दाब व दाबमापन : दाब म्हणजे प्रती एकक क्षेत्रफळावर पडणारी प्रेरणा. वातावरणीय दाब म्हणजे पृथ्वीवरील विशिष्ट ठिकाणी व वेळी असलेला हवेच्या स्तंभाचा दाब होय. हा दाब ते ठिकाण समुद्रसपाटीपासून किती उंच किंवा किती खाली आहे यावर तसेच तेथील तापमान, हवेची आर्द्रता वगैरे बदलत्या हवामान घटकांवर अवलंबून असतो. प्रमाणित दाब म्हणजे १०,१३,२५० डाइन प्रती चौ. सेंमी. एवढा मानण्यात आलेला आहे. हाच दाब ०° से. तापमानास ७६० मिमी. उंचीच्या पाऱ्याच्या स्तंभाच्या दाबाएवढा असतो. दाबाची निरनिराळी एकके पुढीलप्रमाणे आहेत : (१) किग्रॅ./सेंमी., (२) न्यूटन/मी., (३) पाऱ्याची मिमी. मधील उंची (याला टॉर असेही म्हणतात), (४) पाण्याची सेंमी. मधील उंची, (५) बार (= १० डाइन/सेंमी.). बार हे एकक ७५·००७ सेंमी. उंचीच्या पाऱ्याच्या स्तंभाच्या दाबाबरोबर (० से. तापमान व ४५ अक्षांश) आहे. वातावरणीय दाब मोजण्यासाठी मिलिबार (= १०-३ बार) हे एकक अधिक सोयीस्कर आहे. अमेरिकन व्हॅक्यूम सोसायटी या संस्थेने ‘टॉर’ हेच एकक दाब मोजण्यासाठी वापरावे अशी शिफारस केलेली आहे. १५·५° से. तापमान आणि १,१३० किग्रॅ./सेंमी.पाण्याची घनता धरल्यास वरील निरनिराळ्या एककांची किग्रॅ./सेंमी. या एककातील मूल्ये खाली दिली आहेत.

                       एकक

किग्रॅ./सेंमी.

१ मिमी. (पारा) किंवा १ टॉर

१ सेंमी (पाणी)

१ बार

०·००१३५५७

०·०००९९९०२

१·०१९८

दाबमूल्याच्या कक्षांनुसार अतिउच्च, उच्च वगैरे दाबाचे प्रकार पुढीलप्रमाणे मानले जातात (आकडे प्रमाणित दाबातील आहेत) : अतिउच्च –३०० ते ६,००० किंवा त्याहून अधिक उच्च –३० ते ३०० मध्यम –३ ते ३० नीच –० ते ३.

सापेक्ष दाब व निरपेक्ष दाब : दाबाचे मान दोन प्रकारे दिले जाते, त्यांपैकी एकाला निरपेक्ष दाब म्हणतात. निरपेक्ष दाब म्हणजे निर्वात संचातील खराखुरा एकूण दाब. निर्वात संचातील दाब हा नेहमी निरपेक्ष दाब या स्वरूपात दिला जातो. सापेक्ष दाब म्हणजे विशिष्ट पात्रातील निरपेक्ष दाब व वातावरणीय दाब यांच्यामधील फरक. व्यवहारात दाब बहुश: याच स्वरूपात देतात. उदा., मोटारीच्या चाकातील दाब हा सापेक्ष दाब असतो. प्रयोगशाळेत अनेक भौतिक, रासायनिक आणि जैव प्रक्रिया दाबावर अवलंबून असतात. वैद्यकशास्त्रात नेत्रगोलातील द्रवाचा दाब, रक्तदाब यांवरून रोगनिदान करता येते. औद्योगिक क्षेत्रात अनेक ठिकाणी दाबाचे मापन व नियंत्रण करणे जरूर असते. यामुळे दाबमापन हे फार महत्त्वाचे आहे. खाली वर्णन केलेल्या दाबमापकांपैकी काही दाबमापकांच्या [उदा., यू–नलिका दाबमापक, मॅकलाउड दाबमापक, नूडसेन (क्‍नूस्‍न) दाबमापक] साहाय्याने निरपेक्ष दाबमापन करता येते व त्यांच्या साह्याने बाकीच्या दाबमापकांचे प्रमाणीकरण (मापपट्टीवरील वा तबकडीवरील अंश म्हणजे मूल्ये दर्शविणारे भाग निश्चित करणे) करता येते.

दाबमापन : दाब ही मूलभूत राशी नाही. तिचे दाब याच स्वरूपात प्रत्यक्ष मापन करता येत नाही पण योग्य त्या साधनाच्या साहाय्याने दाबाचे रूपांतर इतर भौतिक राशींत (उदा., प्रेरणा, द्रवाच्या स्तंभाची उंची, विद्युत् राेध, विद्युत् वर्चस्–म्हणजे पातळी–वगैरे ) सहज करता येते. मग या दुसऱ्या राशीचे मापन करून दाबाचे अप्रत्यक्ष मापन करण्यात येते.

मापन करण्याच्या दाबाच्या मूल्यानुसार वेगवेगळ्या तत्त्वांवर आधारलेले दाबमापक वापरले जातात. याकरिता वापरलेली तत्त्वे व दाबमापकांचे प्रकार यांची कल्पना कोष्टकावरून येईल. कोष्टकात दर्शविलेल्या क्रमांकाप्रमाणेच दाबमापकांची कार्यवर्णने पुढे दिली आहेत. आ. १ मध्ये दाबाच्या निरनिराळ्या कक्षांकरिता वापरण्यात येणाऱ्या काही दाबमापकांची नावे दर्शविली आहेत. वातावरणविज्ञानात वातावरणीय दाब मोजण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या दाबमापकांचे विस्तृत वर्णन ‘वातावरणीय दाबमापक’ या नोंदीत केलेले आहे. प्रस्तुत नोंदीत या दाबमापकांचे फक्त उल्लेख केलेले आहेत.


 दाबमापनाची तत्त्वे व ती ज्या दाबमापकांत वापरलेली आहेत त्यांची नावे

वापरलेले तत्त्व

दाबमापकाचे नाव

वायूच्या दाबाचे द्रवस्तंभाच्या

दाबाबरोबर संतुलन

टोरिचेल्ली वायुदाबमापक

यू–नलिका दाबमापक

टाकी पद्धतीचा दाबमापक

तिरक्या नळीचा दाबमापक

वायुदाबाचे यांत्रिक दाबाबरोबर

संतुलन

बूरदाँ दाबमापक

पटल दाबमापक

भाता दाबमापक

ऊर्जापरिवर्तकी वायुदाबमापक

दाबविद्युत् वायुदाबमापक

धारित्र पद्धतीचा दाबमापक

रोधीय वायुदाबमापक

वायूच्या दाबानुसार त्याच्या

श्यानतेत बदल

क्वॉर्ट्‌झ धाग्याचा दाबमापक

वायूच्या ऊष्मीय संवाहकतेत

बदल

पिरानी दाबमापक

तपयुग्म दाबमापक

वायूच्या आयनीकरणात बदल

आयनीकरण दाबमापक

पेनींग दाबमापक

वायूचे संकोचन

मॅकलाउड दाबमापक

तापमानानुसार वायुकणांच्या

संवेगात बदल

नूडसेन दाबमापक

वायुदाबाचे दट्ट्यावरील यांत्रिक

दाबाबरोबर संतुलन

परिवर्तनीय रोध दाबमापक

मुक्त दट्‌ट्या उच्च दाबमापक

 [कोष्टकातील विविध संज्ञांचे स्पष्टीकरण त्या त्या दाबमापकाच्या कार्यवर्णनात पुढे दिलेली आहे].


आ.१.दाबाच्या निरनिराळ्या कक्षांकरिता वापरण्यात येणारे दाबमापक [ अखंड रेषा दाबमापकाच्या सामान्य कक्षा दर्शवितात व खंडित रेषा विशेष परिस्थितीत मोजता येणे शक्य असलेल्या विस्तारित कक्षा दर्शवितात निर्वाताकरिता वापरण्यात येणाऱ्या दाबमापकांसंबंधीच्या विशेष परिस्थितीच्या वर्णनाकरिता ‘निर्वात’ ही नोंद पहावी].

आ (२) यू-नलिकेचा दाबमापक (१) यू-नलिका, (२) मोजपट्टी

(१) टोरिचेल्ली वायुदाबमापक : हे सर्वांच्या माहितीचे व एव्हांजेलिस्ता टोरिचेल्ली (१६०८–४७) या इटालियन भौतिकीविज्ञांनी प्रथम योजलेले ऐतिहासिक दृष्ट्या महत्त्वाचे असे उपकरण आहे. यामध्ये ७६ सेंमी. पेक्षा लांब असलेली व एका बाजूस बंद केलेली काचेची नळी पाऱ्याने भरून ती पाऱ्यानेच भरलेल्या भांड्यात उलटी केली जाते. हवेच्या दाबामुळे समुद्रसपाटीजवळ नळीत पाऱ्याचा ७६ सेंमी. उंचीचा स्तंभ मिळतो आणि त्यावर निर्वात भाग मिळतो [→ वातावरणीय दाबमापक].

खाली वर्णन केलेल्या काचेच्या नलिका दाबमापकांचा उपयोग दोन भांड्यांतील दाबांतील फरक मोजण्यासाठी होतो. या प्रकारच्या दाबमापकांचे यू–नलिकेचा, टाकी पद्धतीचा व तिरप्या नळीचा असे तीन प्रकार आहेत.

(२) यू–नलिकेचा दाबमापक : एका काचेच्या, इंग्रजी यू (U) आकाराच्या नलिकेच्या खालच्या सु. अर्ध्या भागात एखादा द्रव भरतात व ज्या दोन भांड्यांतील दाबांमधील फरक मोजावयाचा असेल त्यांना यू–नलिकेचे दोन फाटे जोडतात (आ. २) दोन फाट्यांमधील द्रवाच्या पातळीची उंची मोजण्यासाठी त्यांच्या दरम्यान एक मोजपट्टी उभी बसविलेली असते. मोजला जाणारा दाबांतील फरक हा या दाबमापकात वापरलेल्या द्रवाचे विशिष्ट गुरुत्व (किंवा घनता) व यू–नलिकेतील द्रवाच्या दोन बाजूंच्या पातळीच्या उंचीतील फरक यांच्या सम प्रमाणात असतो परंतु नलिकेच्या व्यासावर तो मुळीच अवलंबून नसतो. दाबांतील फरक जास्त असतील, तर ते मोजणाऱ्या दाबमापकात पाऱ्यासारखा जास्त विशिष्ट गुरुत्व असलेल्या द्रवाचा उपयोग करतात, तर दाबांतील सूक्ष्म फरक मोजण्यासाठी तेल किंवा पाणी यासारख्या हलक्या द्रवाचा वापर केला जातो.


 आ. ३. टाकी पद्धतीचा दाबमापक : (१) टाकी, (२) पंखी नट, (३) मोजपट्टी, (४) जास्त दाब, (५) कमी दाब.(३) टाकी पद्धतीचा दाबमापक : (आ. ३). या पद्धतीच्या दाबमापकाचे तत्त्व यू–नलिकेच्या दाबमापकाप्रमाणेच आहे परंतु येथे केलेला मुख्य फरक म्हणजे यू–नलिकेच्या एका बाजूचा व्यास इतका मोठा असतो की, ती बाजू म्हणजे एक छोटीशी टाकीच बनते. या टाकीचा व्यास दुसऱ्या बाजूच्या नळीच्या व्यासाच्या २० ते २२ पट मोठा असतो. टाकीचा व्यास फार मोठा असल्याने त्यातील द्रवाच्या पातळीच्या उंचीत फारसा फरक होत नाही. टाकी व उभी नळी यांच्या दरम्यान बसविलेली मोजपट्टी थोडीफार वरखाली करता येते व कोणत्याही मापनाच्या वेळी एका पंखी नटाच्या साहाय्याने ती अशा तऱ्हेने पक्की केली जाते की, तिच्यावरील शून्याचा आकडा हा टाकीतील द्रवाच्या बरोबर समपातळीत येतो.

अशा तऱ्हेने उभ्या नळीतील द्रवाच्या पातळीच्या उंचीवरून एकदम दोन बाजूंच्या दाबांमधील फरक मिळतो. हीच या पद्धतीच्या दाबमापकातील मुख्य सोय होय. नेहमीचा (टोरिचेल्ली) पारायुक्त वायुदाबमापक हा याच प्रकारात मोडतो.

आ. ४. तिरक्या नळीचा दाबमापक : (१) जास्त दाब, (२) कमी दाब.

(४) तिरक्या नळीचा दाबमापक : हा दाबमापक दाबांतील सूक्ष्म फरक (म्हणजे पाण्याच्या सु. २५ सेंमी. उंचीपेक्षा कमी) मोजण्यासाठी वापरतात. टाकी पद्धतीच्या दाबमापकात थोडा फरक करून तो बनविला आहे, असे म्हटले तरी चालेल (आ. ४). त्याच्या एका बाजूला मोठ्या व्यासाची टाकी असून, दुसऱ्या बाजूने नळी सरळ उभी न ठेवता काहीशी तिरकी ठेवलेली असते आणि त्या नळीवरच मोजपट्टी लावलेली असते (किंवा नळीवरच खोदलेली असते). ही तिरकी नळी उदग्राशी (उभ्या दिशेशी) जितका जास्त मोठा कोन करते, तितक्या प्रमाणात जास्त सूक्ष्म दाबाच्या फरकाचे मापन करता येते. नळी तिरकी ठेवल्याने परिणामत: आतील द्रवाच्या स्तंभाची लांबी वाढते आणि त्यामुळे या पद्धतीच्या दाबमापकाच्या साहाय्याने सूक्ष्मतर दाबफरक मोजणे शक्य होते.

काचेच्या नलिकांचे हे दाबमापक दाबाचे बिनचूक मापन करतात परंतु त्यांच्या साहाय्याने दाबातील चढउतारांची स्वयंचलित पद्धतीने नोंद करणे शक्य होत नाही. यू–नलिका व टाकी पद्धतीचे दाबमापक पाण्याच्या सु. १·५ मिमी. उंचीच्या स्तंभाच्या दाबाइतपत दाबाचे बिनचूक मापन करू शकतात, तर तिरक्या नळीच्या दाबमापकांच्या साहाय्याने त्याच्याही १/५ इतके सूक्ष्म दाबफरक मोजता येतात. मात्र याबाबत एक गोष्ट लक्षात ठेवणे जरूर आहे ती अशी की, या पद्धतीच्या दाबमापकाच्या साहाय्याने जो दाब मोजला जातो, त्याचा बिनचूकपणा हा प्रयोग करण्याचे कौशल्य, तसेच दाबमापकाच्या नलिका व द्रव हे चांगले स्वच्छ असण्यावर अवलंबून असतो. नलिका दाबमापकात पारा वापरला असता त्याच्या साहाय्याने एक टॉरपर्यंत दाबमापन करता येते. तेल वापरले असता ही संवेदनक्षमता १०–१५ पटींनी वाढते. तिरकी नळी वापरून यामध्ये ५ पटींनी वाढ होते.

(५) बूरदाँ दाबमापक : या बहुगुणी दाबमापकाचे तत्त्व यूजिन बूरदाँ या फ्रेंच संशोधकांनी १८४७ मध्ये शोधून काढले. हा मापकदणकट असूनही चांगला संवेदनशील आणि बिनचूक असतो. त्याची किंमतही कमी असते. अतिउच्‍च दाबापासून तो काही टॉर दाबापर्यंत दाब मोजणारे बूरदाँ दाबमापक बनविता येतात. म्हणून या पद्धतीचे दाबमापक मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. पेट्रोल पंपावर मोटारच्या चाकातील हवेचा दाब मोजण्यासाठी बूरदाँ दाबमापकच वापरला जातो.

या उपकरणातील दाबाला संवेदनशील असा मुख्य भाग म्हणजे धातूची एक वक्र किंवा पीळ दिलेली नळी होय. या नळीचा काटछेद लंबगोलाकृती असतो. तिचे एक टोक हवाबंद केलेले असून दुसरे उघडे टोक ज्या पात्रातील दाब मोजावयाचा त्याला जोडतात. उघडे टोक एके ठिकाणी पक्के बसविलेले असून बंद टोक मुक्त असते. या नळीचा विशेष गुण म्हणजे तिच्या आतील दाब वाढल्यास नळी सरळ होऊ लागते. उलट, आतील दाब कमी झाल्यास नळी जास्त वाकते. म्हणजे दाबाच्या बदलानुसार नळीची वक्रता बदलते आणि त्यानुसार नळीच्या मुक्त टोकाचे विस्थापन होते. तरफा व दातेरी चक्राच्या साहाय्याने मुक्त टोक एका दर्शक काट्याला वर्तुळाकृती मोजपट्टीवर फिरविते. मोजपट्टीचे प्रमाणीकरण दुसऱ्या निरपेक्ष दाबमापकाशी (उदा., नलिकादाबमापकाशी) तुलना करून केले जाते.


 आ. ५. बूरदाँ दाबमापक : (१) C आकाराची बूरदाँ नळी, (२) बंद टोक, (३) उघडे टोक, (४) तरफा, (५) दातेरी चक्रे, (६) दर्शक काटा, (७) मोजपट्टी.सामान्यत: बूरदाँ नळीचा आकार C या इंग्रजी अक्षरासारखा असतो परंतु दाबाचे स्वयंचलित नियंत्रण करणाऱ्या किंवा नोंद करून ठेवणाऱ्या उपकरणात नळी सर्पिलाकार किंवा मळसूत्राकार असते. उच्‍च दाबमापकातही याच आकाराच्या नळ्या वापरतात. नळ्या सामान्यत: तांब्याच्या किंवा निकेल व लोह यांच्या मिश्रधातूच्या करतात परंतु अतिउच्‍च दाबमापकात त्या निष्कलंक (स्टेनलेस) पोलादाच्या असतात. आ. ५ मध्ये एका बूरदाँ दाबमापकाची रचना दाखविली आहे.

बूरदाँ दाबमापक ५ ते ७६० टॉरकरिता चांगले काम देतो. ५ टॉरच्या खाली त्याचे मापन अचूक रहात नाही. या मापकाची रचना सोपी व त्यापासून दाबवाचन सरळ मिळते. या फायद्यामुळे या दाबमापकाचा उपयोग उद्योगक्षेत्रात पुष्कळ केला जातो.

आ. ६. पटल दाबमापक : (१) वायू, (२) पटल-चकत्या, (३) स्प्रिंग, (४) दर्शक काटा, (५) मोजपट्टी.

(६) पटल दाबमापक : याची रचना आ. ६ मध्ये दाखविली आहे. यामध्ये एक किंवा अनेक विशिष्ट आकाराच्या चकत्या एकमेकींना चिकटून बसविलेल्या असतात. एका बाजूने त्यांवर वायुदाब मिळाला, तर त्यांची यांत्रिक हालचाल होऊन त्यापासून त्यांच्या दुसऱ्या बाजूस असलेल्या स्प्रिंगेवर दाब येतो. या दाबामुळे दर्शक काटा योग्य दिशेने ढकलला जातो आणि त्याखाली असलेल्या मोजपट्टीवर दाबाचे मूल्य दाखविले जाते. या दाबमापकाच्या साहाय्याने २ टॉरपर्यंत दाब सहज मोजता येतो. विशेष संवेदनक्षम पटल वापरल्यास ०·०२ टॉरपर्यंत हे उपकरण वापरता येते.

आ. ७. भाता दाबमापक : (१) वायू, (२) मातापटल, (३) स्प्रिंग, (४) दर्शक काटा, (५) मोजपट्टी.

(७) भाता दाबमापक : याची रचना आ. ७ मध्ये दाखविली आहे. यामध्ये धातूच्या पातळ पत्र्यापासून भाता बनविलेला असतो. भात्याच्या एका पृष्ठभागावर वायूचा दाब पडला म्हणजे तो पुढे सरकून त्याला जोडलेल्या स्प्रिंगेला पुढे दाबतो, या स्प्रिंगेला जोडलेला दर्शक काटा मोजपट्टीवर फिरून वायुदाबाचे मूल्य दाखवितो. वातावरणीय दाब मोजण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या निर्द्रव दाबमापकाचे कार्य असेच होते.

 आ. ८. दाबविद्युत् परिणाम दाखविणारा स्पटिक : (१) विशिष्ट तऱ्हेने कापलेला क्वॉर्ट्‌झ स्फटिक, (२, ३) विद्युत् अग्रे, (४) यांत्रिक दाब दिशा, (५, ६) विद्युत् वर्चस् प्रदान.

(८) दाबविद्युत् परिणामावर आधारित दाबमापक : दाबविद्युत् परिणामाचा [→ दाबविद्युत् ] उपयोग करून दाबाचे मापन करता येते. विशेषत: झपाट्याने बदलणाऱ्या प्रत्यावर्ती (उलटसुलट दिशा होणाऱ्या) दाबाच्या मापनासाठी या प्रकारचे दाबमापक फार उपयुक्त ठरतात. दाबविद्युत् स्फटिकाच्या साहाय्याने दाबाचे विद्युत् वर्चोभेदात (पातळी फरकात) रूपांतर केले जाते. अशा साधनाला दाबविद्युत् ऊर्जापरिवर्तक असे म्हणतात. यासाठी बेरियम टिटॅनेट, तोरमल्ली (टूर्मलीन), क्वॉर्ट्‌झ वगैरे स्फटिक वापरले जातात. आ. ८ मध्ये क्वॉर्ट्‌झ स्फटिकापासून बनविलेल्या ऊर्जापरिवर्तकाची तात्त्विक रचना दाखविली आहे. या स्फटिकावर दाब दिला असता त्याच्या दोन बाजूंवर विरूद्ध प्रकारचे विद्युत् भार निर्माण होतात. ते धातुपत्र्याच्या दोन विद्युत् अग्रांच्या साहाय्याने गोळा केले जातात. त्यामुळे पत्र्यांमध्ये निर्माण होणारा वर्चोभेद दाबाच्या समप्रमाणात असतो. विवर्धकाच्या साहाय्याने तो विवर्धित करून व्होल्टमापकाच्या साहाय्याने मोजतात व त्यावरून दाब काढतात.


 (९) धारित्र पद्धतीचा दाबमापक : ध्वनितरंगांचे जेव्हा हवेतून प्रसारण होत असते तेव्हाही प्रत्यावर्ती दाब बदल होत असतात. या दाबाच्या मापनावरून ध्वनीची तीव्रता काढता येते. यासाठी बहुधा ‘धारित्र पद्धती’चा ध्वनिग्राहक वापरतात. धातूच्या दोन पट्‌ट्यांमध्ये काही अंतर ठेवून त्या परस्परांना समांतर बसविलेल्या असतात. त्यांतील एक स्थिर असून दुसरीवर ध्वनितरंग पडल्यास ती दाबाच्या बदलानुसार मागेपुढे हलू शकते. त्यामुळे या रचनेची विद्युत् धारकताही (विद्युत् भार साठवून ठेवण्याची क्षमताही) बदलते. त्यावरून दाबातील बदलाचे मापन करता येते.

 आ. ९. रोधीय वायुदाबमापक : (१) भाता, (२) स्प्रिंग, (३) गुंडाळलेल्या तारेचा रोधक, (४) विद्युत् दाबमापक (व्होल्टमापक), (५) विद्युत् पुरवठा, (६) वायू, (अ) चल स्पर्शक.

(१०) रोधीय वायुदाबमापक : या मापकातील घटकावर लावलेल्या दाबानुसार त्याचा विद्युत् रोध बदलतो या गुणधर्माचा याच्यात उपयोग केलेला आहे. याचे कार्य आ. ९ मध्ये दाखविले आहे. यामध्ये धातूचा एक भाता (१) हा एका स्प्रिंगेशी (२) चिकटून ठेवलेला असतो. भात्यावर वायूचा दाब पडला जाऊन म्हणजे स्प्रिंग दाबली त्यामुळे एका गुंडाळलेल्या तारेच्या रोधकावरचा चलस्पर्शक (अ) खाली सरकतो. जर या रोधकावर स्थिर विद्युत् वर्चस् असेल, तर अआ वर मिळणाऱ्या विद्युत् दाबाच्या मूल्यावरून वायुदाब मिळू शकतो. यामध्ये हे लक्षात ठेवण्याजोगे आहे की, वायुदाबामुळे होणारा यांत्रिक बदल भाता वायुदाबमापकाप्रमाणेच कळून येतो पण या स्थानांतरीय बदलाचे मापन विद्युत् रीतीने होत असल्यामुळे मापनाची संवेदनक्षमता अनेक पटींनी वाढते.

(११) क्वॉर्ट्‌झ धाग्याचा दाबमापक : यात ५ सेंमी. लांबीचा व ०·१ ते ०·०४ मिमी. व्यासाचा क्वॉर्ट्‌झचा धागा काचेच्या भांड्यात उभा टांगलेला असतो. हे काचेचे भांडे ज्यातील वायूचा दाब मोजावयाचा आहे त्या उपकरणाला जोडलेले असते. टांगलेल्या धाग्याच्या खालच्या बाजूस लोखंडाचा एक लहान तुकडा ठेवलेला असतो. चुंबकाच्या साहाय्याने त्याची दोलने सुरू करता येतात. ज्या वायूत ही दोलने होतात त्या वायूमुळे दोलनांचे संदमन (हळूहळू कमी होणे) होते. हे संदमन भांड्यातील वायूच्या दाबावर अवलंबून असते. दोलायमान संचाचा (घटकांच्या समूहाचा) परमप्रसर (स्थिर स्थिती पासून होणारे जास्तीत जास्त विस्थापन) आपल्या मूळच्या मूल्याच्या निम्म्याने कमी होण्यास लागणारा वेळ हा प्रत्यक्ष मोजला जातो. या निरीक्षित राशीवरून वायूचा दाब खालील सूत्राने काढतात.

द √ग =

अ 

+ आ 

क 

येथे = वायुबाद, = वायूचा ग्रॅमरेणू (ग्रॅममधील रेणूभार), आणि = उपकरण स्थिरांक आहेत. सूक्ष्मदर्शकाच्या साहाय्याने किंवा प्रकाशाच्या प्रक्षेपणाने परमप्रसर काढता येतो. आ हा स्थिरांक धाग्याच्या जाडीवर आणि हा स्थिरांक धाग्याच्या स्थितिस्थापकतेवर (ताण काढून घेतल्यावर मूळ स्थितीत येण्याच्या क्षमतेवर) व तापमानावर अवलंबून असतो. बाष्प अथवा वायूचा दाब मोजण्यास या मापकाचा उपयोग होतो. या मापकाने साधारणपणे १०-२ ते १०-५ टॉर एवढा वायुदाब मोजता येतो.

क्रमांक ५ ते ११ पर्यंतच्या दाबमापकांचे अंशन परीक्षण सर्व साधारणपणे द्रव नलिका वायुदाबमापक वापरून केले जाते.

नीच दाबमापनाकरिता खालील प्रकारांची दाबमापक वापरात आहेत.


 (१२) पिरानी दाबमापक : (एम्. पिरानी या शास्त्रज्ञांच्या नावावरून ओळखण्यात येणारा दाबमापक). स्थिर विद्युत् ऊर्जा देऊन तप्त केलेल्या तंतूचे समतोल तापमान त्याभोवती असलेल्या वायूचा स्वभावधर्म व त्याचा दाब यांवर अवलंबून असते. या आविष्काराचा उपयोग या उपकरणात केला आहे. तंतूचे तापमान त्याचा रोध मोजून मिळविले जाते.

(१३) तपयुग्म दाबमापक : (तांबे व लोखंड यांसारख्या दोन विद्युत् संवाहकांच्या तारांची टोके एकत्र जोडून झालेला संधी एका तापमानास व या तारांची उरलेली टोके एकत्र जोडून झालेला दुसरा संधी भिन्न तापमानास ठेवल्यास या मंडलात विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो, अशा रचनेस तपयुग्म म्हणतात). यामधील कार्यकारी तत्त्व पिरानी दाबमापकाप्रमाणेच आहे. यातील तपयुग्माचा एक संधी परिसराच्या तापमानात असतो, तर दुसऱ्या संधीचे तापमान त्याजवळ ठेवलेल्या तप्त तंतूच्याद्वारे उच्‍च ठेवले जाते. दुसरा संधी (व तप्त तंतू) ज्याचा दाब मोजावयाचा आहे, अशा वायूमध्ये ठेवलेला असतो. या संधीचे समतोल तापमान वायूच्या दाबावर अवलंबून असते. हे तापमान तपयुग्मापासून मिळणारी विद्युत् चालक प्रेरणा (विद्युत् मंडलात प्रवाह वाहण्यास कारणीभूत असणारी प्रेरणा) मोजून मापले जाते.

(१४) आयनीकरण दाबमापक (तप्त तंतू) : (आयनीकरण म्हणजे विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगटात रूपांतर करणे). या उपकरणात तप्त तंतूपासून निघालेल्या इलेक्ट्रॉनांना प्रथम प्रवेगित करून ते वायुकणांचे आयनीकरण करू शकतील एवढी ऊर्जा दिली जाते. नंतर त्यांच्या वायुकणांशी टकरा होऊन त्यांपासून धन आयन व इलेक्ट्रॉन यांची निर्मिती होते. योग्य असे एकदिश विद्युत् क्षेत्र लावून एकदिश धन आयन विद्युत् प्रवाह मोजला जातो. या प्रवाहाचे मूल्य वायुदाबावर अवलंबून असते व त्यावरून वायुदाब मोजता येतो.

(१५) पेनींग किंवा फिलिप्स आयनीकरण दाबमापक (थंड ऋणाग्र) : (एफ्. एम्. पेनींग या शास्त्रज्ञांच्या नावावरून ओळखण्यात येणारा दाबमापक). यामध्ये वर वर्णन केलेल्या तत्त्वाचाच उपयोग केलेला आहे. या उपकरणात दोन धातूंचे सपाट ऋणाग्र असून त्याच्या मध्यभागी ठेवलेले धातूचे कडे धनाग्र म्हणून कार्य करते. वायूमध्ये एकदिश विद्युत् वर्चस् लावून विसर्जन झाले, तर त्यापासून मिळणारा विद्युत् प्रवाह वायूच्या दाबावर अवलंबून असतो. वायुविसर्जनापासून निर्माण झालेल्या इलेक्ट्रॉनांची कार्यकारी पथलांबी (म्हणजेच आघाताद्वारे आयनीकरण करण्याची क्षमता) वाढविण्याकरिता अन्वायाम (लांबीला समांतर असणाऱ्या) दिशेत चुंबकीय क्षेत्र लावलेले असते. क्रमांक १२ ते १५ या सर्व दाबमापकांचे निरनिराळ्या वायूंकरिता प्रमाणीकरण प्रमाणीत दाबमापकाच्या साहाय्याने करणे आवश्यक असते. या कार्याकरिता मॅकलाउड (एच्. जी. मॅकलाउड या शास्त्रज्ञांच्या नावावरून ओळखण्यात येणाऱ्या) किंवा नूडसेन (एम्. नूडसेन या शास्त्रज्ञांच्या नावावरून ओळखण्यात येणाऱ्या) दाबमापकाचा उपयोग करण्यात येतो. वर वर्णन केलेल्या दाबमापकांची रचना बळकट आणि त्यांच्या साहाय्याने वायुदाबाचे सतत मापन करणे शक्य होत असल्यामुळे निर्वात संचामध्ये त्यांचा मोठ्या प्रमाणात उपयोग केला जातो. त्यांपासून मिळणारी वाचने वायूमध्ये असणाऱ्या अपद्रव्यामुळे बऱ्याच मोठ्या प्रमाणात बदलण्याचा संभव असतो, हा या दाबमापकामधील महत्त्वाचा असा दोष आहे. निर्वात मापनाकरिता वापरण्यात येणाऱ्या मापकांच्या सविस्तर माहितीकरिता ‘निर्वात’ ही नोंद पहावी.

(१६) मॅकलाउड दाबमापक : नीच दाबमापनासाठी वापरण्यात येणारा हा एक निरपेक्ष मापक आहे. म्हणजे याच्यातील काही मूलभूत राशींच्या मापनावरून दाबाचे मूल्य काढता येते. यामुळे याच्या साहाय्याने इतर प्रकारच्या दाबमापकांचे प्रमाणीकरण करता येते परंतु याच्या साहाय्याने चटकन दाब काढता येत नाही व दाबाचे अखंड वाचन करता येत नाही म्हणून प्रत्यक्ष मापनासाठी हा फार वापरत नाहीत. याच्या साहाय्याने १०-४ टॉरपर्यंतचे नीच दाब सहज मोजता येतात व विशेष यंत्रणेचा वापर करून ही मर्यादा याच्याही खाली नेता येते. या मापकाचा मोठा महत्त्वाचा दोष म्हणजे जास्त दाबाखाली द्रवीभवन होतील अशा बाष्पांचा (उदा., पाण्याची वाफ. कार्बन डाय–ऑक्साईड, सल्फर डाय–ऑक्साइड) दाब यांच्या साहाय्याने मोजता येत नाही. 


 आ. १०. मॅकलाउड नीच दाबमापक : (अ) निर्वात संचाशी जोडलेल्या अवस्थेत (आ) पारा घर चढवून वायू संपीडित केल्यानंतरची अवस्था : (१) निर्वात संचाकडे, (२) जाड नळी, (३) केशनलिका, (४) संपीडित वायू कोंडलेली केशनलिका, (५) वायू कोंडण्यासाठी खूण, (६) पाऱ्याने भरलेल्या पात्राकडून, (७) कोंडलेल्या वायूचे घनफळ (=घ).याचे कार्य बॉइल नियमावर (तापमान कायम असताना कोंडलेल्या वायूचे घनफळ हे त्याच्या दाबाच्या व्यस्त प्रमाणात बदलते, या रॉबर्ट बॉइल ह्या शास्त्रज्ञांच्या नावाने ओळखण्यात येणाऱ्या नियमावर) अवलंबून आहे. याचे थोड्याफार फरकाने अनेक प्रकार असून आ. १० मध्ये त्यांपैकी एक प्रकार दाखविला आहे. ६ या ठिकाणी रबरी नळीच्या द्वारे पाऱ्याने भरलेले एक पात्र जोडलेले असते. ते पात्र वर उचलले म्हणजे ६ येथून पारा दाबमापकात शिरून वर चढू लागतो. आकृतीत दाखविलेला घ घनफळाचा निर्वात दाबाचा वायू संचापासून अलग केला जातो व त्याचे ४ या केशनलिकेत संपीडन (संकोचन) करण्यात येते. शेवटी ४ या केशनलिकेतील पाऱ्याची पातळी ३ या केशनलिकेच्या वरच्या पातळीखाली जाईल (आ. १० आ). या परिस्थितीत ३ व ४ या नलिकांतील पाऱ्याच्या पातळ्यांच्या उंचीमधील फरक ड मोजतात. मग मोजावयाचा दाब हा 

द =

फ ड क 

घ 

  

आ. ११. नूडसेन दाबमापक : (अ) दाबमापकाचे बाजूचे दृश्य (आ) वरून दिसणारे दृश्य : त-क्वॉर्ट्‌झ तंतू म आरसा ख१ख२ - हलकी चल चौकट न-संचाकडे क१, क२-स्थिर पट्ट्या.

या सूत्रावरून सेंमी. पाऱ्याच्या एककात काढता येतो. येथे हे ४ या नलिकेच्या आतल्या भागाच्या काटछेदाचे क्षेत्रफळ आहे. तर त्यामधील पोकळीची लांबी दर्शवितो. वायूच्या घनफळाचा संकोच हजारो पटींनी केला जातो. संपीडन करण्याची पद्धत बदलून इतर प्रकारचे मॅकलाउड दाबमापक सिद्धहोतात परंतु सर्वांचे तत्व एकच आहे.

(१७) नूडसेनदाबमापक : वायूच्या ऊष्मीयगतीवर आधारलेला हा मापक१०टॉरते १०टॉर यादरम्यानचे दाबमोजण्यासाठी उपयुक्त आहे. याचा उपयोग कोणत्याही वायूच्या व बाष्पाच्यादाबासाठी करता येतो, हे त्याचे वैशिष्ट्य याची रचना आहे. आ.११च्या दोन भागांमध्ये दाखविल्याप्रमाणे असते. मापकपात्रात व क्वार्ट्झच्या तंतूने ही एक हलकी चौकट टांगलेली आहे.  ही नळी निर्वात संचाला जोडली म्हणजे पात्रातील दाबनिर्वात संचातील दाबाइतकाच होतो. चौकटीच्या उभ्या बाजूंसमोर आणि स्थिरपट्ट्या आकृतीच्या (आ) भागात दाखविल्याप्रमाणे बसविलेल्या आहेत. विद्युत्‌प्रवाहाच्या साहाय्याने त्याचे तापमान वाढवून करण्यात येते व चौकटी चेतापमान त्याहून कमी () असते.

जे वायूचे रेणू (आणि ) वरून उशी घेऊन () वर आदळतात  त्यांचा वेग व म्हणून संवेग जास्त असतो. त्यामुळे मागे रेटली जाते व पुढे ढकलली जाते. त्यामुळे चौकट काही विशिष्ट कोनातून फिरते. हा कोन ह्या आरशाच्या साह्याने मोजून आणि आणि माहीत असल्यास त्यावरुन दाब काढता येतो. या मापकाच्या साहाय्याने दाबाचे वाचन अखंडपणे करता येते. बाहेरच्या प्रभावांचा त्याच्यावर काहीही परिणाम होत नाही. कमी दाबाला तो जास्त असतो. या मापकात वुडरो, श्रायडर व शेरवुड्यांनी केलेल्या सुधारणांमुळे ५ X १०टॉरपर्यंत नीचदाब मोजता येऊ लागला. या दाबमापकाच्या सैद्धांतिक विवेचनाकरिता ‘द्रव्याचा गत्यात्मक सिद्धांत’ ही नोंद पहावी.


 आ. १२. परिवर्तनीय रोध पद्धतीचा अति-उच्च दाबमापक : (१) परिवर्तनीय रोध वेटोळे, (२) केरोसीन, (३) भात्याच्या आकाराचे कोटर, (४) कोटराला जोडलेला दट्ट्या, (५) दाब.(१८) परिवर्तनीय रोध दाबमापक : (उच्च दाबमापक). प्रमाणित वातावरणीय दाबा पेक्षा सु. ६,००० पटींपर्यंतचे उच्चदाब बूरदाँदाब मापकाने मोजता येतात. अनेक शास्त्रीय प्रयोगांत व औद्योगिक उत्पादनात (उदा., कृत्रिम हिरे तयार करण्यासाठी) यापेक्षाही उच्चदाब वापरणे जरूर असते. यासाठी दाबाखाली होणाऱ्या विद्युत्रोधाच्या बदलावर आधारलेले परिवर्तनीय रोधदाबमापक सामान्यत: वापरले जातात. यासाठी मँगॅनीज किंवा सोने व क्रोमियम यांच्या मिश्रधातूंच्या तारांचे रोधक वापरतात.

हा रोधक एका भात्यासारखा आकाराच्या कोटरात केरोसिनामध्ये (रॉकेलामध्ये) बुडवून ठेवलेला असतो. कोटराला जोडलेल्या दट्ट्यावर मोजण्याचा दाब दिला म्हणजे केरोसिनामधून तो रोधकावर लागू  होतो. त्यामुळे होणारा रोधबदल मोजून त्यावरून दाब काढता येतो. आ. १२ मध्ये या साधना चीरचना दाखविली आहे. कोटराच्या अंतर्भागात होणारा प्रचंड दाब सहन होईल अशा तऱ्हेने सर्व रचना बंद करावी लागते. या मापकाच्या साहाय्याने दाबाचे सापेक्ष मूल्य मिळेल हे उघड आहे.

आ. १३. मुक्त दट्ट्या उच्च दाबमापक : (१) वायू, (२) तेल, (३) दट्ट्या, (४) वजने, (५) आवरण.

(१९) मुक्त दट्ट्या दाबमापक : (उच्च दाबमापक). वरील तत्वावरच आधारित पण ज्या सप्रमाणीकरण करावे लागत नाही असा मुक्त दट्ट्या दाबमापक आ. १३ मध्ये दाखविला आहे. १ या ठिकाणी मिळालेला वायूचा दाब तेलाद्वारे (२) दट्ट्यापर्यंत (३) पोहोचविला जातो. दट्ट्यावर वजने ठेवून समतोल अवस्था मिळविता येते. ठेवलेली वजने आणि दट्ट्याचे क्षेत्रफळ यांवरून निरपेक्ष वायुदाब सरळ मिळविता येतो.

पहा : उच्चदाबप्रक्रिया.

संदर्भ : 1. Banmeister, T. Marks, L. S. Eds. Standard Handbook for Mechanical Engineers, New York, 1967.

           2. Barrington, A. E. High Vacuum Engineering, Englewood Cliffs, N. J., 1963.

           3. Doeblin, E. O. Measurement Systems, Application and Design, New York, 1966.

चौधरी, दा. ह. पुरोहित, वा. ल.

Close Menu
Skip to content