درجهٔ انگلر
یکای بیرون از SI برای گرانروی قراردادی · کمیت: مقاومت مایع در برابر روانی
پلاک تلمبهٔ دندهای کهنه بارها روغنی میخواهد که «غلیظتر از 8 °E در 50 °C نباشد»، و کسی که به سانتیاستوکس خو گرفته این سطر را با شگفتی میخواند، چون پشت عدد هیچ معنای فیزیکی نایستاده است. درجهٔ انگلر نسبت دو زمان است: چند ثانیه دویست میلیلیتر مایع از ظرفی برنجی از نازلی کالیبره بیرون میرود و چند ثانیه همان بار از آب از همان ظرف. آب از اینرو بنا به تعریف برابر یک است و روغنی که هشت برابر کندتر روان است هشت درجه میگیرد.
یکا چنان ساخته شده که دستگاه خود معیار خویش است، و این یکجا هم آسانیاش را توضیح میدهد و هم بدبختیاش را: قیف را در هر آزمایشگاه کارخانه میشد ساخت، اما در آلمان بر پایهٔ انگلر ساخته میشد، در بریتانیا بر پایهٔ ردوود، در آمریکا بر پایهٔ سیبولت، و یک نفت واحد سه عدد ناهمسنج میگرفت. هر سه تنها در نیمهٔ دوم سدهٔ بیستم به سانتیاستوکس رفتند، حال آنکه پلاک تلمبهها، گیربکسها و تأسیسات مازوت به شیوهٔ کهنه نوشته ماند و تا امروز باید تبدیلشان کرد.
01 · تعریف
درجهٔ انگلر نسبت زمان خروج دویست میلیلیتر از مایع آزمونشونده است به زمان خروج همان بار از آب مقطر در بیست درجهٔ سلسیوس، و هر دو اندازهگیری بر یک دستگاه واحد انجام میشود. زمان آب را عدد آبی مینامند؛ در گرانرویسنج سالم در پنجاهویک ثانیه با رواداری یک ثانیه میماند.
پیوندی با گرانروی سینماتیک هست، اما خطی نیست، و علتش یکسره فیزیکی است: مایع نازل را نه تنها با اصطکاک گرانرو که با لختی نیز ترک میکند، چنانکه بخشی از فشار به انرژی جنبشی فوّاره میرود. تا هنگامی که مایع غلیظ است تصحیح لختی را میتوان نادیده گرفت و درجه نزدیک به تناسب به سانتیاستوکس تبدیل میشود، حال آنکه در مایعات رقیق تصحیح با خودِ اندازهگیری همسنگ میشود. از همینرو فرمول اوبلوده زیر 1,35 °E به کار نمیرود و قیف انگلر برای مایعات رقیقتر از پنج میلیمتر مربع بر ثانیه اصلاً گرفته نمیشود.
دمای اندازهگیری همیشه ذکر میشود و همتراز با عدد به یادداشت راه مییابد، چون گرانروی روغن با هر بیست درجه گرم شدن نصف میشود. کاربرد آلمانی در بیست، پنجاه و صد درجه آزمون میکرد؛ شوروی که همان دستگاه را به نام گرانروی قراردادی به ارث برد، بیشتر به پنجاه و هشتاد پایبند بود — و همین دمای واپسین بود که حتی به گونههای مازوت راه یافت، آنجا که عدد در M-40 یا M-100 از گرانروی در هشتاد درجه میآید.
کمیتی که از راه دستگاه خودش تعریف شده، معیاری به معنای معمول کلمه ندارد: آنچه تکرارپذیر است گرانروی نیست، بلکه جفت «ظرف بهعلاوهٔ نازل» است، کالیبرهشده با آب. از همینجا هم الزام بررسی عدد آبی پیش از هر سری میآید و هم منع تبدیل درجههای بیگانه وقتی دانسته نیست بر کدام دستگاه و در کدام دما گرفته شدهاند.
نمونه را با لغزنده گرم کنید، فوّاره از نازل تندتر میرود: کرنومتر و با آن درجهٔ انگلر به دما بسیار تندتر از آنچه انتظار میرود پاسخ میدهند. ستون سمت راست نشان میدهد دویست میلیلیتر چقدر زمان میبرد، و سطرهای سمت چپ اینکه یک حالت واحد را چهار مقیاس گوناگون چگونه میخوانند.
خط پیوسته وابستگی راستین سانتیاستوکس به درجههاست و خطچین تناسب سادهٔ با ضریب 7,31. در روغنهای غلیظ، سمت راست خط عمود، هر دو خط نزدیک به هم میافتند؛ سمت چپ، جایی که مایع آسان روان است، تناسب گرانروی را بیش از اندازه نشان میدهد، چون فوّاره نازل را با لختی ترک میکند. نشان سرخ گسترهای زیر 1,35 °E را مینمایاند که در آن اندازهگیری بهسادگی معتبر شمرده نمیشود.
02 · تبدیل
آنچه روی پلاک نوشته شده وارد کنید
همهٔ مقیاسهای قراردادی به یک گرانروی سینماتیک بازگردانده میشوند، پس تبدیل میان آنها ماشینی است؛ اما دقتش مطلق نیست: ثانیههای سیبولت و ردوود با فرمولهایی به سانتیاستوکس بستهاند به همان اندازه تقریبی که اوبلوده برای دستگاه خود استخراج کرد.
عدد آبی دستگاه در تنظیمات ریز برگه آمده است، زیرا زمان خروج مستقیم به آن بستگی دارد: یک ثانیه اختلاف در کالیبراسیون نزدیک دو درصد در نتیجه میدهد.
عدد بدون دما تبدیلشدنی نیست، و این مو شکافتن نیست: یک روغن واحد در پنجاه درجهٔ سلسیوس نزدیک دوازده درجه میدهد و در صد کمتر از سه. اگر بر پلاک تلمبه دما ننوشته باشد، بهطور پیشفرض پنجاه درجه برای روغنهای صنعتی و هشتاد برای مازوت خوانده میشود — اما بهتر آن است که ویرایشی از استاندارد یافته شود که پلاک بر پایهٔ آن نوشته شده.
| مقدار | یادداشت | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · مرتبههای بزرگی
مقیاس لگاریتمی: از آب تا قیر04 · ابزارهای اندازهگیری
گرانروی را با چه میسنجند
ظرفی برنجی در حمام آب یا روغن، در پایین نازلی مخروطی و چوبپنبهای که در همان لحظه بیرون کشیده میشود که کرنومتر میافتد. دویست میلیلیتر در بالن مدرج جمع میشود و خود دستگاه پیش از سری با آب کالیبره میشود، چون نازل و حجم هر دو با زمان از مقادیر گواهیشده دور میشوند.
خویشاوند آمریکایی همان قیف: نازلی با کالیبر دیگر، بار شصت میلیلیتر، و نتیجه را ساده «ثانیه» مینامند. عدد نزدیک سی برابر بزرگتر از انگلری درمیآید و در گزارشهای نفتی انگلیسی تا امروز دیده میشود، هرچند ASTM دیرزمانی است سانتیاستوکس را مقدم داشته.
لولهای شیشهای با دو نشان که هلال میان آنها میگذرد: زمان افتادن در ثابت مویین ضرب میشود و سانتیاستوکس را مستقیم میدهد، بیهیچ مقیاس قراردادی. روش در ISO 3104 و ASTM D445 آمده است و همان بود که قیفها را کنار زد، چون انگشتانهای نمونه میخواهد و به دست کسی که کرنومتر را نگه داشته بستگی ندارد.
دوکی را در نمونه میچرخانند و گشتاور را روی شفت میسنجند، چنانکه زمان آزمایش به غلظت بستگی ندارد و برای روغن و قیر یکی است. روتور کاری میتواند که قیف نمیتواند: سرعت برش را تحمیل میکند، و تنها بر آن پیداست که روانکار افزودنیدار در برش تند رقیقتر میشود.
05 · قواعد نگارش
درجه بدون دما هیچ معنایی ندارد
نشان درجه چسبیده به حرف بزرگ لاتین گذاشته میشود، مقدار با فاصله جدا میشود و دمای اندازهگیری همیشه ذکر میشود، چون بی آن نه میتوان عدد را بررسی کرد و نه تبدیل. نماد شوروی گرانروی قراردادی با حروف سیریلیک و باز هم با دما نوشته میشود؛ اما گذاشتن نشان تساوی میان درجه و سانتیاستوکس حتی در چرکنویس روا نیست: پیوند تقریبی و یکسویه است.
نوشتار دوم کمیت را با دستگاه درمیآمیزد، چون درجهٔ گرانروی وجود ندارد — نسبت زمانها وجود دارد، گرفتهشده بر قیفی معین. سومی نشان تساوی را آنجا میگذارد که جای تقریب است و از اینرو در گزارش دقتی دروغین میدهد. چهارمی بهسادگی ناممکن است: زیر 1,35 °E روش کار نمیکند و عددی که برای مایعی چنین رقیق به دست آمده نه گرانروی بلکه لختی فوّاره را بازمیتاباند.
06 · یکاهای همسایه
نزدیکترین خویشان، دیگر مقیاسهای قراردادیاند که دقیقاً به همانگونه ساخته شدهاند: زمان خروج یک بار از نازلی کالیبره، جز آنکه نازل در هر کشور از آنِ خود است. همه به گرانروی سینماتیک میرسند و آن از راه چگالی به دینامیک بسته است — و تنها همین جفت است که بعد حقیقی و معیار حقیقی دارد.
آب برابر یک است
پاسخ مستقیم بر حسب ثانیه
ثانیهٔ ردوود شمارهٔ 1
از شناسنامههای Simetrium در کنار آناند ردههای گرانروی روغن ISO VG و SAE، که این برگه همتای آنهاست، پواز و استوکس از دستگاه CGS، و همچنین چگالی بر حسب kg/m³، که بدون آن از گرانروی سینماتیک به دینامیک نمیتوان رفت.
07 · بخش تاریخی
سه قیف از سه کشور
کارل انگلر به پالایش نفت مشغول بود و به عددی نیاز داشت که با آن بتوان محمولههای رسیده از باکو و پنسیلوانیا را سنجید. دستگاه را از آنچه در آزمایشگاه بود سر هم کرد و آب را مقیاس گرفت، چون در دسترس هر همکار بود و هیچ جدولی نمیخواست.
کارشناس بریتانیایی بوورتون ردوود و مهندس آمریکایی جورج سیبولت هر یک قیف خود را ساختند و هیچیک زمان را بر زمان آب تقسیم نکرد: نتیجه را مستقیم به ثانیه میدادند. اندیشهٔ سه دستگاه یکی بود، کالیبر نازلها گوناگون، و در اختلاف میان فروشنده و خریدار از آن سه عدد گوناگون برای یک واگنتانکر بیرون میآمد.
چون بازرگانی جهانی شد، ناهمسنجی مقیاسها گرانتر از آسانیشان تمام شد و استانداردها به گرانروی سینماتیک اندازهگیریشده با مویین رفتند. DIN 51560 آلمانی لغو شد، ASTM ثانیههای سیبولت را تنها همچون تبدیلی راهنما نگاه داشت، و گرانروی قراردادی بنا به GOST 6258 در کاربرد بومی دههها دیگر ماند.
گرانروی امروز با مویین یا روتور سنجیده میشود، اما تلمبهها، گیربکسها و تأسیسات مازوت که پیش از گذار نصب شدهاند همچنان بر پایهٔ پلاکهای خود کار میکنند. تنظیمکاری که میخواند «غلیظتر از 8 °E در 50 °C نباشد» آن را به شصت میلیمتر مربع بر ثانیه تبدیل میکند و روغن را دیگر بر پایهٔ ردهٔ ISO VG برمیگزیند — پس یکا نه در آزمایشگاه که در کاغذها زندگی میکند.
دستگاهی که خود معیار خویش است
درجهٔ انگلر معیاری به معنای معمول ندارد و نمیتواند داشته باشد، چون تعریف نه به ثابتی طبیعی که به چیدمانی ارجاع میدهد: ظرفی با این حجم، نازلی با این کالیبر، باری از دویست میلیلیتر. پس آنچه گواهی میشود نه یکا که دستگاه است، و با آب گواهی میشود — تنها مایعی که زمان خروجش دانسته شمرده میشود. از همینجا همهٔ سویهٔ آیینی اندازهگیری میآید: عدد آبی تازه پیش از سری، سه قرائت همخوان، دمای حمام نوشتهشده.
سستی چنین چیدمانی درست همانجا آشکار شد که آسانیاش بیشترین بود. تا هنگامی که کارخانه محمولههای خود را بر قیف خود میسنجید، عددها بهخوبی همخوان بودند؛ اما همینکه سنجش محمولههای دو کشور لازم آمد، پیدا شد که کمیت مشترکی ندارند — تنها سه صورتجلسه هست که میانشان چیزی بهتر از تبدیلی تقریبی ممکن نیست. گرانرویسنج مویین مسئله را با بازگرداندن بعد به اندازهگیری حل کرد: میلیمتر مربع بر ثانیه میدهد و ثابت مویین در برابر مایعات مرجع بررسی میشود، نه در برابر گذشتهٔ خودش.
فهرست · یکاهای اندازهگیری
شناسنامهای برای هر کمیت
هفت یکای پایهٔ SI، بیست و دو یکای برآمده با نام ویژهٔ خود، و کمیتهای بیرون از دستگاه که بی آنها نه فن کار میکند نه گاهشمار.