विभाग नववा : ई-अंशुमान
उष्णमानमापक यंत्र:- उष्णतेनें पदार्थांचें वर्धन होतें एखाद्या लोखंडाच्या गजाला उष्णता लागली असतां त्याची लांबी वाढते. हें प्रयोगानें स्पष्ट करतां येतें.
एक धातूची कांब घेऊन तिला शेवटीं एक कांटा जोडून तो कांटा ती कांब वाढली असतां लोटला जाऊन त्याचें दुसरें टोंक एका स्केलावर फिरेल अशी योजना करावी. कांब थंड असतांना कांटा कोठें रहातो हें पाहून ठेवावें, नंतर त्या कांबीखालीं दिवा ठेऊन ती तापवावी. जसजशी कांब तापू लागेल तसतशी कांबीची लांबी वाढूं लागेल. ही वाढती लांबी कांट्याचें टोंक स्केलवर हटल्यामुळें स्पष्टपणें दृग्गोचर होऊन दिसूं लागेल. यावरून उष्णतेनें पदार्थ वाढतात हें स्पष्ट होतें. या गुणाचा उपयोग करून उष्णमापकाची एक पद्धत उपयोगांत आली आहे. कांचेच्या एका सूक्ष्म नळीस पोकळ फुगा जोडलेला असतो. व वरच्या बाजूस नरसाळ्याप्रमाणें एक काचेचें नरसाळें असतें.
उ ष्ण मा न मा प कां त पा रा भ र णें - वरील नरसाळ्यांत पारा भरून नंतर खालील फुगा किंचितसा उष्ण करितात, व नंतर त्या फुग्यास थंड होऊं देतात. फुगा उष्ण केल्यानें फुग्यांतील हवा बाहेर जाते व फुगा थंड झाल्यावर हवेच्या दाबानें थोडासा पारा फुग्यांत उतरतो. नंतर फुग्यांतील या थोडयाशा पार्‍यास सडकून तापवितात; त्या योगानें पारा काढूं लागतो व पार्‍याच्या वाफेनें नळी भरून जाते नंतर एकवार नळीस थंड होऊं देतात. यामुळें नळी आणि फुगा पार्‍यानें भरून जातो, या खेपेस नळी पार्‍यानें पूर्णपणें न भरल्यास फिरून एकवार नळी तापवितात व थंड करितात. याप्रमाणें नळींत पूर्णपणें पारा भरल्यानंतर फुग्यासहित नळी सडकून तापवितात. याप्रमाणें नळीं तापविली असता पारा आणि त्याची वाफ यानें सर्व जागा भरून जाते. नंतर नळीचें वरील टोंक वितळवून बंद करितात. या रितीनें नळीचें टोंक बंद केल्यावर फुगा आणि नळीचा कांही भाग यांत पारा असला पाहिजे.
उ ष्ण मा न मा प का व र प्र मा ण बिं दु मां ड णें:- वर दिल्याप्रमाणें उष्णमानमापक भरल्यावर उष्णमान ज्याप्रमाणें वाढेल किंवा कमी होईल त्याप्रमाणें नळींतील पारा चढेल किंवा कमी होईल. आतां उष्णमान मोजण्याकरितां नळींवर खुणा करून विभाग पाडले पाहिजेत; यांस व्यवहारांत अंश अशी संज्ञा आहे. हे अंश मांडतां येण्याकरितां नियमित व कायमची उष्णमानें दर्शविणारे दोन बिंदू ठरवावे लागतात; ते पुढील युक्तीनें ठरवितात.
एका पात्रांत बर्फाचा चुरा भरतात; आणि नंतर तो चुरा वितळवून जें पाणी तयार होऊं लागतें त्या पाण्यांत वरील उष्णमानमापक ठेवितात. थोड्याच वेळांत नळींतील पारा उतरून एका जागीं स्थिर होतो. ज्या बिंदूपाशीं पारा स्थिर होतो त्या बिंदूवर खूण करून ठेवितात. नंतर तप्त वाफेचा बिंदु निश्चित करण्यासाठीं उकळणार्‍या पाण्याच्या वाफेंत हें उष्णमानमापक धरावें लागतें. त्याजकरितां एका पात्रांत पाणी तापवून त्याची वाफ होते ती त्या पात्राच्या वरच्या अंगास जोडलेल्या एका नळींत नेतात व त्या नळींतून ती वाफ नंतर बाहेरील सर्व बाजूस असलेल्या आवरणात्मक नळींत जातें व नंतर बाहेरिल नळींतून ती वाफ वातावरणांत शिरते. व दुसर्‍या बाजूस एक दाब मोजणारें यंत्र लावलेलें असतें त्यामुळें वाफेचा दाब खूण करण्याच्या वेळीं किती असतो हें पहातां येतें. यामुळें मधल्या नळींतील उष्णमान वाफेच्या उष्णमानाइतकें कायम रहातें. मधल्या नळींत उष्णमानमापक यंत्र ठेवितात; उष्णमानमापकाचा फुगा हा नेहमीं वाफेंत ठेविला पाहिजे. कारण पाणी उकळण्याचें उष्णमान पुष्कळवेळां भांड्यावर व तसेंच त्यातील मिश्रित पदार्थावर अवलंबून असते; पंरतु वाफेचें मात्र तसें नसून नुसतें दाबावर अवलंबून असतें. व वाफेच्या योगानें पार्‍याच्या बिंदु कोठपर्यंत चढून स्थिर होतो हें काढतात. हा बिंदु निश्चित करतेवेळेस वातावरणाचा दाब मोजतात. त्यावरून वाफेचें उष्णमान अगदीं सूक्ष्म प्रमाणात काढतां येतें. याप्रमाणें शतांश उष्णमानाचा हा १०० बिंदु त्या नळीवर कोठें येईल हें निश्चित करितात व दरम्यानचें अंतर यथायोग्य प्रमाणांत विभागतात. हें अंश या नळीवर कायम टिकविण्याकरितां पुढील युक्ति योजितात. प्रथमत: त्या नळीवर मेणाचा पातळ थर देऊन त्या थरांत सुईच्या अग्रानें अंश कोरतात. नंतर त्या कांचेच्या नळीवर उज्जप्लआम्ल (हैड्रोफ्ल्युओरिक आसिड) ओततात व ५| १० मिनिटांनी तें आम्ल धुवून काढतात. या अम्लाचें कार्य मेणावर होत नाहीं. ज्या ठिकाणचें मेण निघून कांच उघडी पडली आहे त्या ठिकाणीं मात्र कांचेवर कार्य घडून कांच खाल्ली जाऊन खोदली जाते व त्या ठिकाणीं खुणा उठतात; नंतर टरपेनटाइन तेल नळीवर ओतून नळी स्वच्छ करितात. नंतर कज्जलादिकांच्या योगानें त्या खुणा स्पष्ट दृग्गोचर होतील असें करितात.
च क्रा का र उ ष्ण मा न मा प क.- हर्मन व फीस्टर यांनी एक प्रकारचें महत्तम व लघूत्तम उष्णमानमापक यंत्र केलें आहे. लोखंड आणि पितळ यांचा प्रसरणगुणक (कोइफिशंट ऑफ एक्सॅपॅन्शन) फार भिन्न आहे. ०० शतांश आणि १००० यांच्या दरम्यान लोखंडाचा प्रसरणगुणक. ००००१२२० आहे, परंतु पितळेचा प्रसरणगुणक .००००१८७८ आहे. म्हणजे पितळेचा प्रसरणगुणक लोखंडापेक्षां सुमारें दीडपट आहे. एक यार्ड लांब, अर्धा इंच रूंद आणि १/२० इंचाइतकी जाड अशी पोलादी पातळ पट्टी घेतात आणि तेवढ्याच आकाराची पितळेची पट्टी या पोलीदी पट्टीवर बसवितात. नंतर या जोड पट्टीची गुंडाळी करितात; या गुंडाळीचें मध्य टोंक एक खुंटाला मजबूत रीतीनें पक्कें बसविलेलें असतें व बाहेरील टोंकास उच्चालक बसवितात व या उच्चालकास कांटा जोडतात व तबकडीवर आंकडे मांडलेले असतात. आतां उष्णतेनें पितळ आणि पोलाद यांचें कमी जास्त प्रमाणांत प्रसरण होतें व त्या योगानें गुंडाळी कमी जास्त प्रमाणांत उलगडली किंवा गुंडाळली जाते. आणि त्या योगानें कांट्याचें चलन होतें. पार्‍याच्या उष्णमानमापकांशीं तुलना करून या धातूच्या पट्टीच्या उष्णमानमापकावर आंकडे मांडतात. हें यंत्र पार्‍याच्या उष्णमानमापकाइतकें सूक्ष्म नाहीं असें शास्त्रज्ञ मंडळाचें मत आहे. म्हणून या चक्राकार यंत्राचा फारसा उपयोग करीत नाहींत.
उ ष्ण मा न मा प का ची दु रू स्ती - पार्‍याच्या उष्णमानमापकांतील शून्य आणि शंभर या अंशांतील स्थानांत फरक पडतो व त्यामुळें तदनुरोधानें इतर अंशांच्या स्थानांत फरक पडूं लागतो. असा फरक पडण्याचें कारण असें आहे कीं, त्या उष्णमानमापकावर ज्या प्रमाणें कार्य घडलें असेल त्याप्रमाणें या अंशात फरक पडतो. उदाहरणार्थ जर उष्णमानमापकाचा खालील गोलक तापवून थंड केला व नंतर त्याला वितळणार्‍या बर्फांत ठेवलें तर शून्य अंशाच्या स्थानांत फरक दिसेल. ८|१५ दिवसांत हा फरक कमी कमी होत शून्य अंश मूलस्थानाप्रत येतो. याचप्रमाणें कांचेची नळी नवीनच तयार होऊन त्यावर नव्यापणींच खुणा मांडल्या तर कांहीं काळानें त्या उष्णमानमापकावरील प्रमाणबिंदूच्या स्थानांत फरक पडतो. याशिवाय उष्णमानमापकांत आणखी तीन प्रकारच्या दुरूस्त्या कराव्या लागतात:- (१) उष्णमानमापकांतर्गत आणि उष्णमानमापकबाह्य दाब लक्षांत घ्यावा लागतो. (२) उष्णमानमापकाच्या नळीचा किती भाग बाहेर उघडा पडला आहे हें ध्यानांत घ्यावें लागतें व त्याप्रमाणें हिशोब करावा लागतो. (३)उष्णमानमापकाच्या नलिकेचा व्यास सर्व ठिकाणीं अगदीं सारखा असत नाहीं; त्यामुळें जरी प्रमाणबिंदू अगदीं बरोबर असले तरी मध्यंतरीच्या खुणा अगदीं चुकीच्या असतात. त्याकरितां नलिकेच्या छेदाविषयीं दुरूस्त्या कराव्या लागतात.
वा यु यु क्त उ ष्ण मा न मा प क यं त्र - उत्तम प्रकारच्या उष्णमानमापकापासून जसें कार्य होतें तसेंच कार्य वायूच्या उष्णमानमापकापासून होतें. किंबहूना पारद- उष्णमानमापकापेक्षां जास्त उत्तम कार्य वायूच्या उष्णमानमापकापासून होतें. पार्‍याची वाफ सुमारें ३५०० अंशावर होते यामुळें ३५०० अंशापेक्षां जास्त उष्णमान पार्‍यांच्या उष्णमानमापकानें मोजतां येत नाहीं. कांचेचें प्रसरण कित्येकदां अनियमितपणें होतें. त्याच्या यागें पार्‍याच्या स्तंभाकडून उष्णमान अगदीं बरोबर दर्शविलें जात नाहीं. पार्‍याऐवजीं वायूचा उपयोग केल्यास या प्रकारच्या चुका अगदीं अल्प प्रमाणावर होतात; कारण कांचेच्या गुणकाच्या मानानें वायूचा प्रसरणगुणक फारच मोठा आहे; त्यामुळें कांचेच्या अनियमित प्रसरणानें उष्णता दर्शकांत फारसा फरक पडत नाहीं. वायूचें प्रसरण फारच नियमित रीतीनें होतें व त्यामुळें कोणत्या उष्णमानावर वायूचा आकार आणि दाब किती होईल हें गणितानें काढतां येतें. यामुळें वायूच्या आकारमानाच्या योगानें किंवा दाबाच्या योगानें उष्णमान अगदीं सूक्ष्मपणें निश्चित करतां येतें हा या वायूच्या उष्णमानमापकांत पार्‍याच्या उष्णमानमापकापेक्षां विशेष गुण आहे. पार्‍याच्या उष्णमानमापकांत एक कांचेचा लहानसा फुगा असतो; त्या फुग्याला कांचेची नळी लावलेली असते; आणि त्या नळीस एक रबराची नळी जोडलेली असते; या नळींत पारा भरलेला असतो. फुग्यांतील हवेस किंवा दुसर्‍या एखाद्या वायूस (हायड्रोजन, ऑक्सिजन नैट्रोजन इ. इ) उष्ण करून त्याच्या योगानें वायूचें किती प्रसरण होतें किंवा दाब किती वाढतो हें काढतात; आणि प्रसरणाच्या किंवा दाबाच्या योगानें उष्णमान काढतां येतें. व्यवहारांत या यंत्राचा सरसहा उपयोग होऊं शकत नाहीं. परंतु शास्त्रीय प्रयोगांत अनेकवेळां या यंत्राचा उपयोग करितात. ज्या ज्या ठिकाणीं उष्णमान अगदीं सूक्ष्मपणें निश्चित करावयाचें असतें त्या त्या ठिकाणीं या उष्णमानमापकाचा उपयोग करितात.
वि द्यु दु ष्ण मा न मा प क :- पार्‍याच्या उष्णमानमापकावरील अंश पाहिले कीं, लागलीच उष्णमान समजतें. परंतु उष्णमानमापकाचा मर्यादित उष्णमानापर्यंतच उपयोग करितां येतो. विद्युदुष्णमानमापकाचा उपयोग करितां येण्याची मर्यादा फार मोठी आहे; परंतु विद्युदुष्णमानमापकांत एक दोष आहे. जरी हा दोष विद्युदुष्णमानमापकांत आहे तरी पार्‍याच्या उष्णमानमापकापेक्षां विद्युदुष्णमानमापक जास्त सूक्ष्म आहे. तसेंच त्याची जास्त ठिकाणीं योजना करितां येते व तें अत्यंत भिन्नभिन्न उष्णमानांवर वापरतां येतें. या सर्व उपयुक्त गुणांमुळें शास्त्रीय शोधांत याचा फार मोठ्या प्रमाणांत उपयोग करितात. विद्युदुष्णमानमापकाची विस्तृत माहिती येथें देतां येणें शक्य नाहीं, यासाठीं त्रोटक माहितीच येथें दिली आहे.
विद्युदुष्णमानमापकाच्या दोन जाती आहेत:- (१) एका प्रकारांत भिन्न धातूंच्या जोडाचा उपयोग करितात, आणि (२) दुसर्‍या प्रकारांत प्लॅटिनम किंवा दुसर्‍या धातूस होणार्‍या विद्युद्विरोधाच्या फरकाचा उपयोग करितात. दोन भिन्न जातींच्या धातूंचे तुकडे घेऊन ते एका ठिकाणीं सांधतात. जेव्हां उष्णमान मोजावयाचें असतें तेव्हां हा सांधा एका स्थळीं स्थिर ठेवतात व त्या योगानें उत्पन्न झालेला विद्युत्प्रवाह एका विद्युन्मापकानें (गल्व्हानो मिटरनें) मोजतात. सांध्यापासून उत्पन्न होणारा विद्युत्प्रवाह आणि तेथील उष्णमान यांत ठराविक प्रमाण असते; म्हणून उष्णमान मोजतां येतें. कित्येकदां विद्युन्मापकाचा उपयोग न करितां विद्युत्प्रवाहाची तुलना करितात.
दुसर्‍या प्रकारच्या विद्युदुष्णमानमापकांत प्लॅटिनम किंवा दुसर्‍या एखाद्या धातूची तार घेऊन ती ज्या ठिकाणीं उष्णता मांजावयाची असेल त्या ठिकाणीं ठेवतात. त्या योगानें त्या तारेचें उष्णमान त्या ठिकाणच्या इतकें होतें व भिन्नभिन्न उष्णमानावर त्या धातूच्या तारेकडून भिन्नभिन्न प्रमाणांत विद्युत्प्रवाहास विरोध होतो. या विरोधांत आणि उष्णमानांत काहीं विशिष्ट प्रमाण असतें. या प्रमाणाच्या योगानें उष्णमान काढतां येतें.
म ह त्त म आ णि ल घु त्त म उ ष्ण मा प कें:- वायुचक्र शास्त्रांत (मिटिअरॉलॉजी) प्रत्येक दिवसाच्या सर्वांत जास्तींत जास्त आणि कमींत कमी उष्णमानाची नोंद करून ठेवावी लागते. पार्‍याच्या साध्या उष्णमानमापकानें अशा प्रकारचें अवलोकन करवून घेण्यास सतत चोवीस तास मनुष्यानें पहात बसलें पाहिजे. या प्रकारें सतत चोवीस तासपर्यंत आळीपाळीनें उष्णमानमापकावर पहारा करण्याचें टाळण्याच्या उद्देशानें रूदरफोर्ड यानें एक उष्णमानमापक तयार केलें. याची नळी आडवी असते. या नळींत लोखंडाचा लहानसा डंबेल ठेवलेला असतो. पारदस्तंभ त्या डंबेलला रेटूं शकतो; परंतु लोखंड आणि पारा यांच्यामध्यें पृष्ठाकर्षणाचा आभाव असल्याकारणानें पारदस्तंभ आकुंचित होतांना डंबेल पारदस्तंभाबरोबर परत न जातां तेथेंच रहातो. या उष्णमानमापकानें महत्तम उष्णमान समजतें. लोहचुंबकानें त्या लोखंडी डंबेलास पारदस्तंभाशीं चिकटून ठेऊन यंत्र लावून ठेवतात.
या लघुत्तम उष्णमानमापकांत अल्कोहल (मद्यार्क) या द्रवाचा उपयोग केलेला असतो. या उष्णमानमापकांत एक लहानसा कांचेचा तुकडा ठेवलेला असतो. कांच आणि मद्यार्क यांच्या दरम्यान पृष्ठकर्षण असतें, यामुळें मद्यार्काचा स्तंभ आकुंचित होत असतांना कांचेचा तुकडा पृष्ठाकर्षणामुळें परत येतो; परंतु मद्यार्काच्या स्तंभाचें प्रसरण होत असतांना कांचेच्या तुकड्याच्या बाजूनें मद्यार्क पुढें जातो; पण कांचेचा तुकडा पुढें ढकलला जात नाहीं. ज्या वेळेस हें उष्णमानमापक लावावयाचें असतें, त्या वेळेस हलवून कांचेचा तुकडा मद्यार्काच्या स्तंभाच्या अग्रभागाशीं आणून ठेवितात.
स त त ले ख क उ ष्ण मा न मा प क:- वरील लघुत्तम आणि महत्तम उष्णमानमापकानें ठराविक कालांतील कमींत कमी किंवा जास्तींत जास्त उष्णमान तेवढें कळतें; परंतु दरम्यानच्या काळांत उष्णमानांत कसकसा फेरफार झाला हें कळत नाहीं. हें समजण्याकरितां शास्त्रज्ञांनीं सतत लेखकयंत्राची युक्ति बसविली आहे. कांहीं विशिष्ट युक्तीनें एका फिरत्या पंचपात्रावर शाईनें किंवा पेन्सिलनें रेषा काढण्याची योजना केलेली असतें. शाईच्या टांकाचें अग्र उष्णमानाच्या अनुरोधानें हलविण्याची युक्ति योजिलेली असते, त्यामुळें पंचपात्रावरील कागदावर वक्र रेषा उमटते. या रेषेच्या योगानें (ग्राफच्या योगानें) ठराविक काळांतील वाटेल त्या वेळेचें उष्णमान समजतें.
