દાબમાપકો

દાબમાપકો (instruments for measuring pressure) : દબાણ માપવાનાં સાધનો. દાબમાપકો સામાન્યત: બે પ્રકારનાં હોય છે : (1) પ્રવાહી દાબમાપક (liquid pressure gauge), (2) વાતાવરણ દાબમાપક (atmospheric pressure gauge).

(1) પ્રવાહી દાબમાપક : પ્રવાહીનું દબાણ માપવા માટે સામાન્ય રીતે પ્રવાહી મૅનોમીટર (water manometer)નો ઉપયોગ થાય છે. તેની રચનામાં અંગ્રેજી U આકારમાં વાળેલી કાચની ટ્યૂબ હોય છે, જેનો એક ભુજ બીજા કરતાં લાંબો રાખવામાં આવેલોં હોય છે. તેમાં પાણીને નિશ્ચિત ઊંચાઈ સુધી ભરવામાં આવે છે. કાચની નળીના બંને ભુજ ખુલ્લા હોવાથી પાણીના બંને સ્તંભ વાતાવરણ દબાણે અને સમાન ઊંચાઈએ હોય છે. પરંતુ નળીના એક ખુલ્લા છેડે બાહ્ય દબાણ લાગુ પાડતાં તે સ્તંભની ઊંચાઈ ઘટે છે અને બીજા સ્તંભની ઊંચાઈ તેને અનુરૂપ વધે છે. ઊંચાઈના આ તફાવતના આધારે બાહ્ય દબાણ શોધી શકાય છે.

દા.ત., આકૃતિ(1) માં દર્શાવ્યા મુજબ બાહ્યદબાણ એ 12.7 સેમી. જેટલા પાણીના સ્તંભથી ઉદભવતા દબાણ જેટલું હોય છે, જે P= hρg (જ્યાં ρને પાણીની ઘનતા અને g ગુરુત્વપ્રવેગ દર્શાવે છે)ના આધારે નક્કી કરી શકાય છે. પ્રવાહી મૅનોમીટરની મદદથી સમાન ઘનતાવાળા પ્રવાહીમાં જુદી જુદી ઊંચાઈએ તથા, જુદી જુદી ઘનતા ધરાવતા પ્રવાહીમાં એકસરખી ઊંચાઈએ, દબાણ માપી શકાય છે. આ જ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરી કોઈ પણ તરલનું દબાણ માપી શકાય છે.

(2) વાતાવરણ દાબમાપ : વાતાવરણનું દબાણ માપવા માટે જુદાં જુદાં સાધનો ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે :

(1) સાદું બૅરોમીટર (simple barometer) : વાતાવરણનું દબાણ માપવા માટેનું સાદામાં સાદું સાધન સાદું બૅરોમીટર છે. તેની રચનામાં આશરે 92 સેમી. લંબાઈની એક બાજુથી બંધ એવી જાડા કાચની નળીમાં શુદ્ધ પારો ટોચ સુધી ભરવામાં આવે છે.

ત્યારબાદ નળીના ઉપરના ખુલ્લા છેડા પર આંગળી રાખી તેને પારા ભરેલા પાત્રમાં ઊંધી કરવામાં આવે છે. આમ કરવાથી નળીમાંનો પારો આકૃતિ 2 માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે B ઊંચાઈએ નીચે ઊતરે છે અને નળીના ઉપરના વિભાગમાં ટોરિસેલિન શૂન્યાવકાશ રચાય છે. આ સ્થિતિમાં Bથી પાત્રમાંના પારાના સ્તર સુધીની ઊંચાઈ માપવામાં આવે છે જે વાતાવરણના દબાણનું મૂલ્ય દર્શાવે છે.

વાતાવરણના દબાણમાં થતા ફેરફારનું માપન કરવા માટે આકૃતિ 2માં દર્શાવ્યા મુજબની ગોઠવણી કરી, હવાશોષક પંપ ચાલુ કરતાં બૅરોમીટરની નળીમાં પારો ઝડપથી નીચે ઊતરતો જોવા મળે છે જે વાતાવરણના દબાણમાં થતો ઘટાડો સૂચવે છે. હવાપૂરક પંપ વડે ઉપરનો પ્રયોગ કરતાં પારાની ઊંચાઈમાં વધારો જોવા મળે છે જે વાતાવરણના દબાણમાં થતો વધારો સૂચવે છે.

(2) પ્રમાણભૂત બૅરોમીટર (standard barometer) અથવા ફોર્ટિન બૅરોમીટર (Fortin baromerer) : સાદા બૅરોમીટરમાં ટોરિસેલિન શૂન્યાવકાશવાળા વિભાગમાં હવાના પરપોટા અથવા ભેજના કારણે માપનમાં ઉદભવતી ત્રુટિઓના નિવારણ માટે ફોર્ટિન બૅરોમીટરનો ઉપયોગ થાય છે. તેની રચના સાદા બૅરોમીટર જેવી જ હોય છે. તેમાં પાત્ર તરીકે ચામડાની કોથળી લેવામાં આવે છે, જેના તળિયાની ઊંચાઈ, સ્ક્રૂ Sની મદદથી વધારી કે ઘટાડી શકાય છે.

બૅરોમીટરના સાધનના આવરણ પર હાથીદાંતની પિન સ્કેલના શૂન્યની ગોઠવણી કરવા માટે રાખેલી હોય છે. અવલોકન લેતાં પહેલાં ચામડાની બૅગની નીચેના સ્ક્રૂ Sને એવી રીતે ફેરવવામાં આવે છે કે જેથી બૅગમાં ભરેલા પારાની સપાટી હાથીદાંતની પિનને સ્પર્શે. જોકે આ સ્થિતિમાં (આકૃતિ 4) બૅરોમીટરની નળીમાં પારાની સપાટી શૂન્ય કરતાં ઉપર 70થી 81 સેમી.ની ઊંચાઈએ હોય છે, કારણ કે પારાની સપાટી પર વાતાવરણનું દબાણ લાગતું હોવાથી સપાટી 70 સેમી.થી નીચે અને 81 સેમી.થી ઉપર જઈ શકતી નથી.

સામાન્ય રીતે બૅરોમીટરનો સ્કેલ ઇંચ તથા સેમી. બંનેમાં અંકિત કરેલો હોય છે અને તેની સાથે વર્નિયર સ્કેલ જોડેલો હોય છે. તેના વડે બે દશાંશચિહન સુધીની ચોકસાઈ સાથે અવલોકન લઈ શકાય છે. જ્યારે બૅરોમીટરની નળીમાં પારાની સપાટીની ઊંચાઈ બરાબર 76 સેમી. થાય ત્યારે તે વખતના વાતાવરણના દબાણને સામાન્ય દબાણ કહે છે.

(3) એનેરોઇડ બૅરોમીટર (Aneriod barometer) : આ પ્રકારના બૅરોમીટરમાં યાંત્રિક વિરૂપણના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેમાં કોઈ પણ પ્રકારનું પ્રવાહી ભરવામાં આવતું નથી અને તે ફોર્ટિન બૅરોમીટરની સરખામણીએ ઓછી ચોકસાઈ ધરાવે છે. અંશત: શૂન્યાવકાશ કરેલ ધાતુની ડબ્બી Aના મથાળાને સંકેન્દ્રિત વલયોના સ્વરૂપમાં સળ પાડેલી (corrugated) ડાયાફ્રામ જેવી રચના હોય છે. મથાળાની નીચે સ્પ્રિંગ રાખેલી હોય છે. વાતાવરણના દબાણના ફેરફારની સાથે ડબ્બાનું મથાળું, કેન્દ્ર આગળથી અંદરની તરફ ધકેલાય છે અથવા બહારની તરફ આવે છે અને આ ફેરફારને જુદા જુદા ઉચ્ચાલક(lever)ની મદદથી વિવર્ધિત કરીને અંકિત કરેલા સ્કેલ ઉપર, ઉચ્ચાલક સાથે જોડાયેલા દર્શકની મદદથી દબાણ નોંધી શકાય છે. એનેરૉઇડ બૅરોમીટરના સ્કેલને પ્રમાણભૂત બૅરોમીટર દ્વારા ચકાસીને અંકિત કરેલો હોય છે.

(4) અતિ નીચા દાબમાપક અથવા મેક–લૉઇડ દબાણમાપક : અતિ નીચા દબાણના માપન માટે મેક-લૉઇડ દબાણમાપકનો ઉપયોગ થાય છે. આ સાધનમાં બૉઇલના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ થાય છે. તેની મદદથી 10-4 મિમી. અથવા તેનાથી નીચું દબાણ માપી શકાય છે.

(5) અન્ય દાબમાપકો : વાતાવરણના દબાણથી જૂજ દબાણનો તફાવત ધરાવતા પ્રવાહી કે વાયુનું દબાણ વૉટર મૅનોમીટરની મદદથી  સહેલાઈથી માપી શકાય છે. પરંતુ અમુક કિસ્સાઓમાં વાતાવરણના દબાણથી ખૂબ જ વધારે દબાણ ધરાવતા પ્રવાહી કે વાયુનું દબાણ વૉટર મૅનોમીટરની મદદથી માપી શકાતું નથી; દા. ત., ઘરગથ્થુ પાણીના વિતરણમાં પાણીનું દબાણ માપવા માટે મર્ક્યૂરી-હાઈપ્રેશર ગેજનો ઉપયોગ થાય છે.

તેની રચનામાં મૅનોમીટરની નળીના બંધ છેડામાં હવા ભરી તેના નીચેના ભાગમાં પારો  ભરેલ હોય છે. મૅનોમીટરના ખુલ્લા છેડા આગળના પારાના સ્તંભ પર વધારાનું બાહ્ય દબાણ લાગુ પાડવામાં આવે ત્યારે બૉઇલના નિયમ અનુસાર બંધ છેડાની હવાનું સંકોચન થાય છે અને નળીના બંધ છેડાની બાજુના પારાના સ્તંભની ઊંચાઈમાં ફેરફાર થાય છે, જે અંકિત કરેલા સ્કેલના આધારે વાતાવરણના દબાણના સંદર્ભમાં થતા ફેરફારના રૂપમાં નોંધી શકાય છે (આકૃતિ 6).

બીજા પ્રકારનો કિસ્સો કે જેમાં વાતાવરણના દબાણથી નીચા દબાણનું માપન કરવાનું હોય છે, તેમાં વૅક્યૂમ ગેજનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે (આકૃતિ 7). U-આકારની ટ્યૂબના લાંબા બંધ છેડાને પારાથી સંપૂર્ણપણે ભરી, નળીના ખુલ્લા છેડા સાથે નીચું દબાણ ધરાવતા સાધનને જોડતાં બંધ છેડામાંના પારાની સપાટીની ઊંચાઈમાં ઘટાડો થાય છે અને ત્યાં શૂન્યાવકાશ સર્જાય છે. નળીના બંને છેડામાંની પારાની સપાટીની ઊંચાઈના તફાવત પરથી નીચા દબાણનું માપન કરી શકાય છે.

રશ્મિ ન. દવે