Darjah hidrometer
Skala ketumpatan cececair di luar SI · besaran: ketumpatan bandingan pada 60 °F
Bursa minyak diatur sedemikian rupa sehingga barang yang berat justru menjadi murah: bitumen dari Athabasca dijual dengan potongan, sedangkan gred ringan dari Texas dengan tambahan harga, dan seluruh selisih harga itu tertulis dalam kontrak sebagai satu angka saja, yaitu darjah API. Skala mereka berjalan terbalik dari tatanan yang biasa, sebab semakin pekat cececairnya, semakin sedikit darjah yang jatuh padanya. Nol jatuh pada cececair yang lebih berat dari air, sementara air sendiri diberi tepat sepuluh.
Pelampung kaca yang sama masih membawa dua skala lain, warisan dari kerajinan lain: ahli kimia membaca darjah Baumé pada tangkainya, sedangkan penyamak kulit dan tukang celup membaca darjah Twaddell. Ketiganya berbicara tentang hal yang sama, yaitu kedalaman alat itu tenggelam dalam cececair, tetapi masing-masing melakukannya dengan angkanya sendiri dan dalam jangkauannya sendiri, dan di luar itu ia hanya diam.
01 · Definisi
Ketiga darjah itu tidak lebih dari ketumpatan bandingan yang ditulis ulang, yaitu perbandingan ketumpatan cececair terhadap ketumpatan air, keduanya diambil pada suhu yang sama, 60 °F. Alatnya dalam ketiga hal itu sama saja, pelampung kaca dengan skala pada tangkai, dan perbedaannya hanya pada rumus mana yang dipakai untuk menoreh skala itu ke kaca.
Hidrometer tenggelam makin dalam bila cececairnya makin ringan, karena ia mendesak keluar tepat sebesar beratnya sendiri, dan kedalaman tenggelamnya ternyata sebanding bukan dengan ketumpatan, melainkan dengan kebalikannya. Dari sinilah bentuk rumusnya: pada darjah API dan pada cabang ringan Baumé, ketumpatan berada di penyebut, sehingga angka bertambah ke arah cececair ringan, sedangkan Twaddell sama sekali tidak punya penyebut — skalanya linear terhadap ketumpatan dan dihitung dari air hanya ke atas.
Skala Baumé punya dua cabang, berat dan ringan, dan pada alat selalu tertera cabang mana yang ditoreh. Keduanya bermula dari air, tetapi kemudian berpisah: yang berat menuju asid dan alkali, yang ringan menuju alkohol dan bahan bakar. Mengelirukan keduanya lebih mudah daripada yang tampak, dan pada asid pekat kesilapan memilih cabang mencapai sepuluh darjah.
Angka pada skala baru bermakna bersama suhu saat ia dibaca: kaca itu dibagi untuk 60 °F, dan sampel yang hangat pasti memberi ketumpatan yang lebih rendah. Dalam perdagangan minyak, koreksinya tidak dikira-kira dengan mata, melainkan diambil dari tabel ASTM D1250 — pembacaan dikembalikan dulu ke enam puluh darjah rujukan, barulah isi padu dan uang dihitung.
Geserlah ketumpatannya: pelampung naik atau tenggelam, dan ketiga skala membaca kedudukannya dengan caranya masing-masing. Masing-masing punya wilayah butanya sendiri, dan di tempat dua skala masih bekerja, yang ketiga sudah tidak menunjukkan apa-apa.
Garis hijau adalah darjah API: mereka turun seiring naiknya ketumpatan. Garis jingga adalah darjah Twaddell, yang sebaliknya justru naik. Kedua garis berpotongan di air, tempat API memberi sepuluh dan Twaddell memberi nol, lalu menjauh ke arah yang berlawanan: satu skala dibagi untuk petroleum yang lebih ringan dari air, satu lagi untuk asid dan alkali yang lebih berat. Alat dengan kedua skala pada satu tangkai tidak dibuat siapa pun, karena jangkauan bersamanya terlalu sempit.
02 · Konversi
Masukkan satu pembacaan, helaian ini akan memberi sisanya
Semua skala bermuara pada satu ketumpatan bandingan pada 60 °F, karena itu saling dikonversi dengan tepat. Ketidaktepatan hanya muncul di tempat pembacaan diambil pada suhu lain dan tidak dikembalikan ke rujukan menurut tabel.
Modulus cabang berat Baumé diambil berbeda-beda di tiap negara — 144.3, 145 atau 146.3 — sehingga pemilih modulus ditaruh di pengaturan halus helaian ini: pada asid pekat, selisihnya sudah tampak pada angka pertama.
Lima belas setengah darjah Celsius bukan angka bulat dan bukan kehendak siapa pun: itu tepat 60 °F, enam puluh darjah yang akrab pada termometer Amerika, tempat seluruh hitungan minyak bersandar. Sampel yang hangat menunjukkan darjah API lebih banyak daripada yang sebenarnya, dan pada muatan sebesar kapal tanker selisih itu sudah dihitung dengan uang; karena itu pembacaan dikembalikan dulu ke rujukan, barulah dikalikan dengan isi padu.
| Catatan | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Orde besaran
skala logaritmik: dari udara sampai osmium04 · Alat ukur
Dengan apa ketumpatan cecair diukur
Pelampung dengan gotri di perutnya dan skala pada tangkai: yang dibaca adalah garis bagi yang berimpit dengan permukaan cececair. Satu alat mencakup pita ketumpatan yang sempit, karena itu dijual dalam set enam sampai sembilan buah dalam kotak. Metodenya diuraikan dalam ASTM D1298 dan sampai kini tetap sah pada penerimaan minyak.
Bejana berisi padu diketahui ditimbang dalam keadaan kosong dan penuh, sambil ditahan dalam termostat. Di antara cara mekanis inilah yang paling teliti: angka kelima ketumpatan diperoleh dengan mantap. Bayarannya adalah waktu, satu sampel memakan sekitar setengah jam — sebagai gantinya, justru dengan piknometer hidrometer itu sendiri ditentukur.
Tabung bengkok digetarkan pada frekuensi alaminya, dan semakin pekat isinya, semakin lambat ia berayun. Massa jenis dihitung alat itu dari periode getaran dan dikembalikannya sendiri ke 60 °F. Sampel cukup satu mililiter, jawabannya ditunggu setengah menit — di laboratorium alat semacam ini sudah lama menyingkirkan pelampung.
Di jalur pipa ketumpatan diperlukan terus-menerus, maka di sana dipasang meter aliran jisim: ia menggetarkan dua simpul pipa dan dari puntirannya menentukan sekaligus laju aliran jisim dan ketumpatan. Derajat API dikeluarkan alat itu seketika, sehingga angkanya masuk ke laporan barang tanpa sampel dan tanpa tangan manusia.
05 · Aturan penulisan
Angka tanpa cabang dan tanpa darjah Fahrenheit tidak berarti apa-apa
Lambang darjah ditaruh di depan huruf dan menempel padanya, sedangkan nilainya dipisahkan dengan spasi. Untuk Baumé cabangnya wajib disebut, berat atau ringan. Pada darjah API suhu boleh dihilangkan hanya karena ia selalu sama, 60 °F; bila sampel diukur pada suhu lain, hal itu disebut tersendiri.
Penulisan ketiga mengelirukan besaran dengan skalanya: ketumpatan diukur dalam kilogram per meter padu, sedangkan darjah API adalah angka tanpa dimensi yang dihitung dari ketumpatan. Kesalahan keempat paling sering terjadi di bengkel: asid sulfat 66 °Bé mengandung sekitar 93 % monohidrat, sama sekali bukan 66 %. Persen berimpit dengan darjah hanya pada Brix dan Plato, tempat skalanya memang dirancang begitu.
06 · Satuan tetangga
Menurut maknanya, berdekatan adalah semua skala yang menuliskan ulang ketumpatan menjadi angka yang nyaman bagi bidangnya: gula dihitung menurut Brix, sari anggur menurut Oechsle, minyak menurut API — dan di bawah semuanya terletak satu ketumpatan bandingan tanpa dimensi yang sama.
skalanya berjalan terbalik
dua cabang dari air
linear terhadap ketumpatan
Di antara helaian-helaian Simetrium yang paling hampir ialah ketumpatan dalam kg/m³, yang menjadi asas ketiga-tiga skala, darjah Brix dan darjah Plato berserta jadual gulanya, tong, tempat petroleum dikira mengikut isi padu, dan tong setara petroleum, tempat haba pembakaran ditambahkan pada isi padu.
07 · Bagian sejarah
Garam, kulit dan petroleum
Antoine Baumé membagi tangkai itu menurut dua titik: air murni memberinya nol, dan larutan lima belas bagian garam dalam delapan puluh lima bagian air memberinya lima belas. Jarak antara kedua tanda itu dibaginya rata, dan jadilah skala yang langsung diterima para apoteker.
Tukang Skotlandia William Twaddell tidak memerlukan rumus: ia menetapkan satu darjah sama dengan lima perseribu ketumpatan, sehingga tidak ada lagi yang perlu dihitung. Larutan pemutih dan penyamak dijaga dalam pita sempit di atas air, dan penyamak kulit serta orang tekstil masih berbicara dalam darjah Twaddell sampai hari ini.
Hidrometer minyak Amerika selama berpuluh tahun dibagi dengan modulus 141.5, padahal rumus Baumé menuntut 140. Biro Standar, setelah menemukan ketidakcocokan itu, lebih memilih tidak membuat ulang kacanya melainkan mengesahkannya — begitulah skala API lahir.
Massa jenis di laboratorium sudah lama diambil dengan tiub bergetar, dan di pipa dengan meter aliran jisim, tetapi kontrak minyak tetap ditulis dalam darjah API, dan tambahan harga untuk gred ringan pun dihitung menurutnya. Skala itu hidup lebih lama daripada alatnya sendiri: angkanya tetap sama, sedangkan pelampung sudah tidak ada lagi dalam rantai ini.
Satuan yang tidak punya piawai benda, dan nolnya pun tidak pada tempatnya
Derajat API sendiri tidak bisa ditentukur: yang ditentukur adalah alat ukur ketumpatan, sedangkan darjah keluar dari ketumpatan menurut rumus. Dalam rantai ini yang harus diperiksa ada dua besaran, ketumpatan dan suhu, dan yang kedua lebih berat timbangannya daripada yang pertama. Minyak yang hangat lebih ringan, darjahnya keluar lebih banyak, jadi menurut kontrak ia lebih mahal; karena itu suhu sampel dicatat bersama pembacaan, dan koreksinya diambil dari tabel, bukan dihitung di kepala.
Nol skala ini tidak berdiri di air, melainkan di ketumpatan 1.076, di tempat air sudah lama tertinggal di belakang. Begitulah yang ditetapkan rumus yang dirancang untuk cececair lebih ringan dari air: nolnya jatuh di luar segala makna fisika. Kelas-gred berat masuk ke darjah negatif, dan tanda minus dalam laporan barang tampak aneh, tetapi dianggap sepenuhnya biasa.
Katalog · satuan ukuran
Satu lembar untuk tiap besaran
Tujuh unit asas SI, dua puluh dua unit terbitan bernama sendiri, dan kuantiti di luar sistem yang tanpanya teknik mahupun kalendar tidak akan berjalan.