আপেক্ষিক গুরুত্ব

specific weight নিবন্ধের সাথে বিভ্রান্ত হবেন না।

আপেক্ষিক গুরুত্ব
সাধারণ প্রতীক	SG
এসআই একক	একক নেই
অন্যান্য রাশি হতে উৎপত্তি	$SG_{\text{true}}={\frac {\rho _{\text{sample}}}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}}$

আপেক্ষিক গুরুত্ব কোন বস্তুর ঘনত্ব এবং অন্য একটি প্রসঙ্গ বস্তুর ঘনত্বের অনুপাত অথবা কোন বস্তুর ভর এবং একই আয়তনের অন্য একটি প্রসঙ্গ বস্তুর ভরের অনুপাতকে বোঝায়। আপাত আপেক্ষিক গুরুত্ব হচ্ছে কোন বস্তুর ওজন এবং সমান আয়তনের অন্য একটি প্রসঙ্গ বস্তুর ওজনের অনুপাত। তরল পদার্থের ক্ষেত্রে প্রায় সব সময়ে প্রসঙ্গ বস্তু হিসেবে সবচেয়ে ভারী অবস্থার পানি (৪ °সে অথবা ৩৯.২ °ফা) এবং গ্যাসীয় পদার্থের ক্ষেত্রে কক্ষ তাপমাত্রার বাতাস নেয়া হয় (২০ °সে অথবা ৬৮ °ফা)। দুটি উপাদানের জন্যই তাপমাত্রা ও চাপ নির্দিষ্ট করা থাকতে হবে। প্রায় সব ক্ষেত্রেই চাপ হয় ১ atm (১০১.৩২৫ কিPa)।

ইউএস নেভি বোটওয়েনের একজন সহকারী জেপি-৫ জ্বালানির আপেক্ষিক গুরুত্ব পরীক্ষা করছেন

বিভিন্ন শিল্পের ক্ষেত্রে দুটি উপাদানরেই তাপমাত্রা ও চাপ ভিন্ন ভিন্ন হতে পারে। ব্রিটিশ বিয়ার তৈরিতে, উপরে সংজ্ঞায়িত আপেক্ষিক গুরুত্বকে ১০০০ দিয়ে গুণ করে ব্যবহার করা হয়। শিল্পক্ষেত্রে আপেক্ষিক গুরুত্ব সাধারণত বিভিন্ন উপাদানের দ্রবণের ঘনত্ব সম্পর্কে তথ্য সংগ্রহের জন্য ব্যবহৃত হয় যেমন ব্রাইন, হাইড্রোকার্বন,জমাটবিরোধী শিতলীকারক, চিনির দ্রবণ (সিরাপ, জুস, মধু, মদ) ও এসিড।

বিশদ বর্ণনা

দুটি ঘনত্বের অনুপাত হওয়ার কারণে আপেক্ষিক গুরুত্ব একটি এককহীন রাশি, যা পরিমাপের সময় ব্যবহৃত উপাদানগুলোর এককের উপর নির্ভর করে না। তাপমাত্রা ও চাপের সাথে আপেক্ষিক গুরুত্ব পরিবর্তিত হয়, তাই মূল উপাদান ও প্রসঙ্গ উপাদানের দুইটিই একই তাপমাত্রা ও চাপে থাকতে হবে নয়তো কোন আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে পরিবর্তন করে নিতে হবে। যেসব পদার্থের আপেক্ষিক গুরুত্ব ১ তারা ডুবন্ত অবস্থায় পানিতে ভাসে। আপেক্ষিক গুরুত্বের মান ১ এর বেশী হলে সেই উপাদান পানির চেয়ে ভারী, এবং তারা পৃষ্ঠটানের প্রভাব উপেক্ষা করে পানিতে ডুবে যায়। আর যে সব পদার্থের আপেক্ষিক গুরুত্বের মান ১ এর চেয়ে কম তারা পানির চেয়ে হালকা ও পানিতে ভাসে। বিভিন্ন বৈজ্ঞানিক কাজে কোন বস্তুর ভর এবং আয়তনের মধ্যকার সম্পর্ক ঘনত্বের (একক আয়তনের ভর) দ্বারা প্রকাশ করা হয়। শিল্পক্ষেত্রে প্রায়ই ঐতিহাসিক কারণে আপেক্ষিক গুরুত্বের ব্যাপক প্রয়োগ রয়েছে।

প্রকৃত আপেক্ষিক গুরুত্ব নিম্নোক্ত উপায়ে গানিতিকভাবে প্রকাশ করা যায়:

$SG_{\text{true}}={\frac {\rho _{\text{sample}}}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}}$

যেখানে, ρ_sample নমুনা বস্তুর ঘনত্ব ও ρ_H2O পানির ঘনত্ব.

আপাত আপেক্ষিক গুরুত্ব হচ্ছে সমান আয়তনের নমুনা বস্তু ও পানির বাতাসে ওজনের অনুপাত:

$SG_{\text{apparent}}={\frac {W_{\mathrm {A} ,{\text{sample}}}}{W_{\mathrm {A} ,\mathrm {H_{2}O} }}}$

যেখান্‌ W_A,sample বাতাসে নমুনা বস্তুর ওজন নির্দেশ করে এবং W_A,H2O বাতাসে সমআয়তন পানির ওজন।

প্রকৃত আপেক্ষিক গুরুত্ব বিভিন্ন ধর্ম থেকে নির্ণয় করা যায়:

$SG_{\text{true}}={\frac {\rho _{\text{sample}}}{\rho _{\mathrm {H_{2}O} }}}={\frac {\frac {m_{\text{sample}}}{V}}{\frac {m_{\mathrm {H_{2}O} }}{V}}}={\frac {m_{\text{sample}}}{m_{\mathrm {H_{2}O} }}}{\frac {g}{g}}={\frac {W_{\mathrm {V} ,{\text{sample}}}}{W_{\mathrm {V} ,\mathrm {H_{2}O} }}}$

যেখানে, g স্থানীয় মহাকর্ষীয় ত্বরণ, V নমুনা বস্তু ও পানির আয়তন (উভয়ের জন্য একই), ρ_sample নমুনা বস্তুর ঘনত্ব, ρ_H2O পানির ঘনত্ব এবং W_V দ্বারা শূন্যস্থানে নমুনা বস্তুর ওজন নির্দেশ করে।

পানির ঘনত্ব তাপমাত্রা ও চাপের পরিবর্তনের সাথে পরিবর্তিত হয় এবং তা নমুনা বস্তুর ঘনত্বের ক্ষেত্রেও ঘটে। ঘনত্ব বা ওজন নির্ণয়ের ক্ষেত্রে তাপমাত্রা ও চাপ উল্লেখ করা প্রয়োজন। প্রায় সকল ক্ষেত্রেই প্রমাণ বায়ুমণ্ডলীয় চাপে মান নেয়া হয় (১০১.৩২৫ কিলোপ্যাসকেল ± আবহাওয়ার পরিবর্তনের ফলে পার্থক্য)। কিন্তু যেহেতু অধিকাংশ ক্ষেত্রে আপেক্ষিক গুরুত্ব অসংকোচনীয় জলীয় দ্রবণ বা অন্যান্য অসংকোচনীয় পদার্থের জন্য পরিমাপ করা হয় (যেমন পেট্রোলিয়াম), তাই অন্তত আপাত আপেক্ষিক গুরুত্ব নির্ণয়ের ক্ষেত্রে চাপের পার্থক্যের জন্য ঘনত্বের তারতম্য উপেক্ষা করা যেতে পারে। প্রকৃত (শূন্যস্থানে) আপেক্ষিক গুরুত্ব পরিমাপের ক্ষেত্রে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ অবশ্যই পরিমাপ করা আবশ্যক (নিচে দেখুন)। (T_s/T_r) রাশি দ্বারা তাপমাত্রা প্রকাশ করা হয়, যেখানে T_s রাশি দ্বারা নমুনা বস্তুর ঘনত্ব নির্ণয়ের সময় তাপমাত্রা আর T_r রাশি দ্বারা প্রসঙ্গ বস্তুর(পানি) ঘনত্ব নির্ণয়ের সময়ের তাপমাত্রা। উদাহরণস্বরূপ, SG (২০°সে/৪°C) দ্বারা বোঝায় যে নমুনা বস্তুর ঘনত্ব ২০°সে তাপমাত্রায় আর পানির ঘনত্ব ৪°সে তাপমাত্রায় নির্ণয় করা হয়েছে। বিভিন্ন নমুনা ও তাপমাত্রার কথা মাথায় রেখে, আমরা দেখতে পারি যে, while SG_H2O (২০ °সে/২০ °সে) = ১.০০০ ০০০ হলেও, এটিও বাস্তব যে SG_H2O (২০ °সে/৪ °সে) = ^{0.৯৯৮২০৩}⁄_{0.৯৯৯৮৪০} = 0.৯৯৮৩৬৩ । এখানে, তাপমাত্রাকে প্রচলিত ITS-90 স্কেলে ও এই নিবন্ধে উল্লিখিত সকল ঘনত্ব এই স্কেলের উপর ভিত্তি করে নেয়া হয়েছে। পূর্বে ব্যবহৃত IPTS-68 স্কেলে, ২০°সে ও ৪°সে তাপমাত্রায় পানির ঘনত্ব যথাক্রমে 0.৯৯৮২০৭১ ও 0.৯৯৯৯৭২০, যাতে পানির ক্ষেত্রে SG (২০ °সে/৪ °সে) এর মান 0.৯৯৮২৩৪৩.

শিল্পক্ষেত্রে আপেক্ষিক গুরুত্বের প্রধান ব্যবহার হয় বিভিন্ন জলীয় দ্রবণের ঘনত্ব নির্ণয় করতে। যেহেতু ঘনত্ব "আপেক্ষিক গুরুত্ব বনাম ঘনত্ব" তালিকা থেকে নির্ণয় করা হয় তাই এতে সঠিক আপেক্ষিক গুরুত্বের মান ব্যবহার করা অত্যন্ত প্রয়োজনীয়। উদাহরণস্বরূপ, মদ শিল্পে ব্যবহৃত প্লেটো টেবিলে lists sucrose concentration by weight against true SG, and was originally (20 °C/4 °C) i.e. based on measurements of the density of sucrose solutions made at laboratory temperature (20 °C) but referenced to the density of water at 4 °C which is very close to the temperature at which water has its maximum density ρ_H2O equal to 999.972 kg/m³ in SI units (0.৯৯৯৯৭২g/cm³ in cgs units or 62.43 lb/cu ft in United States customary units). The ASBC table in use today in North America, while it is derived from the original Plato table is for apparent specific gravity measurements at (20 °C/20 °C) on the IPTS-68 scale where the density of water is 0.৯৯৮২০৭১g/cm³. In the sugar, soft drink, honey, fruit juice and related industries sucrose concentration by weight is taken from a table prepared by A. Brix which uses SG (17.5 °C/17.5 °C). As a final example, the British SG units are based on reference and sample temperatures of 60 °F and are thus (15.56 °C/15.56 °C).

Given the specific gravity of a substance, its actual density can be calculated by rearranging the above formula:

${\rho _{\text{substance}}}=SG\times \rho _{\mathrm {H_{2}O} }.$

Occasionally a reference substance other than water is specified (for example, air), in which case specific gravity means density relative to that reference.

পরিমাপ: আপাত ও প্রকৃত আপেক্ষিক গুরুত্ব

পিকনোমিটার

আপেক্ষিক গুরুত্ব কয়েকটি উপায়ে নির্ণয় করা যায়। নিম্নোক্ত পদ্ধতিতে পিকনোমিটার (Pycnometer) ব্যবহার করা হয়েছে। পিকনোমিটার হল একটি সাধারণ বোতল যাতে একটি নির্দিষ্ট V আয়তনের তরল পূর্ণ করা যায়, তবে এটি একেবারে যথাযথ হবে এমন নয়। কোন নিক্তির উপর স্থাপন করলে এটি এর উপর একটি বল প্রয়োগ করে।

$F_{\mathrm {b} }=g\left(m_{\mathrm {b} }-\rho _{\mathrm {a} }{\frac {m_{\mathrm {b} }}{\rho _{\mathrm {b} }}}\right)$

যেখানে m_b বোতলের ভর এবং g পরিমাপের স্থানের অভিকর্ষজ ত্বরণ, ρ_a আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে বাতাসের ঘনত্ব এবংρ_b বোতলের উপাদানের ঘনত্ব (সাধারণত কাঁচ)। শেষ রাশিটি থেকে কাঁচের বোতল দ্বারা প্রতিস্থাপিত বাতাসের ওজন নির্ণয় করে আর্কিমিডিসের নীতি অনুসারে বিয়োগ করতে হবে। The bottle is filled with air, but as that air displaces an equal amount of air the weight of that air is canceled by the weight of the air displaced. Now we fill the bottle with the reference fluid, for example pure water. The force exerted on the pan of the balance becomes:

$F_{\mathrm {w} }=g\left(m_{\mathrm {b} }-\rho _{\mathrm {a} }{\frac {m_{\mathrm {b} }}{\rho _{\mathrm {b} }}}+V\rho _{\mathrm {w} }-V\rho _{\mathrm {a} }\right).$

If we subtract the force measured on the empty bottle from this (or tare the balance before making the water measurement) we obtain.

$F_{\mathrm {w,n} }=gV(\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} })$

where the subscript n indicates that this force is net of the force of the empty bottle. The bottle is now emptied, thoroughly dried and refilled with the sample. The force, net of the empty bottle, is now:

$F_{\mathrm {s,n} }=gV(\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} })$

where ρ_s is the density of the sample. The ratio of the sample and water forces is:

$SG_{\mathrm {A} }={\frac {gV(\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} })}{gV(\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} })}}={\frac {\rho _{\mathrm {s} }-\rho _{\mathrm {a} }}{\rho _{\mathrm {w} }-\rho _{\mathrm {a} }}}.$

This is called the Apparent Specific Gravity, denoted by subscript A, because it is what we would obtain if we took the ratio of net weighings in air from an analytical balance or used a hydrometer (the stem displaces air). Note that the result does not depend on the calibration of the balance. The only requirement on it is that it read linearly with force. Nor does SG_A depend on the actual volume of the pycnometer.

Further manipulation and finally substitution of SG_V, the true specific gravity (the subscript V is used because this is often referred to as the specific gravity in vacuo), for ρ_s/ρ_w gives the relationship between apparent and true specific gravity.

$SG_{\mathrm {A} }={\frac {{\frac {\rho _{\mathrm {s} }}{\rho _{\mathrm {w} }}}-{\frac {\rho _{\mathrm {a} }}{\rho _{\mathrm {w} }}}}{1-{\frac {\rho _{\mathrm {a} }}{\rho _{\mathrm {w} }}}}}={\frac {SG_{\mathrm {V} }-{\frac {\rho _{\mathrm {a} }}{\rho _{\mathrm {w} }}}}{1-{\frac {\rho _{\mathrm {a} }}{\rho _{\mathrm {w} }}}}}$

In the usual case we will have measured weights and want the true specific gravity. This is found from

$SG_{\mathrm {V} }=SG_{\mathrm {A} }-{\frac {\rho _{\mathrm {a} }}{\rho _{\mathrm {w} }}}\left(SG_{\mathrm {A} }-1\right).$

Since the density of dry air at 101.325 kPa at 20 °C is 0.০০১২০৫g/cm³ and that of water is 0.৯৯৮২০৩g/cm³ the difference between true and apparent specific gravities for a substance with specific gravity (20 °C/20 °C) of about 1.100 would be 0.০০০১২০. Where the specific gravity of the sample is close to that of water (for example dilute ethanol solutions) the correction is even smaller.

Digital density meters

Hydrostatic pressure-based instruments 

This technology relies upon Pascal's Principle which states that the pressure difference between two points within a vertical column of fluid is dependent upon the vertical distance between the two points, the density of the fluid and the gravitational force. This technology is often used for tank gauging applications as a convenient means of liquid level and density measure.

Vibrating element transducers 

This type of instrument requires a vibrating element to be placed in contact with the fluid of interest. The resonant frequency of the element is measured and is related to the density of the fluid by a characterization that is dependent upon the design of the element. In modern laboratories precise measurements of specific gravity are made using oscillating U-tube meters. These are capable of measurement to 5 to 6 places beyond the decimal point and are used in the brewing, distilling, pharmaceutical, petroleum and other industries. The instruments measure the actual mass of fluid contained in a fixed volume at temperatures between 0 and 80 °C but as they are microprocessor based can calculate apparent or true specific gravity and contain tables relating these to the strengths of common acids, sugar solutions, etc. The vibrating fork immersion probe is another good example of this technology. This technology also includes many coriolis-type mass flow meters which are widely used in chemical and petroleum industry for high accuracy mass flow measurement and can be configured to also output density information based on the resonant frequency of the vibrating flow tubes.

Ultrasonic transducer 

Ultrasonic waves are passed from a source, through the fluid of interest, and into a detector which measures the acoustic spectroscopy of the waves. Fluid properties such as density and viscosity can be inferred from the spectrum.

Radiation-based gauge 

Radiation is passed from a source, through the fluid of interest, and into a scintillation detector, or counter. As the fluid density increases, the detected radiation "counts" will decrease. The source is typically the radioactive isotope cesium-137, with a half-life of about 30 years. A key advantage for this technology is that the instrument is not required to be in contact with the fluid – typically the source and detector are mounted on the outside of tanks or piping. .

Buoyant force transducer 

The buoyancy force produced by a float in a homogeneous liquid is equal to the weight of the liquid that is displaced by the float. Since buoyancy force is linear with respect to the density of the liquid within which the float is submerged, the measure of the buoyancy force yields a measure of the density of the liquid. One commercially available unit claims the instrument is capable of measuring specific gravity with an accuracy of ±0.005 SG units. The submersible probe head contains a mathematically characterized spring-float system. When the head is immersed vertically in the liquid, the float moves vertically and the position of the float controls the position of a permanent magnet whose displacement is sensed by a concentric array of Hall-effect linear displacement sensors. The output signals of the sensors are mixed in a dedicated electronics module that provides an output voltage whose magnitude is a direct linear measure of the quantity to be measured.

Inline continuous measurement 

Slurry is weighed as it travels through the metered section of pipe using a patented, high resolution load cell. This section of pipe is of optimal length such that a truly representative mass of the slurry may be determined. This representative mass is then interrogated by the load cell 110 times per second to ensure accurate and repeatable measurement of the slurry.

উদাহরণ

• হিলিয়াম গ্যাসের ঘনত্ব ০.১৬৪ গ্রাম/লিটার; এর ঘনত্ব বাতাসের ০.১৩৯ গুণ।
• বাতাসের ঘনত্ব ১.১৮ গ্রাম/লিটার।

উপাদান	আপেক্ষিক গুরুত্ব
বালসা কাঠ	০.২
ওক কাঠ	০.৭৫
ইথানল	০.৭৮
জলপাই তেল	০.৯১
সোডিয়াম	০.৯৭
পানি	১.০
ম্যাগনেসিয়াম	১.৪৩
আয়রন উড	১.৫
গ্রাফাইট	১.৯-২.৩
খাবার লবণ	২.১৭
অ্যালুমিনিয়াম	২.৭
সিমেন্ট	৩.১৫
দস্তা	৭.১
টিন	৭.২৯
লোহা	৭.৮৭
নিকেল	৮.২৭
তামা	৮.৯৬
বিসমাথ	৯.৮২
রূপা	১০.৫
সীসা	১১.৩৫
পারদ	১৩.৫৬
সোনা	১৯.৩
ক্ষয়িত ইউরেনিয়াম	১৯.১
প্লাটিনাম	২১.৪৫
অসমিয়াম	২২.৫৯

• মূত্রের স্বাভাবিক আপেক্ষিক গুরুত্ব ১.০০৩ থেকে ১.০৩৫ এর মধ্যে।
• রক্তের স্বাভাবিক আপেক্ষিক গুরুত্ব প্রায় ১.০৬০।
• ভদকা ৮০% প্রুফ (৪০% v/v) এর আপেক্ষিক গুরুত্ব ০.৯৪৯৮।

আরও দেখুন

• API gravity
• Baumé scale
• প্লবতা
• Fluid mechanics
• Gravity (beer)
• Hydrometer
• Jolly balance
• Pycnometer
• Plato scale