আপেক্ষিক গুরুত্ব

আপেক্ষিক গুরুত্ব বলতে কোন বস্তুর ঘনত্ব এবং অন্য একটি প্রসঙ্গ বস্তুর ঘনত্বের অনুপাত অথবা কোন বস্তুর ভর এবং একই আয়তনের অন্য একটি 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 () এবং গ্যাসীয় পদার্থের ক্ষেত্রে কক্ষ তাপমাত্রার বাতাস নেয়া হয় ()। দুটি উপাদানের জন্যই তাপমাত্রা ও চাপ নির্দিষ্ট করা থাকতে হবে। প্রায় সব ক্ষেত্রেই চাপ হয় ১ atm (১০১.৩২৫ kPa)।
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।
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 বেশি 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 গাণিতিকভাবে প্রকাশ করা যায়:
যেখানে, "ρ" নমুনা বস্তুর ঘনত্ব ও "ρ" পানির ঘনত্ব.
আপাত আপেক্ষিক গুরুত্ব হচ্ছে সমান আয়তনের নমুনা বস্তু ও পানির বাতাসে ওজনের অনুপাত:
যেখান্‌ "W" বাতাসে নমুনা বস্তুর ওজন নির্দেশ করে এবং "W" বাতাসে সমআয়তন পানির ওজন।
প্রকৃত আপেক্ষিক গুরুত্ব বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য থেকে নির্ণয় করা যায়:
যেখানে, "g" স্থানীয় মহাকর্ষীয় ত্বরণ, "V" নমুনা বস্তু ও পানির আয়তন (উভয়ের জন্য একই), "ρ" নমুনা বস্তুর ঘনত্ব, "ρ" পানির ঘনত্ব এবং "W" 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"/"T") রাশি দ্বারা তাপমাত্রা প্রকাশ করা হয়, যেখানে "T" রাশি দ্বারা নমুনা বস্তুর ঘনত্ব নির্ণয়ের সময় তাপমাত্রা আর "T" রাশি দ্বারা প্রসঙ্গ বস্তুর(পানি) ঘনত্ব নির্ণয়ের সময়ের তাপমাত্রা। উদাহরণস্বরূপ, SG (২০°সে/৪°সে) 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, "SG" (২০ °সে/২০ °সে) = ১.০০০ ০০০ হলেও, এটিও বাস্তব যে "SG" (২০ °সে/৪ °সে) = = । 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 ও , যাতে পানির ক্ষেত্রে SG (২০ °সে/৪ °সে) এর মান ।
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 প্রকৃত আপেক্ষিক গুরুত্বের বনাম সুক্রোজের ওজনের সাপেক্ষে ঘনত্ব পাওয়া যায়, এবং এটি প্রাথমিকভাবে (২০°সে/৪°সে) ছিল বি.দ্র. এটি পরীক্ষাগারের তাপমাত্রায় (২০°সে) ৪°সে তাপমাত্রার পানির সাপেক্ষে সুক্রোজ দ্রবণের ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে তৈরি যে তাপমাত্রায় পানির ঘনত্ব "ρ" সর্বাধিক যা এস.আই এককে ৯৯৯.৯৭২ kg/m এর সমতুল্য (সিজিএস এককে বা 62.43 lb/cu ft)। বর্তমানে উত্তর আমেরিকায় ব্যবহৃত ও প্রকৃত প্লেটো তালিকা থেকে উদ্ভূত তালিকা, IPTS-68 তালিকার (২০ °সে/২০ °সে) এর আপাত আপেক্ষিক গুরুত্বের পরিমাপের জন্য প্রযোজ্য, যেখানে পানির ঘনত্ব । চিনি, কোমল পানীয়, মধু, ফলের রস ও এ ধরনের শিল্পে, প্রণীত একটি তালিকা থেকে ওজনের সাপেক্ষে সুক্রোজের ঘনত্ব নেয়া হয় যেখানে SG (১৭.৫°সে/১৭.৫°সে) ব্যবহৃত হয়। একটি চূড়ান্ত উদাহরণস্বরূপ বলা যায়, ব্রিটিশ SG একক, ৬০°ফা প্রসঙ্গ ও পরীক্ষণীয় তাপমাত্রা অর্থাৎ (১৫.৫৬ °সে/১৫.৫৬ °সে) এর উপর ভিত্তি করে তৈরি।
কোন বস্তুর আপেক্ষিক গুরুত্ব জানা থাকলে, এর প্রকৃত ঘনত্ব উপরের সূত্রটিকে পুনঃবিন্যস্ত করে পাওয়া যায়:
মাঝেমধ্যে পানি ব্যতীত অন্য কোন প্রসঙ্গ বস্তু (উদাহরণস্বরূপ, বাতাস) নেয়া হয়, যাতে ওই বস্তুর সাপেক্ষে আপেক্ষিক ঘনত্ব বিবৃত করা হয়।
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।
যেখানে "m" বোতলের ভর এবং "g" পরিমাপের স্থানের অভিকর্ষজ ত্বরণ, "ρ" আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে বাতাসের ঘনত্ব এবং"ρ" বোতলের উপাদানের ঘনত্ব (সাধারণত কাঁচ)। শেষ রাশিটি থেকে কাঁচের বোতল দ্বারা প্রতিস্থাপিত বাতাসের ওজন নির্ণয় করে অনুসারে বিয়োগ করতে হবে। বোতলটি বায়ু দ্বারা পূর্ণ হয়, কিন্তু এই বায়ুর ওজন প্রতিস্থাপিত সমআয়তন বায়ু দ্বারা বাতিল হয়ে যায়। এরপর বোতলটিকে প্রসঙ্গ তরল, উদাহরণস্বরূপ বিশুদ্ধ পানি দ্বারা পূর্ণ করা হয়। এতে নিক্তির উপর প্রযুক্ত বল হয়:
এর থেকে খালি বোতলের উপর প্রযুক্ত বল বিয়োগ করলে (বা পানির মাপ নেয়ার আগে নিক্তিটিকে সমন্বয় করে নিলে) পাওয়া যায়
যেখানে নিম্নলিখন n দ্বারা খালি বোতলের উপর প্রযুক্ত মোট বল নির্দেশ করে। এরপর বোতলটি খালি করে ভালো মত শুকিয়ে পরীক্ষণীয় তরল দ্বারা পূর্ণ করা হয়। এখন, খালি বোতলের উপর প্রযুক্ত বল :
যেখানে "ρ" হচ্ছে পরীক্ষণীয় তরলের ঘনত্ব। পরীক্ষণীয় তরল ও প্রসঙ্গ তরলের বলের অনুপাত হচ্ছে:
এটিকে আপাত আপেক্ষিক গুরুত্ব বলা হয়, যা নিম্নলিখন A দ্বারা প্রকাশ করা হয়। কারণ এটি একটি বিশ্লেষণাত্মক নিক্তি বা (ডাঁটাটি বাতাসকে প্রতিস্থাপিত করে) ব্যবহার করে প্রাপ্ত দুটি ওজনের অনুপাতের সমান। উল্লেখ্য যে এর ফলাফলটি নিক্তির ক্রমাঙ্কনের উপর নির্ভর করে না। কেবলমাত্র এটিকে বলের সাথে সমানুপাতিক হওয়া প্রয়োজন। এমনকি "SG" পিকনোমিটারের প্রকৃত আয়তনের উপরেও নির্ভর করে না।
প্রকৃত আপেক্ষিক গুরুত্ব, "SG" (নিম্নলিখন V ব্যবহৃত হয় কারণ এটি দ্বারা প্রায়ই শূন্যস্থানের আপেক্ষিক গুরুত্ব নির্দেশ করা হয়) এর অধিকতর সঞ্চালনা ও চূড়ান্ত প্রতিস্থাপনের দ্বারা, এর থেকে প্রকৃত ও আপাত আপেক্ষিক গুরুত্বের মধ্যবর্তী সম্পর্ক পাওয়া যায়।
সাধারণ ক্ষেত্রে আমরা ওজন পরিমাপের মাধ্যমে প্রকৃত আপেক্ষিক গুরুত্বের মান পেতে পারি। এটি পাওয়া যায় এভাবে
১০১.৩২৫ কিলোপ্যাসকেল চাপ ও ২০°সে তাপমাত্রায় শুষ্ক বায়ুর ঘনত্ব ও পানির ঘনত্ব হওয়ায় (২০ °সে/২০ °সে) এর ১.১ আপেক্ষিক গুরুত্ব বিশিষ্ট কোন উপাদানের প্রকৃত ও আপাত আপেক্ষিক গুরুত্বের পার্থক্য হবে ০.০০০১২। যেখানে পরীক্ষণীয় তরলের আপেক্ষিক গুরুত্ব পানির আপেক্ষিক গুরুত্বের মানের কাছাকাছি (উদাহরণস্বরূপ লঘু ইথানল দ্রবণ) হলে সংশোধনের মানটি আরও কম হয়।