द्रव घनतामापक : द्रव पदार्थाच्या घनतेचे (किंवा विशिष्ट गुरुत्वाचे) जलद मापन करण्याचे साधन. यास ‘तरकाटा’ असेही म्हणतात.
द्रवघनतामापकाच्या साहाय्याने द्रवाच्या काही गुणधर्मांसंबंधी अनुमान करता येते द्रव पदार्थातील भेसळ, तापमानातील फरक, घनता यांविषयी बऱ्याच वेळा घनतामापनावरून अनुमान करता येते. एखादी रासायनिक विक्रिया पूर्ण झाली किंवा नाही, तेही तयार झालेल्या संयुगाच्या घनतेवरून ठरविता येणे काही बाबतींत शक्य असते. तसेच मिश्रणातील घटकांचे प्रमाण घनतामापनावरून पडताळून पाहता येते. या गोष्टींमुळे द्रवाचे घनतामापन औद्योगिक क्षेत्रात महत्त्वाचे व जरूरीचे असते.
तरकाटा हा आर्किमिडीज यांच्या सुप्रसिद्ध तत्त्वावर आधारलेला आहे. या तत्त्वानुसार द्रवात तरंगणारा पदार्थ आपल्या बुडालेल्या भागाच्या घनफळाएवढा द्रव दूर सारतो व या दूर सारलेल्या द्रवाचे वजन तरंगणाऱ्या पदार्थाच्या वजनाबरोबर असते. यामुळे जास्त घनतेच्या द्रवात तरकाटा कमी बुडतो.
इंग्लंडमध्ये रॉबर्ट बॉइल या शास्त्रज्ञांनी १६७५ मध्ये अशा तरकाट्याचा प्रथम उपयोग केला. सध्याच्या तरकाट्याची रचना रॉबर्ट बॉइल यांच्या उपकरणापेक्षा फारशी निराळी नाही. आ. १ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे यात (३–४) या लहान व्यासाच्या पोकळ नळीच्या खालील टोकास (१) हा एक गोल पोकळ फुगा व (२) हा लहान गोलक लावलेले असतात. (२) मध्ये शिशाच्या गोळ्या अगर पारा भरलेला असल्याने या साधनाचे बूड जड होते व तो द्रवामध्ये सरळ उभा तरंगू शकतो. काट्याची एकूण रचना अशी असते की, तो द्रवात सोडल्यास द्रवाची पातळी (३–४) या मोजपट्टी लावलेल्या भागावर पडते. द्रवाची पातळी या मोजपट्टीवर कोठे पडते ते पाहून त्याची घनता ताबडतोब ठरविता येते.
तरकाट्याचे दोन प्रकार आहेत. पहिल्या प्रकारात बुडालेल्या भागाचे आकारमान (घनफळ) कायम ठेवण्याची व्यवस्था असते. म्हणून त्यास स्थिर–घनफळ–तरकाटा असे म्हणतात. दुसरा प्रकार स्थिर–वजन–तरकाटा या नावाने ओळखला जातो.
स्थिर–घनफळ–तरकाटा : या प्रकारास ‘निकल्सन यांचा तरकाटा’ असेही म्हणतात. हा धातूचा बनविलेला असून यास आता फक्त प्रयोगशाळेपुरतेच महत्त्व राहिले आहे. आ. २ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे (३–४) या तारेवर (५) येथे एकच खूण असून (३–४) च्या टोकावर (६) हे छोटे पारडे क्षितिजसमांतर असे जोडलेले असते. (३–४) च्या खाली (२) हा वृत्तचितीच्या आकाराचा पोकळ भाग व त्याच्या तळाशी (१) हे पारडे आणि त्याच्या खाली (७) हे शंकूच्या आकाराचे पात्र जोडलेले असते. तरकाटा तरंगताना उभा राहण्यासाठी (७) या पात्रात पारा किंवा शिशाच्या गोळ्या योग्य प्रमाणात ठेवलेल्या असतात. याचा उपयोग मुख्यतः दोन द्रवांच्या घनतांची तुलना करण्यासाठी व घन पदार्थाच्या घनतामापनासाठी होतो. (अ) दोन द्रवांच्या घनतांचे गुणोत्तर काढण्यासाठी प्रथम त्यापैकी एका द्रवात हा तरकाटा सोडतात. व जरूर पडल्यास (१) मधील वजने बदलून तो स्थिर स्थितीत उभा तरंगेल असे करतात. यानंतर (६) या पारड्यात अशी वजने व१ टाकतात की, तो (५) या खुणेपर्यंत बुडेल. तसेच दुसऱ्या द्रवात तोच तरकाटा (५) या खुणेपर्यंत बुडण्यासाठी लागणारे वजन व२ आहे असे समजू. आता व हे तरकाट्याचे वजन असल्यास (व + व१) आणि (व + व२) ही त्या दोन द्रवांच्या एकाच घनफळाची वजने होतात व त्यांचे गुणोत्तर हे त्या द्रवांच्या घनतांच्या गुणोत्तराबरोबर असते. (आ) घन पदार्थाची घनता काढण्यासाठी तरकाटा ज्याची घनता माहीत आहे अशा एखाद्या द्रवात सोडतात व तो (५) या खुणेपर्यत बुडण्यास त्यावर ठेवावे लागणारे वजन (व१) काढतात. नंतर घन पदार्थाचा लहान तुकडा अनुक्रमे (६) व (१) यांत ठेवून काटा (५) या खुणेपर्यंत त्याच द्रवात बुडविण्यासाठी लागणारी वजने व२ आणि व३ काढतात. आता (व१–व२) हे घन पदार्थाचे वजन असते. तसेच (व३–व२) त्या घन पदार्थाच्या घनफळाएवढ्या द्रवाचे वजन असते म्हणून व३–व२/ व१–व२ हे मूल्य धनपदार्थाच्या घनतेच्या व द्रव पदार्थाच्या घनतेच्या गुणोत्तराएवढे येते. द्रव पदार्थाची घनता माहीत असल्याने घन पदार्थाची घनता त्यावरून काढता येते.
स्थिर–वजन–तरकाटा: सर्व आधुनिक तरकाटे या प्रकारचे असतात हा आ. ३ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे असून त्याची उंची सु. ०·३ मी. पर्यंतही असते. सर्वांत खाली (१) हा जड वजनाचा लहान गोलक असून त्यावर (२) हा लंबगोलाकृती पोकळ भाग असतो. (२) लाच मोजपट्टी लावलेली काचेची नळी (३–४) वर जोडलेली असते. याचे वजन असे असते की, ज्यांची घनता विशिष्ट मर्यादांमध्ये आहे अशा द्रवात तो उभा तरंगू शकेल व तरंगताना त्या द्रवाची पातळी (३) व (४) यांच्या मध्ये कोठे तरी राहील.
तरकाट्याची सरासरी घनता द्रवाच्या घनतेपेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे. याकरिता (३–४) या नळीचा व्यास व तिची उंची आणि नेहमीच द्रवात बुडणाऱ्या (३) पर्यंतच्या भागाचे घनफळ यांमध्ये विशिष्ट प्रमाण ठेवावे लागते. हे प्रमाण ठरविण्यासाठी खालील सूत्र वापरतात.
न = न१ घ२/घ१ – घ२
येथे न = (३) खुणेखालील भागाचे घनफळ , न = (३) या खुणेच्या वरील भागाचे घनफळ , घ१ आणि घ२ = काट्याने मोजता येणाऱ्या कमाल व किमान घनता मोजपट्टीवरील अनुक्रमे (३) आणि (४) या खुणांवर पडतात. (१) हा फुगा तरकाट्याचे आकारमान वाढविण्यासाठी असतो. निरनिराळ्या घनतांच्या मर्यादांनुसार तो लहान किंवा मोठा असतो.
वरील सूत्राप्रमाणे तयार केलेला योग्य आकारमानाचा तरकाटा अनेक ठिकाणी उपयोगी पडतो. वापरातील सुटसुटीतपणा व रचनेतील साधेपणा हे त्याचे फायदे आहेत. वेगवेगळ्या द्रवांसाठी वेगवेगळे तरकाटे सामान्यतः करावे लागतात.
मोजपट्टीच्या रेखांकनानुसार तरकाट्यांचे प्रकार: तरकाट्यांच्या मोजपट्टीचे रेखांकन चार वेगवेगळ्या पद्धतींनी केले जाते आणि त्यांनुसार चार प्रकार होतात. (१) मोजपट्टीवरील आकडे (ग्रॅ. प्रती मिलि. किंवा किग्रॅ. प्रती मी.३ यासारख्या एककात) एकदम द्रवाची घनताच देतात. हाच ‘खरा घनतामापक’ म्हणावा लगेल. (२) मोजपट्टीवरील आकडे द्रवाचे विशिष्ट गुरुत्व (पाण्याच्या तुलनेने) देतात. याला ‘विशिष्ट गुरुत्वमापक’ म्हणता येईल. (३) मोजपट्टीवरील आकडे द्रवात विरघळलेल्या (साखर, मीठ वा अल्कोहॉल यासारख्या) पदार्थाची शेकडेवारी देतात. यांना ‘शेकडेवारी मापक’ म्हणता येईल. (४) मोजपट्टीवरील आकडे कोणते तरी यदृच्छ अंश दर्शवितात. याला आपण ‘अंशमापक’ म्हणू. योग्य ती सूत्रे अथवा सारण्या वापरून या अंशांचे रूपांतर घनतेत किंवा शेकडेवारीत करता येते. या प्रकारचे तरकाटेच जास्त प्रमाणात वापरले जातात.
द्रवाची घनता तापमानावर अवलंबून असते. त्यामुळे कोणत्याही तरकाट्याचे वाचन तापमानांनुसार बदलते. सामान्यतः मापन करण्यासाठी ६०° फॅ. (१५·५° से.) हे तापमान प्रमाण मानले जाते. तरकाट्याचे वाचन घेताना द्रवाचे तापमान यापेक्षा कमी किंवा जास्त असल्यास त्यासाठी वाचनाची दुरुस्ती करावी लागते. ही दुरुस्ती सामान्यतः प्रती फॅ. अंशाला ०·१ अंश इतकी असते (उदा., तापमान ६४° फॅ. असल्यास शुद्धी ४ X ०·१ = + ०·४ येईल).
काही खास तरकाटे : ‘अल्कोहॉलमापक’ हा तरकाटा मद्यातील एथिल अल्कोहॉलाचे प्रमाण [टक्के ‘प्रूफस्पिरिट’ ⟶ अल्कोहॉल] देतो. ब्रिक्स व बॉलिंग यांचा ‘शर्करामापक’ विद्रावातील साखरेचे प्रमाण देऊ शकतो. खनिज तेलाची शुद्धता अजमावण्यासाठी API (अमेरिकन पेट्रोलियम इन्स्टिट्यूट) तरकाटा किंवा बाऊमे तरकाटा वापरतात. हे अंशमापक तरकाटे असतात.
दुधाची तपासणी करण्यासाठी वापरण्याच्या तरकाट्याला दुधाची डिग्री किंवा दुग्धमापक (लॅक्टोमीटर) असे म्हणतात. याचेही तीन प्रकार आहेत. नेहमी प्रचारात असलेल्या दुग्धमापकावर क्वेने अंशांची मोजपट्टी असते. सर्वांत वरची रेघ ० व सर्वांत खालची रेघ ४० अंश दर्शविते. दुग्धमापक शुद्ध दुधात तरंगत ठेवला असता तो ३२ अंशांपर्यंत त्यात बुडला पाहिजे. दुधात पाणी मिसळलेले असल्यास तो त्यापेक्षा कमी अंशापर्यंत बुडेल परंतु दुधातील स्निग्धांश काढून घेऊन मग त्यात योग्य प्रमाणात पाणी मिसळले, तर त्याचे वाचन बरोबर ३२ अंश येईल, असे करता येते. यामुळे दुग्धमापक ही फारशी विश्वासार्ह कसोटी नाही. अचूक कसोटीसाठी प्रथम दुधातल्या स्निग्धांशाचे मापन करून मगच दुग्धमापकाचा उपयोग करावा लागतो.
मोटारगाडीतील विद्युत् संचायक घटाचे भारण (विद्युत् ऊर्जेचा संचय करण्याची क्रिया) पुरेसे झाले आहे की नाही, हे पाहण्यासाठी संचायकातील अम्ल विद्रावाचे विशिष्ट गुरुत्व तरकाट्याच्या साहाय्याने मोजतात. चर्मोद्योगात कातडी कमाविण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या द्रवांच्या शुद्धीच्या मापनासाठी ट्‌वॅड्ल अंशयुक्त तरकाटा वापरला जातो.
तरकाट्यावरून मिळणारे मापन अचूक होण्यासाठी तरकाटा, विशेषतः त्याचा वरचा नळीसारखा भाग, अगदी स्वच्छ असला पाहिजे. त्याचप्रमाणे द्रवाचा पृष्ठभागही स्वच्छ आणि धूळरहित असला पाहिजे. द्रवात बुडबुडे असू नयेत. त्याचप्रमाणे तरकाटा द्रव ठेवलेल्या पात्राला कोठेही न टेकता द्रवात तंरगत असला पाहिजे. उत्तम प्रतीच्या तरकाट्याच्या साहाय्याने विशिष्ट गुरुत्वाचे मूल्य ०·००१ पर्यंत अचूक काढता येते.
संदर्भ : 1. Cable, E. J. Getchell, R.W. and others, The Physical Sciences, Englewood Cliffs, N. J., 1961.
2. Troskolanski, A. T. Hydrometry Theory and Practice of Hydraulic Measurements, New York, 1960.
३. गद्रे, य. त्र्यं. दुग्ध–व्यवसाय अर्थात डेअरीचा धंदा, नागपूर, १९६१.
कानडे, चं. गो. पुरोहित, वा. ल.
“