Nyuzi ya Engler
Kipimo cha nje ya SI cha mnato wa makubaliano · kiasi: ukinzani wa kimiminika dhidi ya mtiririko
Bamba la pampu kuukuu ya gia mara nyingi hudai mafuta «yasiyo mazito kuliko 8 °E kwenye 50 °C», na aliyezoea sentistokes husoma mstari huo kwa mshangao, kwa sababu nyuma ya namba hakuna maana yoyote ya kifizikia iliyosimama. Nyuzi ya Engler ni uwiano wa nyakati mbili: mililita mia mbili za kimiminika hutiririka kutoka chombo cha shaba kupitia mdomo uliopimwa kwa sekunde ngapi, na kiasi kilekile cha maji kutoka chombo kilekile huchukua sekunde ngapi. Ndiyo maana maji ni sawa na moja kwa fasili, na mafuta yanayotiririka polepole mara nane hupata nyuzi nane.
Kipimo hiki kimejengwa kwa namna ambayo kifaa hujiwekea kigezo chenyewe, na hilo hueleza mara moja urahisi wake na pia bahati yake mbaya: faneli iliweza kutengenezwa katika maabara yoyote ya kiwanda, lakini Ujerumani ilitengenezwa kwa mujibu wa Engler, Uingereza kwa mujibu wa Redwood, Marekani kwa mujibu wa Saybolt, na mafuta ghafi yaleyale yalipata namba tatu zisizolinganishika. Vyote vitatu vilihamia sentistokes katika nusu ya pili ya karne ya ishirini tu, ilhali mabamba kwenye pampu, masanduku ya gia na mitambo ya mafuta mazito yalibaki yameandikwa kwa njia ya kale, na hadi leo yanapaswa kubadilishwa.
01 · Ufafanuzi
Nyuzi ya Engler ni uwiano wa muda wa kutiririka wa mililita mia mbili za kimiminika kinachojaribiwa kwa muda wa kutiririka wa kiasi kilekile cha maji safi kwenye nyuzi ishirini Selsiasi, vipimo vyote viwili vikifanywa kwenye kifaa kimoja. Muda wa maji huitwa thamani ya maji; kwenye kipima-mnato kizima hukaa kwenye sekunde hamsini na moja kwa uvumilivu wa sekunde moja.
Uhusiano na mnato wa kinematiki upo, lakini si wa mstari nyoofu, na sababu ni ya kifizikia kabisa: kimiminika huacha mdomo si kwa msuguano wa mnato pekee bali pia kwa hali ya kuendelea, hivyo sehemu ya shinikizo huenda katika nishati ya mwendo ya mkondo. Kimiminika kikiwa kizito, marekebisho ya hali ya kuendelea yanaweza kupuuzwa na nyuzi hubadilishwa kuwa sentistokes karibu kwa uwiano; ilhali katika vimiminika vyepesi marekebisho huwa sawa na kipimo chenyewe. Kwa sababu hiyo fomula ya Ubbelohde haitumiki chini ya 1.35 °E, na faneli ya Engler haichukuliwi kabisa kwa vimiminika vyepesi kuliko milimita mraba tano kwa sekunde.
Halijoto ya kipimo huandikwa daima na huingia katika kumbukumbu sawa na namba, kwa sababu mnato wa mafuta hupungua nusu kwa kila nyuzi ishirini za kupashwa joto. Utendaji wa Kijerumani ulijaribu kwenye nyuzi ishirini, hamsini na mia; ule wa Kisovieti, uliorithi kifaa kilekile kwa jina la mnato wa makubaliano, ulishikilia hamsini na themanini mara nyingi zaidi — na ni halijoto hii ya mwisho iliyoingia hata katika aina za mafuta mazito, ambapo namba katika M-40 au M-100 hutoka kwenye mnato wa nyuzi themanini.
Kiasi kilichofasiliwa kupitia kifaa chake mwenyewe hakina kigezo katika maana ya kawaida ya neno: kinachoweza kurudiwa si mnato, bali ni jozi ya «chombo pamoja na mdomo», iliyopimwa kwa maji. Ndipo linapotoka sharti la kukagua thamani ya maji kabla ya kila mfululizo, na pia katazo la kubadilisha nyuzi za wengine wakati haijulikani zilipatikana kwa kifaa gani na kwenye halijoto gani.
Pasha joto sampuli kwa kitelezi, na mkondo kutoka mdomoni utakwenda haraka zaidi: saa ya kupima, na pamoja nayo nyuzi ya Engler, hujibu halijoto kwa ukali zaidi kuliko mtu angetarajia. Nguzo ya kushoto inaonyesha mililita mia mbili huchukua muda gani, na mistari ya kulia inaonyesha jinsi hali ileile inavyosomwa na mizani nne tofauti.
Mstari uliojaa ni utegemezi halisi wa sentistokes kwa nyuzi, mstari wa nukta ni uwiano rahisi wenye kizidishi 7.31. Katika mafuta mazito, upande wa kulia wa mstari wima, mistari yote miwili karibu hupishana; upande wa kushoto, ambako kimiminika hutiririka kwa urahisi, uwiano hukadiria mnato juu zaidi, kwa sababu mkondo huacha mdomo kwa hali ya kuendelea. Alama nyekundu inaonyesha eneo lililo chini ya 1.35 °E ambamo kipimo hakihesabiwi kuwa cha kuaminika kabisa.
02 · Kubadilisha
Andika kilichoandikwa kwenye bamba
Mizani zote za makubaliano hurudishwa kwenye mnato mmoja wa kinematiki, hivyo ubadilishaji kati yao ni wa kimitambo; usahihi wake hata hivyo si kamili: sekunde za Saybolt na Redwood zimeunganishwa na sentistokes kwa fomula za kukadiria kama ile aliyoitoa Ubbelohde kwa kifaa chake mwenyewe.
Thamani ya maji ya kifaa imewekwa katika mipangilio ya kina ya karatasi hii, kwa sababu muda wa kutiririka hutegemea moja kwa moja: tofauti ya sekunde moja katika upimaji hutoa takribani asilimia mbili katika jibu.
Namba isiyo na halijoto haiwezi kubadilishwa, na hii si kutafuta makosa: mafuta yaleyale hutoa takribani nyuzi kumi na mbili kwenye nyuzi hamsini Selsiasi na chini ya tatu kwenye mia. Kama kwenye bamba la pampu halijoto haijaandikwa, kwa kawaida husomwa nyuzi hamsini kwa mafuta ya viwandani na themanini kwa mafuta mazito — lakini ni bora kupata toleo la kiwango ambalo bamba hilo lilitungwa kwa mujibu wake.
| Thamani | Maelezo | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Madaraja ya ukubwa
mizani ya logarithmu: kutoka maji hadi lami04 · Vifaa vya kupima
Mnato hupimwa kwa nini
Chombo cha shaba ndani ya bafu la maji au la mafuta, chini kuna mdomo wa umbo la koni na kizibo cha mbao kinachovutwa katika dakika ileile saa ya kupima inapowashwa. Mililita mia mbili hukusanywa katika chupa ya kupima, na kifaa chenyewe hupimwa kwa maji kabla ya mfululizo, kwa kuwa mdomo na ujazo vyote hujitenga kwa muda kutoka thamani zilizothibitishwa.
Ndugu wa Kimarekani wa faneli ileile: mdomo wa ukubwa mwingine, kipimo cha mililita sitini, na jibu huitwa tu sekunde. Namba hutoka kubwa mara thelathini hivi kuliko ya Engler, na katika ripoti za mafuta za Kiingereza hukutwa hadi leo, ingawa ASTM iliyapa sentistokes kipaumbele tangu zamani.
Mrija wa kioo wenye alama mbili ambazo meniski hupita katikati yake: muda wa kushuka huzidishwa na kizio cha mrija na hutoa sentistokes moja kwa moja, bila mizani yoyote ya makubaliano. Mbinu imeelezwa katika ISO 3104 na ASTM D445, na ndiyo iliyoziondoa faneli, kwa kuwa inahitaji sampuli ya kiasi cha kidole na haitegemei mkono wa nani unaoshika saa.
Mhimili huzungushwa ndani ya sampuli na nguvu ya mzunguko hupimwa kwenye ekseli, hivyo muda wa jaribio hautegemei uzito wa kimiminika na ni uleule kwa mafuta na kwa lami. Rota inaweza kile ambacho faneli haiwezi: huweka kasi ya mkato, na ni kwake tu inapoonekana kuwa kilainishi chenye viungio huwa chepesi wakati wa mkato wa haraka.
05 · Kanuni za kuandika
Nyuzi bila halijoto haimaanishi chochote
Alama ya nyuzi huwekwa ikiambatana na herufi kubwa ya Kilatini, thamani hutenganishwa kwa nafasi moja, na halijoto ya kipimo huandikwa daima, kwa sababu bila yake namba haiwezi kukaguliwa wala kubadilishwa. Alama ya Kisovieti ya mnato wa makubaliano huandikwa kwa herufi za Kisirili na pia pamoja na halijoto; lakini kuweka alama ya usawa kati ya nyuzi na sentistokes hakuruhusiwi hata katika rasimu: uhusiano ni wa kukadiria na wa upande mmoja.
Uandishi wa pili huchanganya kiasi na kifaa, kwa sababu nyuzi za mnato hazipo — kilichopo ni uwiano wa nyakati, uliochukuliwa kwenye faneli fulani. Wa tatu huweka alama ya usawa mahali panapostahili kukadiria, na hivyo hutoa usahihi wa uongo katika ripoti. Wa nne hauwezekani kabisa: chini ya 1.35 °E mbinu haifanyi kazi, na namba iliyopatikana kwa kimiminika chepesi kiasi hicho haiakisi mnato bali hali ya mkondo kuendelea.
06 · Vipimo jirani
Ndugu wa karibu zaidi ni mizani nyingine za makubaliano, zilizojengwa vilevile hasa: muda wa kutiririka wa kipimo kimoja kupitia mdomo uliopimwa, ila mdomo katika kila nchi ni wake mwenyewe. Zote hukutana kwenye mnato wa kinematiki, nao umeunganishwa na wa dinamiki kupitia msongamano — ni jozi hii pekee yenye vipimo halisi na kigezo halisi.
maji ni sawa na moja
jibu moja kwa moja kwa sekunde
sekunde ya Redwood na. 1
Miongoni mwa karatasi za Simetrium karibu yake zipo madaraja ya mnato wa mafuta ISO VG na SAE, ambayo karatasi hii ni mwenzi wake, poise na stokes kutoka mfumo wa CGS, na pia msongamano kwa kg/m³, ambayo bila yake haiwezekani kuhama kutoka mnato wa kinematiki hadi wa dinamiki.
07 · Sehemu ya kihistoria
Faneli tatu za nchi tatu
Carl Engler alijishughulisha na kusafisha mafuta ghafi na alihitaji namba ya kulinganisha mizigo iliyofika kutoka Baku na Pennsylvania. Kifaa alikiunganisha kutoka vilivyokuwapo maabara, na kama kipimo alichukua maji, kwa sababu yalikuwa mkononi mwa kila mwenzake na hayakuhitaji jedwali lolote.
Mtaalamu wa Kiingereza Boverton Redwood na mhandisi wa Kimarekani George Saybolt kila mmoja alitengeneza faneli yake, na hakuna aliyegawanya muda kwa muda wa maji: walitoa jibu moja kwa moja kwa sekunde. Wazo la vifaa vitatu lilikuwa moja, ukubwa wa midomo ulikuwa tofauti, na katika mizozo kati ya msambazaji na mnunuzi hilo lilitoa namba tatu tofauti kwa tanki lilelile.
Biashara ilipokuwa ya kimataifa, kutoweza kulinganisha mizani kuligharimu zaidi ya urahisi wake, na viwango vilihamia kwenye mnato wa kinematiki unaopimwa kwa mrija mwembamba. DIN 51560 ya Kijerumani ilifutwa, ASTM iliweka sekunde za Saybolt kama ubadilishaji wa mwongozo tu, na mnato wa makubaliano kwa mujibu wa GOST 6258 uliendelea katika utendaji wa nchini kwa miongo mingine.
Leo mnato hupimwa kwa mrija mwembamba au kwa rota, lakini pampu, masanduku ya gia na mitambo ya mafuta mazito iliyowekwa kabla ya mabadiliko huendelea kufanya kazi kwa mujibu wa mabamba yake. Fundi anayesoma «yasiwe mazito kuliko 8 °E kwenye 50 °C» huibadilisha kuwa milimita mraba sitini kwa sekunde kisha huchagua mafuta kwa daraja la ISO VG — yaani kipimo hiki hakiishi maabarani bali katika makaratasi.
Kifaa kinachojiwekea kigezo chenyewe
Nyuzi ya Engler haina wala haiwezi kuwa na kigezo katika maana ya kawaida, kwa kuwa fasili haielekezi kwenye kizio cha maumbile bali kwenye mpangilio: chombo cha ujazo huu, mdomo wa ukubwa huu, kipimo cha mililita mia mbili. Kwa hiyo kinachothibitishwa si kipimo bali ni kifaa, na huthibitishwa kwa maji — kimiminika pekee ambacho muda wake wa kutiririka huhesabiwa kuwa unajulikana. Ndipo unapotoka upande wote wa kitamaduni wa kipimo: thamani mpya ya maji kabla ya mfululizo, visomo vitatu vinavyolingana, halijoto ya bafu iliyoandikwa.
Udhaifu wa mpangilio kama huu ulijitokeza mahali pale pale ambapo urahisi wake ulikuwa mkubwa zaidi. Kiwanda kilipokuwa kikilinganisha mizigo yake kwenye faneli yake, namba zililingana vizuri sana; lakini mara ilipobidi kulinganisha mizigo ya nchi mbili, ikaonekana kuwa hazina kiasi cha pamoja — kuna kumbukumbu tatu tu, ambazo kati yake hakuna kitu bora kuliko ubadilishaji wa kukadiria. Kipima-mnato cha mrija mwembamba kilitatua tatizo kwa kurudisha vipimo kwenye upimaji: hutoa milimita mraba kwa sekunde, na kizio cha mrija hukaguliwa dhidi ya vimiminika vya rejea, si dhidi ya historia yake mwenyewe.
Orodha · vipimo
Karatasi kwa kila kipimo
Vipimo saba vya msingi vya SI, ishirini na viwili vinavyotokana vyenye majina yao, na vipimo vya nje ya mfumo ambavyo bila vyake wala teknolojia wala kalenda visingefanya kazi.