Cantidad de alcohol en la solución acuosa de alcohol

Define la concentración de masa y volumen de etanol en la solución de dos líquidos con diferentes niveles de alcohol.

Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 (Unported)

Este contenido está bajo licencia de Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 (Unported). Esto significa que puedes redistribuirlo o modificar su contenido en forma libre bajo las mismas condiciones de licencia y debes mantener la atribución del mismo al autor original de este trabajo colocando un hipervínculo en tu sitio web a este trabajo https://es.planetcalc.com/1481/. Así mismo, por favor no modifiques o alteres ninguna de las referencias al trabajo original (si hubiera alguna) que se encuentre en este contenido.

Respondiendo a la solicitud / 1477/, publico esta calculadora que calcula la cantidad de alcohol puro en la solución de dos líquidos con diferentes cantidades de alcohol etílico y agua. Me permití desviarme ligeramente de los requisitos de la solicitud original, donde las personas querían mezclar alcohol puro con agua, y agregaron el parámetro para cada fluido mezclado estableciendo la cantidad de alcohol en él. Eso permite mezclar no solo el agua con alcohol, sino también usarlo para otros líquidos que contengan alcohol. Para determinar la solución con agua limpia, es necesario ingresar un cero en la columna para la concentración en volumen de alcohol de los líquidos. Los detalles del cálculo y un poco de teoría e historia se pueden encontrar justo debajo de la calculadora:

PLANETCALC, El porcentaje de alcohol etílico en la solución acuosa-alcohólica.

El porcentaje de alcohol etílico en la solución acuosa-alcohólica.

Temperatura de los líquidos mezclados en grados Celsius
Dígitos después del punto decimal: 2
Concentración de volumen de alcohol a 20 °C
 
Volumen de la solución a 20 °C
 
Volumen de la solución en la temperatura dada
 
Concentración en masa de alcohol
 
Masa de la solución
 

Historia

En el siglo XIX, al menos un tercio del presupuesto del Imperio Ruso eran impuestos especiales sobre las bebidas alcohólicas. El impuesto al consumo se calcula dependiendo de la concentración de la bebida (cantidad de alcohol puro). Por lo tanto, la tarea de determinar la cantidad de alcohol puro estaba en el nivel de importancia nacional. Mientras este tema no estuviera relacionado con la ciencia, la concentración de las bebidas se determinaría con métodos bastante interesantes. Por ejemplo, durante mucho tiempo, el tipo más común de vino fuerte en Rusia fue el llamado polugar (38% de alcohol). La forma de demostrar la calidad de Polugar era simple: prenderlo fuego y dejar que se queme hasta que se consuma la mitad de su cantidad. Si lo prende fuego, debería arder hasta que se queme la mitad de su volumen.
Obviamente, quemar alcohol para determinar su fuerza no es conveniente, por lo que el siguiente paso en la historia rusa de la industria del vodka fue atraer la experiencia occidental: para determinar la cantidad de alcohol, se comenzó a usar areómetros (alcoholímetros), dispositivos para especificar el contenido de alcohol, que ya se usaba ampliamente en los principales países occidentales.

Los alcoholímetros del siglo XIX creados para el uso en el clima templado de los países occidentales, dieron malos resultados bajo las condiciones climáticas de Rusia, además de que había diferentes métodos para medir el volumen y la concentración de alcohol. Estas premisas sirvieron como incentivo para la activación de la ciencia doméstica en los estudios de propiedades de solución de alcoholes.

Teoría

Mendeléyev realizó un estudio serio de soluciones acuosas y alcohólicas. Mientras trabajaba en su tesis doctoral, Mendeléyev estudió el cambio de la masa específica de la solución de alcohol con la concentración y la temperatura.
El volumen (densidad) de la solución acuosa de alcohol, así como cualquier otro fluido, depende de la temperatura. La densidad de la solución disminuye con el aumento de la temperatura (el volumen aumenta), el cambio no es lineal, así como el comportamiento de densidad del agua con el cambio de temperatura. Se sabe que la densidad máxima del agua está a una temperatura de aproximadamente 4 °C y luego, con cualquier cambio de temperatura, la densidad disminuye.
También parece que la densidad de la solución varía de forma no lineal con el cambio de concentración de alcohol. Hecho sorprendente: el volumen de agua y alcohol por separado es casi siempre mayor que el volumen de la solución obtenida al mezclar estos componentes. La reducción del volumen de solución acuosa de alcohol, ahora conocida como contracción, alcanza su máximo cuando la concentración de alcohol en la solución es del 50 al 60 por ciento en peso. Vea el gráfico:

PLANETCALC, Dependencia de la densidad de la solución hidroalcohólica de la temperatura y concentración del alcohol

Dependencia de la densidad de la solución hidroalcohólica de la temperatura y concentración del alcohol

Dígitos después del punto decimal: 2
Gráfico de densidad de solución hidroalcohólica

No se ha identificado el patrón claro en el cambio del volumen. En cambio, Mendeléyev creó las fórmulas aproximadas que se utilizan para crear las tablas de dependencia de la densidad de las soluciones de alcohol de concentración de masa o volumen y también la temperatura. En la actualidad, estas tablas se usan en todas partes en la industria del alcohol.
Nuestra calculadora calcula la concentración de masa y volumen de alcohol etílico en la solución alcohólica acuosa de 2 líquidos con diferente contenido de alcohol por aproximación lineal mediante tablas de solución de alcohol acuoso de la concentración y temperatura de masa y volumen (ver Tabla 1 y Tabla 2 de [1]).

La cantidad de líquido se puede establecer como el peso en gramos o como el volumen en mililitros. El volumen de líquido depende de la temperatura, por lo que para el caso de establecer el número de líquido a través del volumen, es necesario ingresar la temperatura a la que este volumen es válido. La cantidad de alcohol generalmente se expresa como un porcentaje de volumen (%vol) que no es un valor inequívoco sin la información de temperatura (si no se especifica, generalmente se refiere a la temperatura de 20 °C). Sería mucho más preciso indicar la cantidad en porcentaje en peso, que no depende de la temperatura. Por desgracia, las tradiciones son muy difíciles de romper.
Muy pocas personas podrán aceptar el hecho de que el vodka sería inmediatamente "menos fuerte". De hecho, el 40 por ciento en volumen a una temperatura de 20 °C es solo el 33 por ciento en peso. Nadie reducirá la fuerza de una bebida tan estratégica voluntariamente :)

Fuentes:
1) Tablas para determinar la cantidad de etanol en las soluciones acuosas-alcohólicas. Volumen I. Normas de la editorial IPC de Moscú.
2) L.B. Bondarenko, La historia de la medición del alcohol en Rusia.

Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 (Unported) PLANETCALC, Cantidad de alcohol en la solución acuosa de alcohol

Comentarios