वायुमंडलीय दाब
atm — SI से बाहर की इकाई · राशि: दाब · ठीक 101 325 Pa
फ़्लोरेंस के कुआँ खोदने वालों की शिकायत थी कि कोई भी पंप पानी को साढ़े दस मीटर से ऊपर नहीं उठा पाता, चाहे कितना भी ज़ोर लगाया जाए। गैलीलियो ने मज़ाक में कहा कि प्रकृति का निर्वात से डर शायद ख़त्म होने लगा है। उनके शिष्य टोरिचेली ने इसे गंभीरता से जाँचने की ठानी और पानी की जगह पारा भर दिया — पारा चौदह गुना भारी है, इसलिए स्तंभ छोटा रहेगा और मेज़ पर समा जाएगा। बंद नली में पारा छिहत्तर सेंटीमीटर पर ठहर गया, और उसके ऊपर वह ख़ालीपन बचा रहा जिसका होना ही नहीं चाहिए था। यानी पंप कुछ भी नहीं खींचता: पानी को नली में हवा ठेलती है, और ठीक उतने ही बल से जितना यह स्तंभ संभाल सकता है। हम, टोरिचेली ने लिखा, वायु के महासागर की तली में डूबे हुए रहते हैं।
01 · परिभाषा
वायुमंडलीय दाब SI से बाहर की दाब इकाई है, जो ठीक 101 325 पास्कल के बराबर है। यह संख्या मापी नहीं गई, तय की गई है: शून्य डिग्री और मानक गुरुत्व त्वरण पर 760 mm ऊँचे पारा स्तंभ का दाब, जिसे एक बार गणना करके 1954 से परिभाषा के रूप में स्थिर कर दिया गया।
ध्यान दीजिए कि तर्क के साथ क्या हुआ। पहले इकाई एक वस्तु थी: पारे का स्तंभ, जिसे उँडेला जा सकता था, रूलर से नापा जा सकता था और आँखों से देखा जा सकता था। फिर उस वस्तु को पारे के घनत्व और गुरुत्व से गिन लिया गया, पाँच अंकों की संख्या निकली — और उसी संख्या को इकाई घोषित कर दिया गया। इसके बाद पारे की ज़रूरत नहीं रही: कल यदि उसका घनत्व थोड़ा और सटीक ज्ञात हो जाए, तब भी वायुमंडलीय दाब हिलेगा नहीं, क्योंकि अब वह पारे के बारे में है ही नहीं।
इस इकाई में भ्रामक केवल नाम का दूसरा हिस्सा है। «मानक» वायुमंडलीय दाब खिड़की के बाहर की स्थिति के बारे में कुछ नहीं बताता: धरातल पर असली दाब तूफ़ान की आँख के 870 हेक्टोपास्कल से लेकर जाड़े के साइबेरिया के ऊपर 1085 तक झूलता रहता है, और ठीक एक वायुमंडल का मिल जाना, सख़्ती से कहें तो, संयोग है। यह संदर्भ बिंदु है, माप नहीं: गैसों के आयतन इस पर लाए जाते हैं, क्वथनांक इसी से गिने जाते हैं, दाबमापी इसी से अंशांकित होते हैं — और आदतन इसे «सामान्य दाब» कह दिया जाता है, जबकि प्रकृति में सामान्य दाब जैसा कुछ है ही नहीं।
तय की गई इस संख्या से इस पत्रक का सारा गणित निकलता है: वायुमंडलीय दाब पारा स्तंभ के मिलीमीटर से ठीक 760 गुना, बार से 1.013 25 गुना और तकनीकी वायुमंडल से 1.033 गुना बड़ा है — वही «at», किलोग्राम-बल प्रति वर्ग सेंटीमीटर, जिसे आज भी असली वाले से गड्डमड्ड कर दिया जाता है। दोनों में तीन प्रतिशत का अंतर है: गणना बिगाड़ने के लिए पर्याप्त, और दाबमापी पर चूक पकड़ने के लिए बहुत कम।
एक वायुमंडल यानी हर वर्ग मीटर पर टिकी दस टन तीन सौ तीस किलोग्राम हवा: किसी वयस्क के कंधों पर लगभग छह सौ किलोग्राम, हथेली पर डेढ़ सौ। यह हमें कुचलती नहीं क्योंकि बाहर से भी दबाती है और भीतर से भी — पर एक ओर से आधी हटा दीजिए, और अंतर तुरंत भरपूर महसूस होने वाला बल बन जाता है। चूषक, स्ट्रॉ, काँच उठाने वाला निर्वात लिफ़्टर और साँस लेते समय की छाती — सब एक ही सिद्धांत पर चलते हैं: एक ओर दाब थोड़ा घटाइए और बाक़ी काम वायुमंडल को करने दीजिए।
02 · रूपांतरण
कोई मान भरिए — यह पत्रक उसे बाक़ी इकाइयों में बदल देगा
तीन कुल: स्वयं दाब का पैमाना, इस दाब में रहने वाली जानी-पहचानी चीज़ें, और वायुमंडल द्वारा तय की गई मानक परिस्थितियाँ।
असली जाल गुणांकों में नहीं, बल्कि इसमें है कि गिनती किससे शुरू होती है। घरेलू दाबमापी — टायर का, कंप्रेसर का, सुई वाला कोई भी — गेज दाब दिखाता है, यानी आसपास की हवा से अंतर; «पहिये में ढाई» का मतलब निरपेक्ष रूप से साढ़े तीन है। गैस नियमों के सूत्र, क्वथनांक और विलेयता — सबको निरपेक्ष दाब चाहिए। अंग्रेज़ी सूचियों में psig और psia, ये दो लिखावटें इसीलिए हैं, और बिगड़ी हुई आधी गणनाएँ भी यहीं से आती हैं: इन्हें आपस में बदल देना यानी ठीक एक वायुमंडल की चूक, जो कम दाब पर मापी जा रही राशि से भी बड़ी होती है।
| लेखन | अर्थ | मान | कहाँ मिलती है |
|---|---|---|---|
| atm | मानक वायुमंडलीय दाब | 1.0000 | रसायन, गोताखोरी |
| Pa | पास्कल, SI इकाई | 101325 Pa | मानक और गणनाएँ |
| kPa | किलोपास्कल | 101.325 | टायर, SI में अभियांत्रिकी |
| bar | bar | 1.01325 | द्रवचालित तंत्र, गोताखोरी |
| hPa | हेक्टोपास्कल, यानी मिलीबार | 1013.3 | मौसम बुलेटिन |
| mmHg | टॉर | 760.00 | चिकित्सा, निर्वात प्रौद्योगिकी |
| at | तकनीकी, kgf/cm² | 1.0332 | पुराने दस्तावेज़ |
| psi | पाउंड प्रति वर्ग इंच | 14.696 | आंग्ल-अमेरिकी अभियांत्रिकी |
| mmHg | रक्तचाप | 101325 Pa | 120 mm — स्वस्थ वयस्क का ऊपरी दाब |
| bar | कार का टायर | 101325 Pa | मीटर पर 2.5 bar |
| atm | गोताखोरी सिलिंडर | 101325 Pa | इस्पात सिलिंडर में 200 वायुमंडल |
| hPa | मौसम बुलेटिन | 101325 Pa | धरातल पर 1013 hPa |
| atm | IUPAC की मानक परिस्थितियाँ | 101325 Pa | 1982 से 1 bar, उससे पहले वायुमंडलीय दाब |
| kPa | सामान्य परिस्थितियाँ | 101325 Pa | 101.325 kPa और 0 °C |
| mmHg | बैरोमीटर अंशांकन | 101325 Pa | 0 °C और g₀ पर 760 mm |
रूपांतरण सटीक हैं: ये सभी इकाइयाँ पूर्ण गुणांकों के साथ पास्कल से परिभाषित हैं, और इनमें से किसी को प्रयोग द्वारा सुधारा नहीं जाता। तालिका में एकमात्र जीवित संख्या हेक्टोपास्कल है: यह मिलीबार से मेल खाती है, और इसीलिए मौसम विज्ञान ने प्रेक्षकों को दोबारा प्रशिक्षित किए बिना और नक़्शे दोबारा बनाए बिना इकाई बदल ली।
03 · परिमाण की कोटियाँ
दाब का दशमलव लघुगणक, वायुमंडल मेंरहने योग्य परास और रोज़मर्रा की तकनीक
04 · मापक उपकरण
वायुदाब किससे मापते हैं
एक मीटर लंबी काँच की नली, एक सिरे से बंद, पारे से भरी और कटोरे में उलटी रखी हुई: पारा तब तक नीचे उतरता है जब तक संतुलन की ऊँचाई पर ठहर न जाए, और उसके ऊपर टोरिचेली का निर्वात बचा रहता है — हाथ से बनाया गया पहला निर्वात। यह उपकरण बेहद सटीक और उतना ही असुविधाजनक है: भारी है, झुकाव सहन नहीं करता, और पारे के ताप तथा स्थानीय गुरुत्व के लिए सुधार माँगता है। बदले में इसे अंशांकन की ज़रूरत नहीं — रूलर ही पैमाना है।
वही सिद्धांत, पर मापविज्ञान के स्तर तक ले जाया गया: कटोरा नीचे से चमड़े की थैली से बंद है, और पेंच से उसका तल हर बार पैमाने के शून्य पर लाया जाता है — हाथीदाँत की नोक पर, जिसे पारे में अपनी ही परछाईं को बस छू भर लेना चाहिए। इसके बाद ही स्तंभ का शिखर वर्नियर से, मिलीमीटर के दसवें हिस्से तक पढ़ा जाता है। ऐसे ही बैरोमीटरों से बीसवीं सदी के मध्य तक अंशांकन बेंचों पर दाब तय किया जाता था, और उन्हीं के पाठ्यांकों से — शून्य डिग्री और मानक गुरुत्व पर लाकर — संख्या 101 325 निकली।
पारे की जगह एक चपटी नालीदार डिबिया, जिसमें से हवा निकाल दी गई है: दाब बढ़ने पर वह थोड़ी दब जाती है और घटने पर फैल जाती है। उसकी दीवार की चाल मिलीमीटर के दसवें हिस्से भर है, और उपकरण की सारी चतुराई उन लीवरों में है जो इस हलचल को सुई के झूले तक बढ़ा देते हैं। ऐनेरॉइड को ले जाया जा सकता है, गिराया जा सकता है और दालान में टाँगा जा सकता है, पर समय के साथ वह झूठ बोलने लगता है: कमानी थक जाती है, और उसे पारे वाले से मिलाना पड़ता है। इस तरह एक ही राशि को «सही» उपकरण भी मिला और «सुविधाजनक» भी।
फ़ोन के भीतर रेत के दाने जितनी सिलिकॉन झिल्ली रहती है: दाब से वह झुकती है, और झुकाव के साथ उसके किनारे लगे विकृति-मापियों की धारिता या प्रतिरोध बदल जाता है। संवेदनशीलता क़रीब दस पास्कल की है, यानी एक मीटर से भी कम ऊँचाई की, और इसीलिए नेविगेशन पहली मंज़िल को तीसरी से अलग पहचान लेता है। दुनिया में बैरोमीटर अब थर्मामीटरों से ज़्यादा हो चुके हैं, और लाखों फ़ोनों से जुटाए उनके पाठ्यांक पहले से ही मौसम पूर्वानुमान के मॉडलों में जा रहे हैं।
05 · लेखन नियम
तीन छोटे अक्षर और एक शर्त
यह इकाई किसी व्यक्ति के नाम पर नहीं है, इसलिए इसका संकेत छोटे अक्षरों में लिखा जाता है; इसमें उपसर्ग नहीं जोड़े जाते।
बड़ा «A» आयातित उपकरणों की सूचियों में मिलता है और हमेशा लापरवाही का संकेत होता है, कोई दूसरी इकाई नहीं। बार वायुमंडल से 1.3 प्रतिशत अलग है और उसे लाया ही इसलिए गया था कि पास्कल की गोल संख्या मिल जाए; मौसम विज्ञान ने तीस के दशक में ही वायुमंडल छोड़कर उसे अपना लिया, और बुलेटिन हेक्टोपास्कल में जाते हैं, जो संख्या में मिलीबार के बराबर हैं। तकनीकी «at» किलोग्राम-बल प्रति वर्ग सेंटीमीटर है, असली से तीन प्रतिशत छोटी, और पुराने दस्तावेज़ों में atm से भी ज़्यादा दिखती है। दाईं ओर की आख़िरी पंक्ति उसी की बात करती है जो छूट जाता है: «निरपेक्ष» या «गेज» लिखे बिना दाब का आँकड़ा अधूरा है, और यही वह अकेली शर्त है जिसे छोड़ा नहीं जा सकता।
07 · ऐतिहासिक भाग
निर्वात इकाई कैसे बना
प्रयोग में एक मिनट लगा, पर बहस बीस साल चली: नली में पारे के ऊपर वह ख़ालीपन निकला जिसका, सबकी मान्यता के अनुसार, होना असंभव था। टोरिचेली ने सब कुछ एक साथ समझा दिया: स्तंभ को हवा का भार थामे रखता है, और उसकी ऊँचाई स्थिर नहीं — वह दिन-ब-दिन बदलती थी। दार्शनिक बहस के लिए सोचा गया उपकरण तत्काल मौसम का पूर्वानुमान करने वाला निकला, और यही अकेला मौक़ा है जब मौसम विज्ञान निर्वात से जन्मा।
ब्लेज़ पास्कल ने तर्क किया: यदि स्तंभ को हवा थामे है, तो पहाड़ पर हवा कम होगी और स्तंभ को गिरना ही चाहिए। वे स्वयं बहुत कमज़ोर थे, इसलिए प्यूई-दे-दोम पर उनके बहनोई फ़्लोरां पेरिये दो नलियाँ लेकर चढ़े: एक तलहटी में एक भिक्षु की निगरानी में छोड़ दी, दूसरी ऊपर ले गए। चोटी पर पारा तीन इंच और एक रेखा गिर गया। बहस ख़त्म: हवा का भार होता है, और जितना ऊपर चढ़िए, वह भार उतना कम।
मागदेबुर्ग के महापौर ओटो फ़ोन गेरिके ने ताँबे के दो अर्धगोले जोड़े, अपने ही पंप से हवा निकाली और घोड़ों की जोड़ियों को उन्हें अलग करने की चुनौती दी। हर ओर से आठ घोड़े भी नहीं कर सके; आधे मीटर व्यास पर वायुमंडल गोले को लगभग दो टन के बल से थामे हुए था। जो क्षेत्रफल को दाब से गुणा करना जानता है, उसके लिए हिसाब साफ़ है, पर उस तमाशे ने इसे किसी भी व्युत्पत्ति से बेहतर समझाया — और चार सदियों तक पाठ्यपुस्तकों में बना रहा।
बीसवीं सदी के मध्य तक एक असुविधा सामने आई: 760 मिलीमीटर पारे वाली परिभाषा अपने साथ पारे का घनत्व और स्थानीय गुरुत्व घसीट लाती थी, जबकि दोनों राशियाँ लगातार अधिक सटीक होती जा रही थीं। बाट और माप की दसवीं महासभा ने गाँठ काट दी और परिभाषा के अनुसार वायुमंडल को 101 325 पास्कल घोषित कर दिया। इकाई का पदार्थ से नाता टूट गया और वह महज़ एक गुणक बन गई — ठीक उसी तरकीब से जिससे बाद में मीटर और फिर किलोग्राम को उनकी वस्तुओं से अलग किया गया।
वह इकाई जिसे हटाया गया पर मिटाया न जा सका
वायुमंडलीय दाब SI में नहीं आता और इसके प्रयोग की संस्तुति नहीं है: दाब के लिए पास्कल है, और बड़े मानों के लिए उसके उपसर्ग। फिर भी यह इकाई वहाँ टिकी हुई है जहाँ संख्या नहीं, बल्कि खिड़की के बाहर की हवा से तुलना मायने रखती है। रसायनज्ञ लिखता है «3 atm पर अभिक्रिया», क्योंकि उसके लिए अहम यह है कि वायुदाब से कितने गुना अधिक है; गोताखोर गहराई वायुमंडल में गिनता है, क्योंकि हर दस मीटर पानी ठीक एक जोड़ देता है और यही उसके पेशे का सबसे सुविधाजनक हिसाब है; टायर का दाबमापी बार और atm दोनों में अंकित है, क्योंकि इनका अंतर उपकरण की त्रुटि से भी कम है। मापविज्ञान का विरोधाभास यही है कि 1954 के बाद वायुमंडल माप नहीं रहा और एक सटीक गुणक बन गया — यानी ठीक वही जिसे बरतना सुविधाजनक है, और ठीक वही जिसे प्रयोग से जाँचा नहीं जा सकता। जाँचा बैरोमीटर जा सकता है, इकाई नहीं; और पास्कल में अंशांकित बैरोमीटर ठीक एक वायुमंडल केवल किसी दुर्लभ संयोग से दिखाएगा। इसके सगे-संबंधियों का हाल भी ऐसा ही है: पारा स्तंभ का मिलीमीटर भी पास्कल से परिभाषित है और वह भी जीवित है — चिकित्सा में, जहाँ उससे रक्तचाप नापा जाता है, और किसी संस्तुति ने इसे नहीं बदला।
सूची · माप की इकाइयाँ
हर राशि के लिए एक पत्रक
SI की सात मूल इकाइयाँ, अपने नाम वाली बाईस व्युत्पन्न इकाइयाँ और SI से बाहर की वे इकाइयाँ जिनके बिना न तकनीक चलती है न रोज़मर्रा। हर एक का अपना पत्रक: परिभाषा, रूपांतरण, उपकरण, लेखन नियम। 36 भाषाओं में।
दाब: इकाइयाँ और उनके कारण
एक राशि, दस के करीब पैमानेSI की मूल इकाइयाँ
किलोग्राम, मीटर, सेकंडपत्रक की भाषा
36 भाषाएँ। संकेत atm अंतरराष्ट्रीय है, पर जानी-पहचानी पैमाइशें नहीं: अनुवाद में तालिकाएँ स्थानीय व्यवहार के अनुसार ढाली जाती हैं।