Derajat Engler
Satuan di luar SI untuk kekentalan konvensional · besaran: hambatan cairan terhadap aliran
Pelat sebuah pompa roda gigi tua tidak jarang menuntut minyak «tidak lebih kental dari 8 °E pada 50 °C», dan orang yang terbiasa dengan sentistokes membaca baris itu dengan bingung, sebab di balik angkanya tidak berdiri makna fisis apa pun. Derajat Engler adalah perbandingan dua waktu: berapa detik dua ratus mililiter cairan mengalir keluar dari bejana kuningan lewat mulut pipa yang telah dikalibrasi, dan berapa detik takaran air yang sama dari bejana yang sama. Karena itu air sama dengan satu menurut definisi, dan minyak yang mengalir delapan kali lebih lambat memperoleh delapan derajat.
Satuan ini tersusun sedemikian rupa sehingga alat menjadi acuan bagi dirinya sendiri, dan itu sekaligus menjelaskan kemudahannya dan kemalangannya: corong dapat dibuat di laboratorium pabrik mana pun, tetapi di Jerman dibuat menurut Engler, di Britania menurut Redwood, di Amerika menurut Saybolt, dan minyak mentah yang sama memperoleh tiga angka yang tak terbandingkan. Ketiganya baru beralih ke sentistokes pada paruh kedua abad kedua puluh, sementara pelat pada pompa, roda gigi reduksi, dan instalasi minyak bakar tetap tertulis dengan cara lama, dan sampai hari ini masih harus dikonversi.
01 · Definisi
Derajat Engler adalah perbandingan waktu pengaliran dua ratus mililiter cairan yang diuji terhadap waktu pengaliran takaran yang sama air suling pada dua puluh derajat Celsius, kedua pengukuran dilakukan pada satu alat yang sama. Waktu air disebut nilai air; pada viskometer yang baik ia berada pada lima puluh satu detik dengan toleransi satu detik.
Hubungan dengan kekentalan kinematik memang ada, tetapi tidak linear, dan sebabnya sepenuhnya fisis: cairan meninggalkan mulut pipa bukan hanya karena gesekan kental melainkan juga karena kelembaman, sehingga sebagian tekanan pergi menjadi tenaga gerak pancaran. Selama cairan masih kental, koreksi kelembaman dapat diabaikan dan derajat dikonversi ke sentistokes hampir sebanding, sedangkan pada cairan encer koreksinya menjadi setara dengan pengukurannya sendiri. Karena alasan itu rumus Ubbelohde tidak dipakai di bawah 1,35 °E, dan corong Engler sama sekali tidak dipakai untuk cairan yang lebih encer daripada lima milimeter persegi per detik.
Suhu pengukuran selalu dicantumkan dan masuk ke catatan setara dengan angkanya, sebab kekentalan minyak turun separuh setiap dua puluh derajat pemanasan. Praktik Jerman menguji pada dua puluh, lima puluh, dan seratus derajat; praktik Soviet, yang mewarisi alat yang sama dengan nama kekentalan konvensional, lebih sering berpegang pada lima puluh dan delapan puluh — dan justru suhu yang terakhir inilah yang masuk sampai ke jenis minyak bakar, tempat angka pada M-40 atau M-100 berasal dari kekentalan pada delapan puluh derajat.
Besaran yang ditetapkan lewat alatnya sendiri tidak punya acuan dalam arti kata yang biasa: yang dapat diulang bukanlah kekentalannya, melainkan pasangan «bejana ditambah mulut pipa», yang dikalibrasi dengan air. Dari sinilah datang tuntutan memeriksa nilai air sebelum tiap seri, dan larangan mengonversi derajat orang lain bila tidak diketahui pada alat apa dan pada suhu berapa ia diperoleh.
Panaskan contoh dengan penggeser, maka pancaran dari mulut pipa akan mengalir lebih cepat: stopwatch, dan bersamanya derajat Engler, menanggapi suhu jauh lebih tajam daripada yang diduga. Kolom di kiri menunjukkan berapa lama dua ratus mililiter memerlukan waktu, dan baris di kanan menunjukkan bagaimana satu keadaan yang sama dibaca oleh empat skala berbeda.
Garis penuh adalah kebergantungan sebenarnya sentistokes pada derajat, garis putus-putus adalah perbandingan sederhana dengan faktor 7,31. Pada minyak kental, di sebelah kanan garis tegak, kedua garis itu hampir berimpit; di sebelah kiri, tempat cairan mengalir dengan mudah, perbandingan itu menaksir kekentalan terlalu tinggi, sebab pancaran meninggalkan mulut pipa karena kelembaman. Tanda merah menunjukkan daerah di bawah 1,35 °E yang di dalamnya pengukuran memang tidak dianggap andal.
02 · Konversi
Masukkan yang tertulis pada pelat
Semua skala konvensional dikembalikan ke satu kekentalan kinematik, sehingga konversi di antaranya bersifat mekanis; ketepatannya, bagaimanapun, tidak mutlak: detik Saybolt dan Redwood terhubung ke sentistokes lewat rumus yang sama hampirannya dengan yang diturunkan Ubbelohde untuk alatnya sendiri.
Nilai air alat diletakkan pada pengaturan rinci lembar ini, sebab waktu pengaliran bergantung langsung padanya: selisih satu detik dalam kalibrasi memberi sekitar dua persen pada hasil.
Angka tanpa suhu tidak dapat dikonversi, dan ini bukan mencari-cari kesalahan: minyak yang sama memberi sekitar dua belas derajat pada lima puluh derajat Celsius dan kurang dari tiga pada seratus. Jika pada pelat pompa suhunya tidak tertulis, secara baku dibaca lima puluh derajat untuk minyak industri dan delapan puluh untuk minyak bakar — tetapi lebih baik menemukan edisi standar yang menjadi dasar pelat itu disusun.
| Nilai | Catatan | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Orde besaran
skala logaritmik: dari air sampai bitumen04 · Alat ukur
Dengan apa kekentalan diukur
Bejana kuningan dalam penangas air atau minyak, di bawahnya mulut pipa berbentuk kerucut dan sumbat kayu yang ditarik pada saat yang sama ketika stopwatch ditekan. Dua ratus mililiter ditampung dalam labu ukur, sedangkan alatnya sendiri dikalibrasi dengan air sebelum satu seri, sebab mulut pipa maupun volumenya lama-lama menyimpang dari nilai yang disahkan.
Kerabat Amerika dari corong yang sama: mulut pipa berukuran lain, takaran enam puluh mililiter, dan hasilnya disebut begitu saja detik. Angkanya keluar sekitar tiga puluh kali lebih besar daripada milik Engler, dan dalam laporan minyak berbahasa Inggris masih dijumpai sampai hari ini, meski ASTM sudah lama mendahulukan sentistokes.
Tabung kaca dengan dua garis yang dilewati miniskus di antaranya: waktu jatuh dikalikan tetapan kapiler dan langsung memberi sentistokes, tanpa skala konvensional apa pun. Metodenya diuraikan dalam ISO 3104 dan ASTM D445, dan justru ia yang mengusir corong, sebab ia hanya menuntut secubit contoh dan tidak bergantung pada tangan siapa yang memegang stopwatch.
Sebuah poros diputar di dalam contoh dan momen pada sumbunya diukur, sehingga lama uji tidak bergantung pada kekentalan dan sama saja untuk minyak maupun bitumen. Rotor mampu melakukan apa yang tidak mampu dilakukan corong: ia menetapkan laju geser, dan hanya padanya terlihat bahwa pelumas beraditif menjadi lebih encer pada geseran cepat.
05 · Aturan penulisan
Derajat tanpa suhu tidak berarti apa-apa
Tanda derajat diletakkan rapat pada huruf Latin besar, nilainya dipisah dengan satu spasi, dan suhu pengukuran selalu dicantumkan, sebab tanpanya angka itu tidak dapat diperiksa maupun dikonversi. Lambang Soviet untuk kekentalan konvensional ditulis dengan huruf Kiril dan juga disertai suhu; sedangkan menaruh tanda sama dengan antara derajat dan sentistokes tidak dibenarkan bahkan dalam buram: hubungannya bersifat hampiran dan searah.
Penulisan kedua mencampuradukkan besaran dengan alat, sebab derajat kekentalan itu tidak ada — yang ada adalah perbandingan waktu, yang diambil pada corong tertentu. Yang ketiga menaruh tanda sama dengan pada tempat yang seharusnya berisi hampiran, dan karena itu memberi ketepatan palsu dalam laporan. Yang keempat jelas mustahil: di bawah 1,35 °E metode ini tidak bekerja, dan angka yang diperoleh untuk cairan seencer itu mencerminkan bukan kekentalan melainkan kelembaman pancaran.
06 · Satuan tetangga
Kerabat terdekatnya adalah skala konvensional lainnya, yang dibangun persis sama: waktu pengaliran satu takaran lewat mulut pipa yang telah dikalibrasi, hanya saja mulut pipanya di tiap negara punya sendiri. Semuanya bertemu pada kekentalan kinematik, dan kekentalan itu terhubung ke dinamik lewat kerapatan — hanya pasangan inilah yang punya dimensi sejati dan acuan sejati.
air sama dengan satu
hasilnya langsung dalam detik
detik Redwood no. 1
Di antara lembar-lembar Simetrium di sebelahnya berdiri kelas kekentalan minyak ISO VG dan SAE, yang menjadi pasangan lembar ini, poise dan stokes dari sistem CGS, serta massa jenis dalam kg/m³, yang tanpanya orang tak dapat beralih dari kekentalan kinematik ke dinamik.
07 · Bagian sejarah
Tiga corong dari tiga negara
Carl Engler menekuni pengolahan minyak mentah dan memerlukan angka untuk membandingkan kiriman yang datang dari Baku dan Pennsylvania. Alatnya ia rakit dari apa yang ada di laboratorium, dan sebagai ukuran ia mengambil air, sebab air ada di tangan setiap rekan dan tidak menuntut tabel apa pun.
Ahli Britania Boverton Redwood dan insinyur Amerika George Saybolt masing-masing membuat corongnya sendiri, dan tak seorang pun membagi waktu dengan waktu air: mereka memberi hasil langsung dalam detik. Gagasan ketiga alat itu sama, ukuran mulut pipanya berbeda, dan dalam sengketa antara pemasok dan pembeli hal itu menjadi tiga angka berbeda untuk satu gerbong tangki yang sama.
Ketika perdagangan menjadi internasional, ketidakterbandingan skala menjadi lebih mahal daripada kemudahannya, dan standar beralih ke kekentalan kinematik yang diukur dengan kapiler. DIN 51560 Jerman dicabut, ASTM hanya menyimpan detik Saybolt sebagai konversi rujukan, sedangkan kekentalan konvensional menurut GOST 6258 bertahan dalam praktik dalam negeri sampai berpuluh tahun lagi.
Kekentalan hari ini diukur dengan kapiler atau rotor, tetapi pompa, roda gigi reduksi, dan instalasi minyak bakar yang dipasang sebelum peralihan tetap bekerja menurut pelatnya masing-masing. Teknisi yang membaca «tidak lebih kental dari 8 °E pada 50 °C» mengonversinya menjadi enam puluh milimeter persegi per detik lalu memilih minyak sudah menurut kelas ISO VG — jadi satuan ini hidup bukan di laboratorium melainkan di kertas.
Alat yang menjadi acuan bagi dirinya sendiri
Derajat Engler tidak punya dan tidak mungkin punya acuan dalam arti yang biasa, sebab definisinya menunjuk bukan pada tetapan alam melainkan pada sebuah susunan: bejana dengan volume sekian, mulut pipa dengan ukuran sekian, takaran dua ratus mililiter. Karena itu yang disahkan bukanlah satuannya melainkan alatnya, dan pengesahannya memakai air — satu-satunya cairan yang waktu pengalirannya dianggap diketahui. Dari sinilah seluruh sisi upacara dalam pengukuran: nilai air yang masih baru sebelum satu seri, tiga pembacaan yang sesuai, suhu penangas yang dicatat.
Kelemahan susunan semacam itu tersingkap justru di tempat kemudahannya paling besar. Selama sebuah pabrik membandingkan kirimannya sendiri pada corongnya sendiri, angka-angkanya cocok dengan sangat baik; tetapi begitu harus membandingkan kiriman dua negara, ternyata keduanya tidak punya besaran bersama — hanya ada tiga berita acara, yang di antaranya tidak mungkin ada yang lebih baik daripada konversi hampiran. Viskometer kapiler memecahkan soal itu dengan mengembalikan dimensi kepada pengukuran: ia memberi milimeter persegi per detik, dan tetapan kapilernya diperiksa terhadap cairan rujukan, bukan terhadap masa lalunya sendiri.
Katalog · satuan ukuran
Satu lembar untuk tiap besaran
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan besaran di luar sistem yang tanpanya teknik maupun penanggalan tidak akan berjalan.