Измерение плотности сверхчистой воды

Для океанографии, в частности для описания морских течений, крайне важны точные измерения плотности морской воды. Для этого требуются измерительные приборы с неопределённостью около 0,001 кг/м³ (относительная 1·10⁻⁶). Для их калибровки необходима сверхчистая вода в качестве эталонной жидкости. Её плотность теперь можно измерить с требуемой точностью в широком температурном диапазоне с помощью усовершенствованного в PTB (Физико-техническом федеральном ведомстве Германии) метода магнитной флотации.

Обычно для измерения плотности жидкостей используется метод гидростатического взвешивания, основанный на законе Архимеда. Однако при работе с водой он имеет недостатки: образование невоспроизводимого мениска на проволоке, температурный градиент вдоль неё и сложность контроля газового состава воды в открытой системе, что влияет на плотность.

Для устранения этих источников неопределённости была разработана установка, где проволоку заменила магнитная связь. В этой системе магнитной флотации небольшой магнит на держателе погружного тела удерживается в фиксированном положении с помощью управляемого электромагнита. Сила тока, необходимая для этого, является мерой выталкивающей силы. Резервуар с жидкостью практически герметичен, что позволяет проводить измерения с полностью дегазированной водой.

Благодаря этому удалось достичь стандартного отклонения повторяемости около 2·10⁻⁷. Общая неопределённость измерения плотности воды составляет менее 1·10⁻⁶. Измерения, проведённые на новой установке, в основном подтвердили данные зарубежных коллег, однако сохраняются расхождения в важном для океанологии температурном диапазоне около 4 °C, что указывает на необходимость дальнейших исследований.