólica aquosa

Temperatura dos líquidos misturados em graus Celsius
Dígitos após o ponto decimal: 2
Concentração do volume de álcool a 20 °C
 
Volume da solução a 20 °C
 
Volume da solução a uma dada temperatura
 
Concentração da massa de álcool
 
Massa da solução
 

História

No Século XIX, pelo menos um terço do orçamento do Império Russo era proveniente de taxas de consumo sob bebidas alcoólicas. Este imposto era calculado dependendo da força da bebida (quantidade de álcool puro). Portanto, a tarefa de determinar a quantidade de álcool puro era a nível de importância nacional. Uma vez que este tópico não estava conectado com a ciência, a força da bebida era determinada com métodos bem interessantes. Por exemplo, por bastante tempo, um dos tipos mais comuns de vinho forte na Rússia era o famoso polugar (38% de álcool). O jeito de provar a qualidade do Polugar era simples - ateie fogo nele e ele queimará até que metade do seu conteúdo queime.
Obviamente, queimar álcool para determinar sua força não é conveniente, então o próximo passo na história russa da indústria de vodca era era atrair a experiência ocidental: utilizar aerômetros (alcoômetros) para determinar a quantidade de álcool - os dispositivos para determinar o conteúdo alcoólico, o que já era extensivamente utilizado nos principais países ocidentais.

Alcoômetros do Século XIX foram criados para utilização em climas amenos de países ocidentais, logo apontavam resultados fracos em condições de temperaturas russas, além de que havia diferentes métodos de medir o volume e força do álcool. Essas premissas serviam como incentivo para ativação da ciência doméstica nos estudos das propriedades de solução de álcoois.

Teoria

Mendeleev conduziu um estudo sério sobre soluções alcoólicas aquosas. Enquanto trabalha na dissertação do seu doutorado, Mendeleev estudou a mudança de massa específica da solução alcoólica com a concentração e temperatura.
O volume (densidade) da solução alcoólica aquosa, bem como de qualquer outro fluido, depende da temperatura. A densidade da solução diminui com o aumento de temperatura (o volume aumenta), a mudança não é linear, bem como o comportamento da densidade da água com a mudança de temperatura. Sabemos que a densidade máxima da água está a uma temperatura de aproximadamente 4 °C e então, com qualquer mudança de temperatura, a densidade diminui.
Parece também que a densidade da solução varia não-linearmente com a mudança de concentração de álcool. Fato surpreendente: o volume de água e álcool separadamente são quase sempre maiores que o volume da solução obtida ao misturar esses componentes. A redução do volume da solução alcoólica aquosa, agora conhecida como contração, alcança o seu máximo quando a concentração de álcool na solução é de 50 a 60 por centro pelo peso, veja o gráfico:

PLANETCALC, Dependência de temperatura e concentração de álcool da densidade da solução hidroalcoólica

Dependência de temperatura e concentração de álcool da densidade da solução hidroalcoólica

Dígitos após o ponto decimal: 2
Gráfico de densidade da solução hidroalcoólica
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O padrão claro na mudança do volume não foi identificado. Ao invés disso, Mendeleev criou fórmulas aproximadas que são usadas para criar tabelas de dependência de densidade das soluções alcoólicas de concentração de massa ou volume e também a temperatura. No presente, essas tabelas são utilizadas em todos os lugares na indústria do álcool.
Nossa calculadora calcula a concentração de massa e volume de álcool etílico na solução alcoólica aquosa de dois líquidos com diferentes conteúdos de álcool por aproximação linear pelas tabelas de solução alcoólica aquosa da concentração de massa e volume e a temperatura (veja Tabela 1 e Tabela 2 de de [1]).

A quantidade de líquido pode ser definida como o peso em gramas ou como o volume em mililitros. O volume de líquido depende da temperatura, então para o caso de definir o número de fluido através do volume, é necessário inserir a temperatura sob a qual o volume é válido. A quantidade de álcool é geralmente expressa como uma porcentagem do volume (% vol) que não é um valor inequívoco sem a informação de temperatura (se não especificada, ela geralmente refere-se à temperatura de 20 °C). Seria muito mais preciso indicar a quantidade em porcentagem pelo peso, que não é dependente da temperatura. Até porque tradições são muito difíceis de serem deixadas.
Muito poucas pessoas serão capazes de aceitar o fato de que a vodca seria imediatamente "menos forte". De fato, 40% do volume à temperatura de 20 °C é apenas 33% do peso. Ninguém reduzirá a força dessa bebida estratégica voluntariamente :)

Fontes:
1) Tabelas para determinar quantidade de etanol nas soluções alcoólicas aquosas. Volume I. Editora de Moscou. Padrões IPC.
2) Л.Б. Бондаренко Из истории русской спиртометрии

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