Mizani ya kimataifa ya sukari
Kipimo cha nje ya SI · kiasi: kiwango cha sukrosi kwa mujibu wa pembe ya mzunguko wa uso wa mgawanyiko wa nuru
Myeyusho wa sukari waweza kuuzungusha uso wa mgawanyiko wa nuru, na mzunguko huo ni sawia na kiasi cha sukrosi iliyoyeyuka, hivi kwamba yatosha kumulika kupitia bomba na kuona ilibidi kichanganuzi kigeuzwe digrii ngapi. Ugunduzi huu ni wa Biot na ulifanywa mwaka 1815, na biashara iliushika kwa sababu elimu-nuru hujibu swali ambalo hakuna areometa yoyote inayolijibu: katika shira kuna kiasi gani cha sukrosi hasa, si dutu iliyoyeyuka kwa jumla.
Kutoka hapa pia hutokea ule mwenzi mzuri wa digrii ya Brix, ambayo hupima sampuli ileile kupitia msongamano. Brix huona kila kilichoyeyuka — sukrosi, sukari iliyogeuzwa, chumvi, rangi — ilhali mgawanyiko wa nuru hujibu karibu kwa sukrosi pekee, na ndiyo maana tofauti ya namba hizo mbili ndiyo ile mchanganyiko ambao mnunuzi hataki kuulipia. Uwiano wa namba hizi kiwandani huitwa usafi, na ndio huo, wala si utamu wenyewe, unaopanga bei ya shehena.
01 · Ufafanuzi
Digrii mia moja za mizani ya kimataifa ya sukari zimepewa uzani wa kawaida: gramu 26.000 za sukrosi safi, zikiyeyushwa na kujazwa hadi mililita mia moja, kisha kumulikwa katika bomba lenye urefu wa milimita mia mbili kwenye digrii ishirini Selsiasi. Sampuli kama hiyo huuzungusha uso wa mgawanyiko wa nuru kwa digrii 34.626 ikiwa inamulikwa kwa mstari wa manjano wa sodiamu, na mizani nzima si kitu kingine ila pembe hiyo, iliyochukuliwa kuwa mia moja na kugawanywa katika sehemu mia moja sawa.
Uwezo wa kuuzungusha mgawanyiko wa nuru huitwa uchangamfu wa nuru, nao unategemea kwamba molekuli ya sukrosi hailingani na taswira yake mwenyewe ya kioo. Mzunguko ni sawia na ukolezi na pia na urefu wa njia ndani ya myeyusho, na kipeo cha usawia huitwa mzunguko mahususi; katika sukrosi ni jumlisha sitini na sita nukta tano, na jumlisha ina maana ya mzunguko wa kulia, kwa mwelekeo wa saa kwa mtazamaji anayeutazama mwale usoni.
Masharti hapa ni mengi kama yalivyo katika mizani yoyote ya makubaliano. Mzunguko mahususi hutegemea urefu wa wimbi, na ndiyo maana katika alama husimama herufi D — mstari wa manjano wa sodiamu — ingawa vipima-sukari vya leo humulika kwa mstari wa kijani wa zebaki, ambapo digrii mia moja tayari hulingana na digrii 40.777 za mzunguko. Hutegemea pia halijoto na ukolezi wa sampuli yenyewe, hivyo majedwali ya ICUMSA hutoa marekebisho kando na bomba hushikiliwa katika kidhibiti-joto.
Ufundi wa pekee upo katika hili: kifaa hakihesabu sukrosi, bali jumla ya mizunguko ya kila kilichomo katika myeyusho. Maadamu michanganyiko haina uchangamfu wa nuru, usomaji ni wa kweli; lakini sukrosi ikivunjika kuwa glukosi na fruktosi, mzunguko hushuka na hata hubadili alama, kwa sababu fruktosi huzungusha kushoto kwa nguvu zaidi kuliko glukosi kulia. Jambo hilo huitwa ugeuzaji, na juu yake imejengwa njia nzima ya kubaini sukrosi kutoka tofauti ya vipimo viwili.
Kitelezi hupanga ni kiasi gani kwa jumla kimeyeyuka katika sampuli, na vitufe huchagua ni nini hasa kilichoyeyuka humo. Areometa pamoja na kipima-mkunjo huhesabu kila kitu mfululizo na kutoa digrii za Brix; kipima-mgawanyiko hujibu karibu kwa sukrosi pekee na hutoa digrii za mizani ya sukari, hivi kwamba pengo kati ya nguzo hizo mbili ndilo si-sukari, ambalo hakuna atakayelilipia.
Maadamu sukrosi ingali nzima, mzunguko wa kulia hukua pamoja na kiasi chake. Lakini ikivunjika, kutoka dutu moja huzaliwa mbili zinazozungusha pande tofauti: glukosi kulia kwa hamsini na tatu, fruktosi kushoto kwa tisini na mbili, hivi kwamba jumla huingia hasi. Ni kwa ajili ya mabadiliko haya ya alama ndipo jambo hilo likaitwa ugeuzaji, na juu ya tofauti ya mizunguko kabla na baada yake imejengwa njia ya Clerget.
02 · Kubadilisha
Weka kile alichoonyesha kifaa
Ndani ya elimu-nuru mabadiliko ni sahihi, kwa kuwa digrii moja ya mizani si kitu ila pembe iliyogawanywa kwa namba isiyobadilika. Ukadirio huanza pale panapovukwa kutoka elimu-nuru kwenda uzito: ukolezi hupatikana kutoka pembe katika gramu kwa mililita, ilhali asilimia kwa uzito zinahitaji msongamano wa myeyusho, ambao huchukuliwa kutoka majedwali.
Urefu wa bomba waweza kubadilishwa katika mipangilio laini ya karatasi hii: wa kawaida ni milimita mia mbili, lakini kwa shira nzito rangi huchukuliwa mia moja, na kwa myeyusho dhaifu sana mia nne.
Bamba la ukaguzi la kwarutzi ndilo linalolinda mizani hii kwa hakika. Sukrosi haifai kuwa kipimo cha msingi, kwa kuwa huvuta maji, hutia ukungu na hujigeuza polepole yenyewe; ilhali kwarutzi huzungusha nuru kwa nguvu ya muundo wake mwenyewe na hufanya hivyo miaka mingi bila kubadilika, hivyo kipima-sukari hakikaguliwi kwa sukari bali kwa bamba lililothibitishwa katika digrii za mizani ileile.
| Thamani | Maelezo | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Madaraja ya ukubwa
mzunguko mahususi: kushoto na kulia04 · Vifaa vya kupima
Sukari hupimwa kwa nini
Kifaa kimejengwa kwa ujanja: badala ya kupima pembe moja kwa moja, hufuta mzunguko wa myeyusho kwa mzunguko wa kupinga wa kabari ya kwarutzi, ambayo husogezwa hadi uwanja uwe sawia. Mizani wakati huo imegawanywa moja kwa moja katika digrii za mizani ya sukari, na ndiyo maana anayekitumia hahitaji kuhesabu wala kuangalia majedwali.
Kifaa cha jumla cha mwanakemia, ambacho mizani yake imegawanywa kwa uaminifu katika digrii za pembe na ambacho chanzo chake ni taa ya sodiamu yenye ule mstari D wenyewe. Kwa hicho hupimwa mzunguko wa dutu yoyote yenye uchangamfu wa nuru, wala si wa sukari pekee, na ndiyo maana thamani zote za majedwali za mzunguko mahususi zilipatikana juu yake hasa.
Vifaa vya mizani jirani: kimoja hunasa mkunjo wa mwale kwenye uso wa mche, kingine hupima tu ujazo unaojulikana, na vyote viwili hutoa digrii za Brix, yaani jumla ya kila kilichoyeyuka. Bila vyao, mgawanyiko wa nuru hubaki namba isiyo na kigawanyo, kwa kuwa usafi wa shehena huhesabiwa kama uwiano wa usomaji mmoja kwa mwingine.
Kifaa pekee kinachohesabu kila sukari kivyake: sampuli hutenganishwa kwenye nguzo na hupatikana vilele tofauti vya sukrosi, glukosi na fruktosi. Katika shehena zenye mgogoro na katika uamuzi wa maabara huaminiwa hicho hasa; ilhali mgawanyiko wa nuru hubaki katika biashara kwa kuwa hujibu ndani ya dakika moja wala hauhitaji viyeyusho au nguzo.
05 · Kanuni za kuandika
Alama ya mzunguko ina uzito kuliko ukubwa wake
Digrii ya mizani huandikwa imeambatana na herufi kubwa ya Kilatini, na thamani hutenganishwa kwa nafasi moja. Katika mzunguko mahususi alama ni ya lazima, kwa sababu bila yake haijulikani uso huzunguka upande gani; na katika alama huonyeshwa urefu wa wimbi na halijoto: herufi D inawajibika kwa mstari wa manjano wa sodiamu, na kiashiria cha juu kwa digrii ishirini Selsiasi. Digrii za mizani ya sukari haziwezi kusawazishwa na digrii za Brix hata kwa myeyusho safi: namba zaweza kulingana, lakini zinapima vitu tofauti.
Uandishi wa pili umeacha alama, na bila yake kiasi hupoteza nusu ya maana yake: sukrosi na fruktosi hutofautiana si sana kwa namba bali kwa mwelekeo. Wa tatu huweka alama ya usawa kati ya mgawanyiko wa nuru na msongamano, ilhali kulingana kwa namba kwaweza kutokea kwa sukrosi safi tu wala hakuthibitishi lolote. Wa nne huzungumzia «sukari» kwa jumla, ingawa kipima-mgawanyiko huona sukrosi pekee na sukari iliyogeuzwa huihesabu kwa alama ya kinyume, yaani huiondoa.
06 · Vipimo jirani
Ndugu wa karibu zaidi ni digrii ya Brix — inayosoma sampuli ileile kupitia msongamano — na digrii ya Plato, iliyojengwa vivyo hivyo lakini kwa mchuzi wa bia. Mizani zote mbili hujibu swali «ni kiasi gani kwa jumla kimeyeyuka», ilhali mizani ya sukari hujibu swali «ni kiasi gani cha hicho ni sukrosi», na ndiyo maana kiwandani huwekwa pamoja siku zote.
sukrosi pekee
dutu kavu yote
usafi wa shehena
Miongoni mwa karatasi za Simetrium karibu yake zipo digrii Brix na digrii Plato, mizani ya kipima-msongamano °Bé / °Tw / °API, ambapo msongamano uleule husomwa kwa mtindo wa wanamafuta, nguvu ya kileo, ambako sukari huenda baada ya uchachu, na msongamano kwa kg/m³ kama msingi wa pamoja wa mizani hizi zote.
07 · Sehemu ya kihistoria
Kutoka mzunguko wa nuru hadi bei ya shehena
Jean-Baptiste Biot aligundua kwamba uso wa mgawanyiko wa nuru huzungushwa si na fuwele tu bali pia na myeyusho, na kwamba ukubwa wa mzunguko hukua pamoja na ukolezi. Maelezo ya kikemia hayakuwepo wakati huo, lakini ilibainika mara moja kwamba elimu-nuru yaweza kuchungulia ndani ya dutu bila kuiharibu sampuli, na hilo likaonekana muhimu kuliko nadharia yenyewe.
Karl Ventzke aliwaza kuigawa mizani si katika digrii za pembe bali moja kwa moja katika asilimia za sukari, akichukua mzunguko wa uzani fulani kuwa mia moja. Tangu hapo anayekitumia hakuhitaji tena kuhesabu wala kujua elimu-nuru: alisoma namba iliyoweza kuandikwa katika hati ya mizigo, na kiwanda cha sukari kikapata kifaa chake cha kwanza cha kweli cha kupima.
Clerget alifahamu kwamba mabadiliko ya alama wakati sukrosi inapovunjika si kizuizi bali chombo: sampuli ikipimwa kabla ya ugeuzaji na baada yake, tofauti ya mizunguko hutegemea sukrosi pekee, ilhali kila kingine katika myeyusho hujifuta chenyewe. Njia ya mgawanyiko maradufu iliufanya usomaji kuwa wa kuaminika kwa pigo moja, hata kwa shira zenye ukungu za kiwandani.
Mizani za kitaifa zilitofautiana karne nyingi katika tarakimu ya tatu, na Tume ya Kimataifa ya Njia Sawa za Uchambuzi wa Sukari iliziunganisha kuwa moja, ikifunga mia moja kwenye uzani wa kawaida na kwenye mstari wa kijani wa zebaki. Tangu hapo mkataba wa soko la sukari ghafi huandikwa katika digrii hizi, na nyongeza ya bei kwa sehemu ya kumi ya digrii ina maana ileile London na São Paulo.
Mizani ya sukari hulindwa na kwarutzi, si na sukari
Ingedhaniwa kwamba kipimo cha msingi cha mizani kama hii kingepaswa kuwa sukrosi yenyewe, lakini kwa jukumu hilo haifai kabisa: sukrosi huvuta maji kutoka hewani, hutia ukungu kwa mchanganyiko mdogo kabisa na hujivunja yenyewe, na myeyusho wake huishi siku chache zinazohesabika. Kwarutzi kinyume chake huuzungusha uso wa mgawanyiko wa nuru kwa nguvu ya muundo wake mwenyewe, hufanya hivyo miaka mingi bila kubadilika wala hauhitaji uzani au chupa; ndiyo maana vipima-sukari hukaguliwa kwa bamba la kwarutzi lililothibitishwa katika digrii za mizani ileile.
Basi yaonekana kwamba kiasi kilichoitwa kwa jina la sukari na kubuniwa kwa ajili ya biashara ya sukari kimefungwa kwenye madini, kwenye urefu wa wimbi na kwenye umbo la bomba; ilhali sukari yenyewe hutokea katika mnyororo huu mwishoni tu, pale kifaa kinapoitazama sampuli. Ni mpangilio huu hasa unaoifanya kuwa mizani ya makubaliano wala si kipeo cha maumbile: kinachozalishwa upya hapa si sukari bali makubaliano kati ya vifaa, na ndiyo maana ICUMSA haiandiki upya maumbile bali utaratibu.
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.