Спирт и вода - жидкости разной плоности, поэтому если смешать 1 часть спирта и 1 часть воды, то в итоге получится не сумма 2 частей, а чуть меньше - эта разница называется контракция. Плотность спирта зависит от его концентрации и температуры - эти два фактора всегда нужно учитывать при расчетах.
Спирт - фармацевтически значимая жидкость и для точной работы с ней существуют Алкогольметрические таблицы из Государственной Фармакопеи. Нас интересуют таблицы с названиями:
- Таблица 5.5-1. Соотношение между плотностью водно-спиртового раствора и содержание этанола в растворе
- Таблица 5.5-5. Таблица для получения спирта различной концентрации при 20 С (она же таблица Фертмана)
- Таблица 5.5-5. Количество (в миллилитрах при 20 С) воды и спирта концентрации 96.6 % - 97.0 %, которые необходимо смешать, чтобы получить 1 л (при 20 С) спирта концентрации 40 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %
- Таблица 3. Относитльное содержание спирта (по объему) в зависимости от показания стеклянного спиртомера и температуры раствора (из пособия Таблицы для определения содержания этилового спирта в водно-спиртовых растворах, том 1)
Разведение спирта зная его объем
Например, ответим на вопрос: какой объем воды нужно добавить к 3 л 95 % спирта, чтобы получить 40 % спирт, при температуре 25 C.
Итак, в нашей задаче дано:
- Объем крепкого спирта (Vs, мл)
- Объемная концентрация спирта, она же спиртуозность (S1, %)
- Температура спирта (T, C)
- Нужная нам спируозность после разведения (S2, %)
Требуется найти:
- Объем (он же масса) воды которую нужно добавить (X, мл).
Если температура отличается от 20 С, то для начала нужно сделать поправку на температуру, по Таблице 3. На пересечении 95 (Показания стеклянного спиртомера, %) и 25 (Температура, C) находится значение 93.87 % - это реальная спиртуозность при 20 C. Если значений температуры и показаний спиртомера нет в таблицах (например 25.5 C и 95.3 %) то нужно интерполировать (в пособии есть пояснения как это сделать).
Далее, пробуем найти результат в Таблице 5.5-5, т.к. она получена опытным путем и данные являются максимально точными с учетом контракции. Таблица делится на две части:
- для спиртуозности от 40 % до 95 % (с шагом в 5 %), которая показыват какой объем воды нужно взять для разведения. Например чтобы развести 1000 мл 95 % до 40 % нужно добавить 1443 мл воды.
- и для спиртуозности от 96.6 % до 97 % (с шагом в 0.1 % для крепкого спирта, и 40 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % для требуемой спиртуозности), которая показывает соотношение воды и спирта для получения 1 л раствора необходимой крепости. Например чтобы получить 1 л 40 % спирта из 96.6 %, нужно взять 414.1 мл крепкого спирта и 615.8 мл воды.
Данные из двух таблиц можно объеденить в одну.
Но! Если, как в нашем случае, значения 93.87 % в таблице нет, то используется формула:
V = Vs * (S1 / S2 - 1) + Vs
X = V * P2 - P1 * Vs
X - масса воды для разведения
V - итоговый объем раствора
Vs - объем крепкого спирта
S1 - спиртуозность крепкого спирта
S2 - требуемая спиртуозность
P1 - плотность крепкого спирта
P2 - плотность требуемаого спирта
Чтобы применить эту формулу нужно знать плоности начального (93.87 %) и конечного (40 %) спиртов при 20 C. Поправку по температуре мы уже выполнили, поэтому плотность находим по Таблице 5.5-1. Если нужного значения нет, то интерполируем.
Находим что P1 = 0.8157 г/мл, P2 =0.9481 г/мл, откуда:
V = 3000 * (93.87 / 40 - 1) + 3000 = 7040 мл
X = 7040.25 * 0.9481 - 0.8157 * 3000 = 4227 мл
Ответ: объем воды который нужно добавить 4227 мл, общий объем который получится после разведения 7040 мл.
Разведение спирта зная его массу
Используя домашние средства измерения, такие как мерный стакан, невозможно точно определить объем имеющегося спирта, т.к. такая посуда имеет большую погрешность. Поэтому разводить спирт проще и точнее по массе. Для этого:
- измеряем спиртуозность (с поправкой на температуру)
- ставим тару на весы, обнуляем
- выливаем туда спирт и взвешиваем
- переводим массу спирта в объем по формуле V = M / P
- далее используется та же формула аналогично разведению по объему
Заключение
Чтобы каждый раз не выполнять эти вычисления самостоятельно можно использовать онлайн калькулятор, например:
Лить спирт в воду или воду спирт - не имеет значения, хотя самогонщики рекомендуют медленно добавлять спирт в воду. Наверное, это имеет смысл если готовый продукт нужно как можно скорее выпить :-) Но в любом случае, через время наступит равновесие и жидкости равномерно перемешаются. Из-за того что жидкости не перемешиваются равномерно сразу, контрольный замер спиртуозности нужно делать только через время. Через какое? Все зависит от объемов.