आपेक्षिक घनत्व

सापेक्ष घनत्व, या विशिष्ट गुरुत्व, किसी दिए गए संदर्भ सामग्री के घनत्व के लिए किसी पदार्थ के घनत्व (एक इकाई आयतन का द्रव्यमान) का अनुपात है। तरल पदार्थों के लिए विशिष्ट गुरुत्व लगभग सदैव पानी (अणु) के संबंध में इसकी सघनता (पर) पर मापा जाता है 4 °C), गैसों के लिए, संदर्भ कमरे के तापमान पर हवा है (20 °C). शब्द सापेक्ष घनत्व (अधिकांशतः संक्षिप्त आरडी या आरडी) अधिकांशतः वैज्ञानिक उपयोग में पसंद किया जाता है, जबकि शब्द विशिष्ट रूप से गुरुत्व के लिए उपयोग किया जाता है।

यदि किसी पदार्थ का आपेक्षिक घनत्व 1 से कम है तो वह संदर्भ से कम घना है; यदि 1 से अधिक है तो यह संदर्भ से सघन है। यदि आपेक्षिक घनत्व ठीक 1 है तो घनत्व बराबर होते हैं; अर्थात् दो पदार्थों के समान आयतन का द्रव्यमान समान होता है। यदि संदर्भ सामग्री पानी है, तो 1 से कम सापेक्षिक घनत्व (या विशिष्ट गुरुत्व) वाला पदार्थ पानी में तैरेगा। उदाहरण के लिए, लगभग 0.91 के सापेक्ष घनत्व वाला आइस क्यूब तैरेगा। इसी प्रकार 1 से अधिक होने पर आपेक्षिक घनत्व वाला पदार्थ डूब जाएगा।

नमूना और संदर्भ दोनों के लिए तापमान और दबाव निर्दिष्ट होना चाहिए। दबाव सदैव लगभग 1 वायुमंडल (इकाई) (101.325 पास्कल (इकाई)) होता है। जहां यह नहीं है, वहां घनत्व को सीधे निर्दिष्ट करना अधिक सामान्य है। नमूना और संदर्भ दोनों के लिए तापमान उद्योग से उद्योग में भिन्न होता है। ब्रिटिश शराब बनाने के अभ्यास में, जैसा कि ऊपर निर्दिष्ट किया गया है, विशिष्ट गुरुत्व को 1000 से गुणा किया जाता है। उद्योग में सामान्यतः विशिष्ट गुरुत्व का उपयोग विभिन्न सामग्रियों जैसे नमकीन, वजन होना चाहिए ( सिरप, जूस, शहद, ब्रुअर्स शब्द , जरूर, आदि) और अम्ल के समाधान की एकाग्रता के बारे में जानकारी प्राप्त करने के सरल साधन के रूप में किया जाता है।

मूल गणना
आपेक्षिक घनत्व ($$RD$$) या विशिष्ट गुरुत्व ($$SG$$) आयाम रहित मात्रा है, क्योंकि यह घनत्व या भार का अनुपात है $$\mathit{RD} = \frac{\rho_\mathrm{substance}}{\rho_\mathrm{reference}},$$ जहां $$RD$$ सापेक्ष घनत्व है, $$\rho_\mathrm{substance}$$ मापा जा रहा पदार्थ का घनत्व है, और $$\rho_\mathrm{reference}$$ संदर्भ का घनत्व है। (रिवाज के अनुसार $$\rho$$, ग्रीक अक्षर rho, घनत्व को दर्शाता है।)

संदर्भ सामग्री को सबस्क्रिप्ट का उपयोग करके इंगित किया जा सकता है: $$RD_\mathrm{substance/reference}$$ जिसका अर्थ है संदर्भ के संबंध में पदार्थ का सापेक्षिक घनत्व हैं। यदि संदर्भ स्पष्ट रूप से नहीं कहा गया है तो इसे सामान्य रूप से 4 डिग्री सेल्सीयस (या, अधिक शुद्धतम रूप से, 3.98 डिग्री सेल्सियस, जो वह तापमान है जिस पर पानी अपने अधिकतम घनत्व तक पहुंचता है) पर पानी माना जाता है। इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में, पानी का घनत्व (लगभग) 1000 किलोग्राम /घन मीटर|m3 होता है या 1 किलोग्राम/घन सेंटीमीटर|सेमी3, जो सापेक्ष घनत्व गणनाओं को विशेष रूप से सुविधाजनक बनाता है: इकाइयों के आधार पर वस्तु के घनत्व को केवल 1000 या 1 से विभाजित करने की आवश्यकता होती है।

गैसों का आपेक्षिक घनत्व अधिकांशतः 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 101.325 केपीए पूर्ण दाब पर शुष्क हवा के संबंध में मापा जाता है, जिसका घनत्व 1.205 किग्रा/मीटर 3 है। हवा के सापेक्ष आपेक्षिक घनत्व प्राप्त किया जा सकता है $$\mathit{RD} = \frac{\rho_\mathrm{gas}}{\rho_\mathrm{air}} \approx \frac{M_\mathrm{gas}}{M_\mathrm{air}},$$ कहां $$M$$ मोलर द्रव्यमान है और लगभग समान चिह्न का उपयोग किया जाता है क्योंकि समानता केवल तभी होती है जब गैस का 1 मोल (यूनिट) और 1 मोल हवा किसी दिए गए तापमान और दबाव पर समान मात्रा में होती है, अर्थात, वे दोनों आदर्श गैस हैं। आदर्श व्यवहार सामान्यतः बहुत कम दबाव में ही देखा जाता है। उदाहरण के लिए, आदर्श गैस का मोल 0 °C और 1 वातावरण में 22.414 लीटर घेरता है जबकि उन्हीं परिस्थितियों में कार्बन डाइआक्साइड का मोलर आयतन 22.259 लीटर होता है।

1 से अधिक एसजी वाले पानी की तुलना में सघन होते हैं और सतह के तनाव के प्रभावों की उपेक्षा करते हुए उसमें डूब जाते हैं। जिनका SG 1 से कम होता है, वे पानी से कम घने होते हैं और उस पर तैरेंगे। वैज्ञानिक कार्य में, द्रव्यमान से आयतन का संबंध सामान्यतः अध्ययन के अनुसार पदार्थ के घनत्व (द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन) के संदर्भ में सीधे व्यक्त किया जाता है। यह उद्योग में है जहां विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण अधिकांशतः ऐतिहासिक कारणों से व्यापक आवेदन पाता है।

किसी तरल के सही विशिष्ट गुरुत्व को गणितीय रूप में व्यक्त किया जा सकता है: $$ SG_\mathrm{true} = \frac {\rho_\mathrm{sample}}{\rho_\mathrm{H_2O}},$$ जहां $$\rho_\mathrm{sample}$$ नमूने का घनत्व है और $$\rho_\mathrm{H_2O}$$ पानी का घनत्व है।

स्पष्ट विशिष्ट गुरुत्व केवल समान मात्रा के नमूने और हवा में पानी के वजन का अनुपात है: $$ SG_\mathrm{apparent} = \frac {W_{\mathrm{A},\text{sample}}}{W_{\mathrm{A},\mathrm{H_2O}}},$$ जहां $$W_{A,\text{sample}}$$ हवा में मापे गए नमूने के वजन का प्रतिनिधित्व करता है और $${W_{\mathrm{A},\mathrm{H_2O}}}$$ वायु में मापे गए जल के बराबर आयतन का भार हैं।

यह दिखाया जा सकता है कि वास्तविक विशिष्ट गुरुत्व की गणना विभिन्न गुणों से की जा सकती है: $$ SG_\mathrm{true} = \frac {\rho_\mathrm{sample}}{\rho_\mathrm{H_2O}} = \frac {\frac{m_\mathrm{sample}}{V}}{\frac{m_\mathrm{H_2O}}{V}} = \frac {m_\mathrm{sample}}{m_\mathrm{H_2O}} \frac{g}{g} = \frac {W_{\mathrm{V},\text{sample}}}{W_{\mathrm{V},\mathrm{H_2O}}},$$ जहाँ g गुरुत्वाकर्षण के कारण स्थानीय त्वरण है, V नमूने और पानी का आयतन है (दोनों के लिए समान), ρsample नमूने का घनत्व है, ρH 2O पानी का घनत्व है, Wv निर्वात में प्राप्त वजन का प्रतिनिधित्व करता है, $$\mathit{m}_\mathrm{sample}$$ नमूने का द्रव्यमान है और $$\mathit{m}_\mathrm{H_2 O}$$जल के समान आयतन का द्रव्यमान है।

पानी का घनत्व तापमान और दबाव के साथ-साथ नमूने के घनत्व के साथ बदलता रहता है। इसलिए तापमान और दबावों को निर्दिष्ट करना आवश्यक है जिस पर घनत्व या भार निर्धारित किए गए थे। यह लगभग सदैव होता है कि माप 1 नाममात्र के वातावरण (101.325 kPa ± बदलते मौसम के पैटर्न से भिन्नता) पर किए जाते हैं। लेकिन जैसा कि विशिष्ट गुरुत्व सामान्यतः अत्यधिक असम्पीडित जलीय घोल या अन्य असम्पीडित पदार्थों (जैसे पेट्रोलियम उत्पादों) को संदर्भित करता है, दबाव के कारण होने वाले घनत्व में भिन्नता को सामान्यतः कम से कम उपेक्षित किया जाता है जहां स्पष्ट विशिष्ट गुरुत्व को मापा जा रहा है। सही (वैक्यूओ में) विशिष्ट गुरुत्व गणनाओं के लिए, वायु दाब पर विचार किया जाना चाहिए। तापमान अंकन द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है (Ts/Tr), Ts के साथ उस तापमान का प्रतिनिधित्व करना जिस पर नमूने का घनत्व निर्धारित किया गया था और Tr वह तापमान जिस पर संदर्भ (जल) घनत्व निर्दिष्ट किया गया है। उदाहरण के लिए, SG (20 °C/4 °C) का अर्थ यह समझा जाएगा कि नमूने का घनत्व 20 °C पर और पानी का 4 °C पर निर्धारित किया गया था। अलग-अलग नमूने और संदर्भ तापमान को ध्यान में रखते हुए, हम ध्यान दें कि, जबकि SGH 2o = $1$ (20 °C/20 °C), यह भी स्थिति है कि SG H 2o = $0.998/1$ = $0.998$ (20 डिग्री सेल्सियस/4 डिग्री सेल्सियस)। यहाँ, वर्तमान समय में ITS-90 पैमाने और घनत्वों का उपयोग करके तापमान निर्दिष्ट किया जा रहा है यहां उपयोग किया गया है और इस लेख के बाकी भागों में उस पैमाने पर आधारित हैं। पिछले आइपीटीएस-68 पैमाने पर, 20 डिग्री सेल्सियस और 4 डिग्री सेल्सियस पर घनत्व क्रमशः $0.998$ और $1$ हैं जिसके परिणामस्वरूप पानी के लिए SG (20 °C/4 °C) मान $0.998$ होता है।

जैसा कि उद्योग में विशिष्ट गुरुत्व माप का मुख्य उपयोग जलीय घोल में पदार्थों की सांद्रता का निर्धारण है और जैसा कि ये SG बनाम सांद्रता की तालिकाओं में पाए जाते हैं, यह अत्यंत महत्वपूर्ण है कि विश्लेषक विशिष्ट गुरुत्व के सही रूप के साथ तालिका में प्रवेश करें। उदाहरण के लिए, शराब बनाने के उद्योग में, प्लेटो स्केल सुक्रोज एकाग्रता को वास्तविक एसजी के मुकाबले वजन से सूचीबद्ध करता है, और मूल रूप से (20 डिग्री सेल्सियस/4 डिग्री सेल्सियस) था अर्ताथ प्रयोगशाला तापमान (20 डिग्री सेल्सियस) पर बने सुक्रोज समाधानों के घनत्व के माप के आधार पर, लेकिन 4 डिग्री सेल्सियस पर पानी के घनत्व के संदर्भ में, जो उस तापमान के बहुत करीब है जिस पर पानी का अधिकतम घनत्व होता है, ρH 2O 999.972 kg/m3 के बराबर SI इकाइयों में ($1 g/cm^{3}$ सीजीएस प्रणाली में या संयुक्त राज्य अमेरिका की प्रथागत इकाइयों में 62.43 lb/cu ft)। अमेरिकन सोसायटी ऑफ ब्रूइंग केमिस्ट्स टेबल उत्तरी अमेरिका में आज उपयोग में है, जबकि यह मूल प्लेटो टेबल से लिया गया है, जो आइपीटीएस-68 पैमाने पर (20 डिग्री सेल्सियस/20 डिग्री सेल्सियस) पर स्पष्ट विशिष्ट गुरुत्व माप के लिए है, जहां पानी का घनत्व है $0.998 g/cm^{3}$. चीनी, शीतल पेय, शहद, फलों के रस और संबंधित उद्योगों में वजन के हिसाब से सुक्रोज की मात्रा ब्रिक्स A द्वारा तैयार तालिका से ली जाती है। ब्रिक्स, जो एसजी (17.5 डिग्री सेल्सियस/17.5 डिग्री सेल्सियस) का उपयोग करता है। अंतिम उदाहरण के रूप में, ब्रिटिश SG इकाइयाँ 60 °F के संदर्भ और नमूना तापमान पर आधारित हैं और इस प्रकार (15.56 °C/15.56 °C) हैं।

किसी पदार्थ के विशिष्ट गुरुत्व को देखते हुए, उसके वास्तविक घनत्व की गणना उपरोक्त सूत्र को पुनर्व्यवस्थित करके की जा सकती है:$$\rho_\mathrm{substance} = SG \times \rho_\mathrm{H_2O}.$$कभी-कभी पानी के अतिरिक्त संदर्भ पदार्थ निर्दिष्ट किया जाता है (उदाहरण के लिए, वायु), जिस स्थिति में विशिष्ट गुरुत्व का मतलब उस संदर्भ के सापेक्ष घनत्व होता है।

तापमान निर्भरता

 * विभिन्न तापमानों पर पानी के मापे गए घनत्वों की तालिका के लिए घनत्व देखें।

पदार्थों का घनत्व तापमान और दबाव के साथ बदलता रहता है, इसलिए तापमान और दबावों को निर्दिष्ट करना आवश्यक है जिस पर घनत्व या द्रव्यमान निर्धारित किए गए थे। यह लगभग सदैव होता है कि माप नाममात्र के 1 वायुमंडल (101.325 kPa बदलते मौसम पैटर्न के कारण होने वाले परिवर्तन की अनदेखी करते हुए) पर किए जाते हैं, लेकिन सापेक्ष घनत्व के रूप में सामान्यतः अत्यधिक असंपीड़ित जलीय घोल या अन्य असंपीड़ित पदार्थ (जैसे पेट्रोलियम उत्पाद) घनत्व में भिन्नता को संदर्भित करता है। दबाव के कारण सामान्यतः उपेक्षित होते हैं, कम से कम जहां स्पष्ट सापेक्ष घनत्व मापा जा रहा है। सही (वैक्यूओ में) सापेक्ष घनत्व गणनाओं के लिए हवा के दबाव पर विचार किया जाना चाहिए । तापमान अंकन द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है (Ts/Tr) T के साथsउस तापमान का प्रतिनिधित्व करना जिस पर नमूने का घनत्व निर्धारित किया गया था और Tr वह तापमान जिस पर संदर्भ (जल) घनत्व निर्दिष्ट किया गया है। उदाहरण के लिए, SG (20 °C/4 °C) का अर्थ यह समझा जाएगा कि नमूने का घनत्व 20 °C पर और पानी का 4 °C पर निर्धारित किया गया था। अलग-अलग नमूने और संदर्भ तापमान को ध्यान में रखते हुए हम ध्यान दें कि जबकि SGH 2O = 1.00000000 (20 डिग्री सेल्सियस/20 डिग्री सेल्सियस) यह भी स्थिति है कि RD H2O= $0.998203⁄0.998840$ = 0.998363 (20 डिग्री सेल्सियस/4 डिग्री सेल्सियस)। यहां वर्तमान ITS-90 स्केल और घनत्व का उपयोग करके तापमान निर्दिष्ट किया जा रहा है यहां उपयोग किया गया है और इस लेख के बाकी भागों में उस पैमाने पर आधारित हैं। पिछले आइपीटीएस-68 पैमाने पर 20 डिग्री सेल्सियस और 4 डिग्री सेल्सियस पर घनत्व क्रमशः 0.9982071 और 0.9999720 हैं, जिसके परिणामस्वरूप 0.9982343 के पानी के लिए आरडी (20 डिग्री सेल्सियस/4 डिग्री सेल्सियस) मूल्य होता है।

घनत्व प्रतीकों में दो सामग्रियों के तापमान को स्पष्ट रूप से बताया जा सकता है; उदाहरण के लिए:
 * आपेक्षिक घनत्व: 8.15$20 °C 4 °C$; या विशिष्ट गुरुत्व: 2.432$15 0$

जहां सुपरस्क्रिप्ट उस तापमान को इंगित करता है जिस पर सामग्री का घनत्व मापा जाता है, और सबस्क्रिप्ट उस संदर्भ पदार्थ के तापमान को इंगित करता है जिससे इसकी तुलना की जाती है।

उपयोग करता है
सापेक्ष घनत्व द्रव या गैस में किसी पदार्थ की उछाल को मापने में मदद कर सकता है, या अज्ञात पदार्थ की घनत्व को दूसरे के ज्ञात घनत्व से निर्धारित कर सकता है। चट्टान या अन्य नमूने की खनिज सामग्री को निर्धारित करने में सहायता के लिए सापेक्ष घनत्व अधिकांशतः भूवैज्ञानिकों और खनिज विज्ञान द्वारा उपयोग किया जाता है। जेमोलॉजी इसे रत्नों की पहचान में सहायता के रूप में उपयोग करती है। पानी को संदर्भ के रूप में पसंद किया जाता है क्योंकि माप तब क्षेत्र में करना सरल होता है (माप विधियों के उदाहरणों के लिए नीचे देखें)।

जैसा कि उद्योग में सापेक्ष घनत्व माप का मुख्य उपयोग जलीय घोल में पदार्थों की सांद्रता का निर्धारण है और ये आरडी बनाम एकाग्रता की तालिकाओं में पाए जाते हैं, यह अत्यंत महत्वपूर्ण है कि विश्लेषक सापेक्ष घनत्व के सही रूप के साथ तालिका में प्रवेश करें। उदाहरण के लिए, ब्रूइंग उद्योग में, प्लेटो स्केल, जो वास्तविक आरडी के विरुद्ध द्रव्यमान द्वारा सुक्रोज एकाग्रता को सूचीबद्ध करता है, मूल रूप से (20 डिग्री सेल्सियस/4 डिग्री सेल्सियस) थे यह प्रयोगशाला तापमान (20 डिग्री सेल्सियस) पर बने सुक्रोज समाधानों के घनत्व के मापन पर आधारित है लेकिन 4 डिग्री सेल्सियस पर पानी के घनत्व के संदर्भ में है जो उस तापमान के बहुत करीब है जिस पर पानी का अधिकतम घनत्व ρ 0.999972 g/cm के बराबर3 (या 62.43 lb·ft-3). अमेरिकन सोसायटी ऑफ ब्रूइंग केमिस्ट टेबल उत्तरी अमेरिका में आज उपयोग में है, जबकि यह मूल प्लेटो तालिका से लिया गया है, जो आइपीटीएस-68 पैमाने पर (20 डिग्री सेल्सियस/20 डिग्री सेल्सियस) पर स्पष्ट सापेक्ष घनत्व माप के लिए है, जहां पानी का घनत्व 0.9982071 ग्राम/सेमी 3 है।। चीनी, शीतल पेय, शहद, फलों के रस और संबंधित उद्योगों में द्रव्यमान द्वारा सुक्रोज सांद्रता इस कार्य से ली जाती है जो एसजी (17.5 डिग्री सेल्सियस/17.5 डिग्री सेल्सियस) का उपयोग करता है। अंतिम उदाहरण के रूप में, ब्रिटिश आरडी इकाइयां 60 °F के संदर्भ और नमूना तापमान पर आधारित हैं और इस प्रकार (15.56 °C/15.56 °C) हैं।

नाप
किसी नमूने के घनत्व को मापने और संदर्भ पदार्थ के (ज्ञात) घनत्व से विभाजित करके सापेक्ष घनत्व की सीधे गणना की जा सकती है। नमूने का घनत्व बस इसका द्रव्यमान इसकी मात्रा से विभाजित होता है। चूंकि द्रव्यमान को मापना सरल है, अनियमित आकार के नमूने की मात्रा का पता लगाना अधिक कठिन हो सकता है। इसकी विधि यह है कि नमूने को पानी से भरे स्नातक सिलेंडर में रखा जाए और यह पढ़ा जाए कि यह कितना पानी विस्थापित करता है। वैकल्पिक रूप से कंटेनर को ऊपर तक भरा जा सकता है, नमूना डूबा हुआ है, और अतिप्रवाह की मात्रा को मापा जा सकता है। पानी का सतही तनाव पानी की महत्वपूर्ण मात्रा को बहने से रोक सकता है, जो छोटे नमूनों के लिए विशेष रूप से समस्याग्रस्त है। इस कारण से जितना संभव हो सके छोटे मुंह वाले पानी के कंटेनर का उपयोग करना वांछनीय है।

प्रत्येक पदार्थ के लिए, घनत्व, ρ, द्वारा दिया जाता है $$\rho = \frac{\text{Mass}}{\text{Volume}} = \frac{\text{Deflection} \times \frac{\text{Spring Constant}}{\text{Gravity}}}{\text{Displacement}_\mathrm{Water Line} \times \text{Area}_\mathrm{Cylinder}}.$$जब इन घनत्वों को विभाजित किया जाता है, वसंत स्थिरांक, गुरुत्वाकर्षण और क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के संदर्भ बस रद्द हो जाते है$$ RD = \frac{\rho_\mathrm{object}}{\rho_\mathrm{ref}} = \frac{\frac{\text{Deflection}_\mathrm{Obj.}}{\text{Displacement}_\mathrm{Obj.}}}{\frac{\text{Deflection}_\mathrm{Ref.}}{\text{Displacement}_\mathrm{Ref.}}} = \frac{\frac{3\ \mathrm{in}}{20\ \mathrm{mm}}}{\frac{5\ \mathrm{in}}{34\ \mathrm{mm}}}=\frac{3\ \mathrm{in} \times 34\ \mathrm{mm}}{5\ \mathrm{in} \times 20\ \mathrm{mm}} = 1.02. $$

जलस्थैतिक वजन
सापेक्ष घनत्व अधिक सरलता से और अधिक शुद्धतम रूप से मात्रा को मापने के बिना मापा जाता है। स्प्रिंग स्केल का उपयोग करते हुए, नमूने को पहले हवा में और फिर पानी में तौला जाता है। सापेक्ष घनत्व (पानी के संबंध में) की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है: $$RD = \frac{W_\mathrm{air}}{W_\mathrm{air} - W_\mathrm{water}},$$ कहां
 * Wair हवा में नमूने का वजन है ( न्यूटन (यूनिट) एस, पाउंड-बल | पाउंड-बल या बल की कुछ अन्य इकाई में मापा जाता है)
 * Wwater पानी में नमूने का वजन है (समान इकाइयों में मापा जाता है)।

इस तकनीक का उपयोग से कम आपेक्षिक घनत्व को मापने के लिए आसानी से नहीं किया जा सकता है, क्योंकि नमूना तब तैरता रहेगा। Wwater ऋणात्मक मात्रा बन जाती है, जो नमूने को पानी के नीचे रखने के लिए आवश्यक बल का प्रतिनिधित्व करती है।

एक अन्य व्यावहारिक विधि तीन मापों का उपयोग करती है। सैंपल को सुखाकर तौला जाता है। फिर पानी से ऊपर तक भरे कंटेनर को तौला जाता है, और विस्थापित पानी के बह जाने और हटा दिए जाने के बाद, डूबे हुए नमूने के साथ पुनः तौला जाता है। पहले दो पाठ्यांकों के योग से अंतिम पाठ्यांक घटाने पर विस्थापित जल का भार प्राप्त होता है। सापेक्ष घनत्व परिणाम विस्थापित पानी के द्वारा विभाजित शुष्क नमूना वजन है। यह विधि उन पैमानों के उपयोग की अनुमति देती है जो निलंबित नमूने को संभाल नहीं सकते। पानी से कम घने नमूने को भी संभाला जा सकता है, लेकिन इसे नीचे रखना होगा, और फिक्सिंग सामग्री द्वारा पेश की गई त्रुटि पर विचार किया जाना चाहिए।

हाइड्रोमीटर
एक हाइड्रोमीटर का उपयोग करके तरल के सापेक्ष घनत्व को मापा जा सकता है। इसमें निरंतर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के डंठल से जुड़ा बल्ब होता है, जैसा कि आसन्न आरेख में दिखाया गया है।

सबसे पहले हाइड्रोमीटर को संदर्भ तरल (हल्के नीले रंग में दिखाया गया है) में तैराया जाता है, और विस्थापन (द्रव) के द्वारा तरलता का स्तर चिह्नित किया जाता है (नीली रेखा)। संदर्भ कोई भी तरल हो सकता है, लेकिन व्यवहार में यह सामान्यतः पानी होता है।

फिर हाइड्रोमीटर को अज्ञात घनत्व (हरे रंग में दिखाया गया) के तरल में तैराया जाता है। विस्थापन में परिवर्तन, Δx, नोट किया गया है। दर्शाए गए उदाहरण में, हाइड्रोमीटर हरे द्रव में थोड़ा सा गिरा है; इसलिए इसका घनत्व संदर्भ द्रव के घनत्व से कम होता है। यह आवश्यक है कि हाइड्रोमीटर दोनों तरल पदार्थों में तैरता रहे।

सरल भौतिक सिद्धांतों के अनुप्रयोग से विस्थापन में परिवर्तन से अज्ञात तरल के सापेक्षिक घनत्व की गणना की जा सकती है। (व्यावहारिक रूप से इस माप को सुविधाजनक बनाने के लिए हाइड्रोमीटर के डंठल को स्नातक के साथ पूर्व-चिह्नित किया जाता है।)

आगे की व्याख्या में,
 * Rref संदर्भ तरल (सामान्यतः पानी) का ज्ञात घनत्व ( द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन) है।
 * Rnew नए (हरे) द्रव का अज्ञात घनत्व है।
 * RDnew/ref संदर्भ के संबंध में नए द्रव का आपेक्षिक घनत्व है।
 * V विस्थापित संदर्भ द्रव का आयतन है, अर्थात आरेख में लाल आयतन।
 * M पूरे हाइड्रोमीटर का द्रव्यमान है।
 * G पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण है।
 * Δx विस्थापन में परिवर्तन है। जिस प्रकार से हाइड्रोमीटर को सामान्यतः स्नातक किया जाता है, उसके अनुसार यहां Δx को ऋणात्मक माना जाता है यदि विस्थापन रेखा हाइड्रोमीटर के डंठल पर उठती है, और यदि यह गिरती है तो धनात्मक होती है। दर्शाए गए उदाहरण में, Δx ऋणात्मक है।
 * A शाफ्ट का क्रॉस सेक्शनल एरिया है।

चूंकि फ्लोटिंग हाइड्रोमीटर स्थैतिक संतुलन में है, इसलिए नीचे की ओर गुरुत्वाकर्षण बल उस पर काम कर रहा है, जो ऊपर की उछाल बल को बिल्कुल संतुलित करता है। हाइड्रोमीटर पर कार्य करने वाला गुरुत्वाकर्षण बल केवल उसका वजन, मिलीग्राम है। आर्किमिडीज उत्प्लावकता सिद्धांत से, हाइड्रोमीटर पर कार्य करने वाला उत्प्लावक बल विस्थापित द्रव के भार के बराबर होता है। यह वजन जी द्वारा विस्थापित तरल के द्रव्यमान के बराबर है, जो संदर्भ तरल के स्थिति में ρrefVG है। इन्हें बराबर सेट करने पर, हमारे पास है $$mg = \rho_\mathrm{ref}Vg$$ या केवल

ठीक वही समीकरण तब लागू होता है जब हाइड्रोमीटर मापे जा रहे तरल में तैर रहा हो, सिवाय इसके कि नया आयतन है $V − AΔx$ (Δx के चिह्न के बारे में ऊपर टिप्पणी देखें)। इस प्रकार,

संयोजन ($$) और ($$) पैदावार

लेकिन से ($$) अपने पास $V = m/ρ_{ref}$. में प्रतिस्थापन ($$) देता है

यह समीकरण विस्थापन में परिवर्तन, संदर्भ तरल के ज्ञात घनत्व और हाइड्रोमीटर के ज्ञात गुणों से सापेक्ष घनत्व की गणना करने की अनुमति देता है। यदि Δx छोटा है, तो सन्निकटन के एक आदेश के रूप में | ज्यामितीय श्रृंखला समीकरण का प्रथम-क्रम सन्निकटन ($$) के रूप में लिखा जा सकता है: $$RD_\mathrm{new/ref} \approx 1 + \frac{A \Delta x}{m} \rho_\mathrm{ref}.$$

इससे पता चलता है कि, छोटे Δx के लिए, विस्थापन में परिवर्तन सापेक्ष घनत्व में परिवर्तन के समानुपाती होते हैं।

पाइकोनोमीटर


एक पाइकोनोमीटर (ग्रीक भाषा से: πικνος (puknos) अर्थ घना), जिसे पाइकोनोमीटर या विशिष्ट गुरुत्व बोतल भी कहा जाता है, उपकरण है जिसका उपयोग तरल के घनत्व को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। पाइकोनोमीटर सामान्यतः कांच से बना होता है, इसके माध्यम से केशिका ट्यूब के साथ क्लोज-फिटिंग ग्राउंड ग्लास ज्वाइंट डाट (प्लग) होता है, जिससे कि हवा के बुलबुले उपकरण से बच सकें। यह उपकरण विश्लेषणात्मक संतुलन का उपयोग करके उपयुक्त कार्यशील तरल पदार्थ, जैसे पानी या पारा (तत्व) के संदर्भ में तरल के घनत्व को शुद्धतम रूप से मापने में सक्षम बनाता है।

यदि फ्लास्क को खाली तौला जाए, पानी से भरा हो, और ऐसे तरल से भरा हो जिसका आपेक्षिक घनत्व वांछित हो, तो द्रव का आपेक्षिक घनत्व आसानी से परिकलित किया जा सकता है। पाउडर का कण घनत्व (पैक्ड घनत्व), जिस पर वजन की सामान्य विधि लागू नहीं की जा सकती है, उसे भी पाइकोनोमीटर से निर्धारित किया जा सकता है। पाउडर को पाइकोनोमीटर में जोड़ा जाता है, जिसे तब तौला जाता है, जिससे पाउडर के नमूने का वजन होता है। पाइकोनोमीटर तब ज्ञात घनत्व के तरल से भर जाता है, जिसमें पाउडर पूरी तरह से अघुलनशील होता है। विस्थापित तरल का वजन तब निर्धारित किया जा सकता है, और इसलिए पाउडर का सापेक्षिक घनत्व।

एक गैस पाइकोनोमीटर, पाइकोनोमीटर का गैस-आधारित अभिव्यक्ति, बंद मात्रा में मापा परिवर्तन के कारण दबाव में परिवर्तन की तुलना करता है जिसमें नमूना के अनुसार दबाव में परिवर्तन के साथ संदर्भ (सामान्यतः ज्ञात मात्रा का स्टील क्षेत्र) होता है। समान शर्तों के अनुसार दबाव के परिवर्तन में अंतर संदर्भ क्षेत्र की तुलना में नमूने की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है, और सामान्यतः ठोस कणों के लिए उपयोग किया जाता है जो ऊपर वर्णित पाइकोनोमीटर डिजाइन के तरल माध्यम में भंग हो सकता है, या झरझरा सामग्री के लिए जिसमें तरल नहीं होगा पूरी तरह से घुसना।

जब पाइकोनोमीटर को विशिष्ट, लेकिन जरूरी नहीं कि शुद्धतम रूप से ज्ञात आयतन, V से भरा जाता है और संतुलन पर रखा जाता है, तो यह बल लगाएगा $$ F_\mathrm{b} = g\left(m_\mathrm{b} - \rho_\mathrm{a}\frac{m_\mathrm{b}}{\rho_\mathrm{b}}\right),$$ जहां एमb बोतल का द्रव्यमान है और जिस स्थान पर माप किए जा रहे हैं उस स्थान पर गुरुत्वीय त्वरण g है। ρa परिवेश के दबाव और ρ पर हवा का घनत्व हैb उस सामग्री का घनत्व है जिससे बोतल बनाई जाती है (सामान्यतः कांच) जिससे कि दूसरा शब्द बोतल के गिलास द्वारा विस्थापित हवा का द्रव्यमान हो जिसका वजन, आर्किमिडीज के सिद्धांत # आर्किमिडीज के सिद्धांत द्वारा घटाया जाना चाहिए। बोतल हवा से भरी हुई है लेकिन जैसे ही हवा उतनी ही मात्रा में हवा को विस्थापित करती है उस हवा का वजन विस्थापित हवा के वजन से रद्द हो जाता है। अब हम बोतल को संदर्भ द्रव से भरते हैं उदा. शुद्ध जल। तुला के पलड़े पर लगने वाला बल बन जाता है: $$ F_\mathrm{w} = g\left(m_\mathrm{b} - \rho_\mathrm{a} \frac{m_\mathrm{b}}{\rho_\mathrm{b}} + V\rho_\mathrm{w} - V\rho_\mathrm{a}\right). $$ यदि हम इसमें से खाली बोतल पर मापे गए बल को घटाते हैं (या पानी की माप करने से पहले संतुलन को टेढ़ा करते हैं) तो हमें प्राप्त होता है। $$F_\mathrm{w,n} = gV( \rho_\mathrm{w} - \rho_\mathrm{a}),$$ जहां सबस्क्रिप्ट n ने संकेत दिया कि यह बल खाली बोतल के बल का शुद्ध है। बोतल को अब रिक्त कर दिया जाता है, अच्छी तरह से सुखाया जाता है और नमूने के साथ पुनः भर दिया जाता है। अब बल मुख्यतः खाली बोतल का जाल है: $$F_\mathrm{s,n} = gV(\rho_\mathrm{s} - \rho_\mathrm{a}),$$ जहां ρs नमूने का घनत्व है। नमूने और जल बलों का अनुपात है: $$SG_\mathrm{A} = \frac{gV(\rho_\mathrm{s} - \rho_\mathrm{a})}{gV( \rho_\mathrm{w} - \rho_\mathrm{a})} = \frac{\rho_\mathrm{s} - \rho_\mathrm{a}}{\rho_\mathrm{w} - \rho_\mathrm{a}}. $$ इसे स्पष्ट सापेक्ष घनत्व कहा जाता है, जिसे सबस्क्रिप्ट ए द्वारा निरूपित किया जाता है, क्योंकि यह वह है जो हम विश्लेषणात्मक संतुलन से हवा में शुद्ध वजन का अनुपात लेते हैं या हाइड्रोमीटर (स्टेम हवा को विस्थापित करते हैं) का उपयोग करते हैं। ध्यान दें कि परिणाम संतुलन के अंशांकन पर निर्भर नहीं करता है। इसके लिए केवल आवश्यकता यह है कि यह बल के साथ रैखिक रूप से पढ़े। न ही RDA पाइकोनोमीटर की वास्तविक मात्रा पर निर्भर करता है।

आगे परिवर्तन हेतु अंत में RDV का प्रतिस्थापन, वास्तविक सापेक्ष घनत्व (सबस्क्रिप्ट V का उपयोग किया जाता है क्योंकि इसे अधिकांशतः सापेक्ष घनत्व के रूप में संदर्भित किया जाता है इन वाकुवा), ρs/Pw स्पष्ट और वास्तविक सापेक्ष घनत्व के बीच संबंध देता है:

$$RD_\mathrm{A}= {{\rho_\mathrm{s} \over \rho_\mathrm{w}}-{\rho_\mathrm{a} \over \rho_\mathrm{w}} \over 1 - {\rho_\mathrm{a} \over \rho_\mathrm{w}}} ={RD_\mathrm{V}-{\rho_\mathrm{a} \over \rho_\mathrm{w}} \over 1 - {\rho_\mathrm{a} \over \rho_\mathrm{w}}}.$$ सामान्य स्थिति में हमारे पास वजन मापा जाएगा और हम वास्तविक सापेक्ष घनत्व चाहते हैं। इसी से मिला है $$RD_\mathrm{V} = RD_\mathrm{A} - {\rho_\mathrm{a} \over \rho_\mathrm{w} }(RD_\mathrm{A}-1).$$ चूंकि 20 डिग्री सेल्सियस पर 101.325 kPa पर शुष्क हवा का घनत्व है 0.001205 जी/सेमी3 और पानी का 0.998203 g/cm है3 हम देखते हैं कि लगभग 1.100 के सापेक्ष घनत्व (20 °C/20 °C) वाले पदार्थ के लिए वास्तविक और स्पष्ट सापेक्ष घनत्व के बीच का अंतर 0.000120 होगा। जहां नमूने का सापेक्ष घनत्व पानी के करीब है (उदाहरण के लिए पतला इथेनॉल समाधान) सुधार और भी छोटा है।

पाइकोनोमीटर का उपयोग आईएसओ मानक: आईएसओ 1183-1:2004, आईएसओ 1014-1985 और एएसटीएम अंतर्राष्ट्रीय मानक: एएसटीएम डी854 में किया जाता है।

प्रकार


 * गे लुसाक, नाशपाती के आकार का, छिद्रित स्टॉपर के साथ, समायोजित, क्षमता 1, 2, 5, 10, 25, 50 और 100 एमएल
 * ऊपर के रूप में, ग्राउंड-इन थर्मामीटर के साथ, समायोजित, टोपी के साथ साइड ट्यूब
 * हबर्ड, अस्फ़ाल्ट और भारी कच्चे तेल के लिए, बेलनाकार प्रकार, एएसटीएम डी 70, 24 एमएल
 * ऊपर के रूप में, शंक्वाकार प्रकार, एएसटीएम डी 115 और डी 234, 25 एमएल
 * बूट, वैक्यूम जैकेट और थर्मामीटर के साथ, क्षमता 5, 10, 25 और 50 एमएल

डिजिटल घनत्व मीटर
हाइड्रोस्टैटिक प्रेशर-बेस्ड इंस्ट्रूमेंट्स: यह तकनीक पास्कल के सिद्धांत पर निर्भर करती है, जिसमें कहा गया है कि द्रव के ऊर्ध्वाधर स्तंभ के भीतर दो बिंदुओं के बीच का दबाव अंतर दो बिंदुओं के बीच की ऊर्ध्वाधर दूरी, द्रव के घनत्व और गुरुत्वाकर्षण बल पर निर्भर करता है। इस तकनीक का उपयोग अधिकांशतः टैंक गेजिंग अनुप्रयोगों के लिए तरल स्तर और घनत्व माप के सुविधाजनक साधन के रूप में किया जाता है।

वाइब्रेटिंग एलिमेंट ट्रांसड्यूसर: इस प्रकार के इंस्ट्रूमेंट के लिए वाइब्रेटिंग एलिमेंट को रुचि के तरल पदार्थ के संपर्क में रखने की आवश्यकता होती है। तत्व की गुंजयमान आवृत्ति को मापा जाता है और तत्व के डिजाइन पर निर्भर विशेषता द्वारा तरल पदार्थ की घनत्व से संबंधित होता है। आधुनिक प्रयोगशालाओं में आपेक्षिक घनत्व के शुद्धतम माप दोलनशील यू-ट्यूब मीटर का उपयोग करके किए जाते हैं। ये दशमलव बिंदु से 5 से 6 स्थानों तक मापने में सक्षम हैं और शराब बनाने, आसवन, दवा, पेट्रोलियम और अन्य उद्योगों में उपयोग किए जाते हैं। उपकरण 0 और 80 डिग्री सेल्सियस के बीच तापमान पर निश्चित मात्रा में निहित तरल पदार्थ के वास्तविक द्रव्यमान को मापते हैं, लेकिन चूंकि वे माइक्रोप्रोसेसर आधारित हैं, वे स्पष्ट या वास्तविक सापेक्ष घनत्व की गणना कर सकते हैं और इन्हें आम एसिड, चीनी समाधान, आदि की ताकत से संबंधित तालिकाओं में सम्मलित कर सकते हैं।.

अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर: अल्ट्रासोनिक तरंगों को स्रोत से, ब्याज के तरल पदार्थ के माध्यम से और डिटेक्टर में पारित किया जाता है जो तरंगों की ध्वनिक स्पेक्ट्रोस्कोपी को मापता है। घनत्व और चिपचिपाहट जैसे द्रव गुणों का स्पेक्ट्रम से अनुमान लगाया जा सकता है।

विकिरण-आधारित गेज: विकिरण स्रोत से, ब्याज के तरल पदार्थ के माध्यम से, और जगमगाहट डिटेक्टर, या काउंटर में पारित किया जाता है। जैसे-जैसे द्रव का घनत्व बढ़ता है, पता लगाए गए विकिरण की संख्या कम हो जाएगी। स्रोत सामान्यतः लगभग 30 वर्षों के आधे जीवन के साथ रेडियोधर्मी आइसोटोप सीज़ियम -137 है। इस तकनीक का प्रमुख लाभ यह है कि उपकरण को द्रव के संपर्क में रहने की आवश्यकता नहीं होती है - सामान्यतः स्रोत और डिटेक्टर टैंक या पाइपिंग के बाहर लगे होते हैं। उत्प्लावक बल ट्रांसड्यूसर: सजातीय तरल में फ्लोट द्वारा उत्पन्न उछाल बल फ्लोट द्वारा विस्थापित तरल के वजन के बराबर होता है। चूँकि उत्प्लावकता बल उस तरल के घनत्व के संबंध में रैखिक होता है जिसके भीतर फ्लोट जलमग्न होता है, उत्प्लावकता बल का माप तरल के घनत्व का माप देता है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध इकाई का दावा है कि उपकरण ± 0.005 RD इकाइयों की सटीकता के साथ सापेक्ष घनत्व को मापने में सक्षम है। सबमर्सिबल प्रोब हेड में गणितीय रूप से वर्णित स्प्रिंग-फ्लोट सिस्टम होता है। जब सिर को तरल में लंबवत रूप से डुबोया जाता है, तो फ्लोट लंबवत रूप से चलता है और फ्लोट की स्थिति स्थायी चुंबक की स्थिति को नियंत्रित करती है, जिसका विस्थापन हॉल-इफेक्ट रैखिक विस्थापन सेंसर के संकेंद्रित सरणी द्वारा महसूस किया जाता है। सेंसर के आउटपुट सिग्नल समर्पित इलेक्ट्रॉनिक्स प्रारूप में मिश्रित होते हैं जो एकल आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है जिसका परिमाण मापी जाने वाली मात्रा का प्रत्यक्ष रैखिक माप होता है।

मिट्टी यांत्रिकी में सापेक्ष घनत्व
सापेक्ष घनत्व $$D_\mathrm{R}$$ अधिकतम और न्यूनतम शून्य राशन के संबंध में वर्तमान शून्य अनुपात का उपाय, और लागू प्रभावी तनाव सामंजस्यहीन मिट्टी के यांत्रिक व्यवहार को नियंत्रित करता है। सापेक्ष घनत्व द्वारा परिभाषित किया गया है $$D_\mathrm{R}=\frac{e_\mathrm{max}-e}{e_\mathrm{max}-e_\mathrm{min}} \times 100\%$$ जिसमें $$e_\mathrm{max}, e_\mathrm{min}$$, और $$e$$ अधिकतम, न्यूनतम और वास्तविक शून्य राशन हैं।

उदाहरण
1 के आपेक्षिक घनत्व वाले पदार्थ तटस्थ रूप से उत्प्लावक होते हैं, से अधिक आरडी वाले पानी की तुलना में सघन होते हैं, और इसलिए (सतही तनाव प्रभावों को अनदेखा करते हुए) इसमें डूब जाएंगे, और से कम आरडी वाले पानी की तुलना में कम घने होते हैं, और इसलिए तैरेंगे।

उदाहरण: $$RD_\mathrm{H_2O} = \frac{\rho_\mathrm{Material}}{\rho_\mathrm{H_2O}} = RD,$$ हीलियम गैस का घनत्व 0.164 g/L है; यह हवा से 0.139 गुना घना है, जिसका घनत्व 1.18 g/L है।


 * मूत्र का सामान्य रूप से विशिष्ट गुरुत्व 1.003 और 1.030 के बीच होता है। मूत्र प्रणाली के मूल्यांकन के लिए गुर्दे की एकाग्रता क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए मूत्र विशिष्ट गुरुत्व नैदानिक ​​​​परीक्षण का उपयोग किया जाता है। कम सांद्रता मूत्रमेह का संकेत दे सकती है, जबकि उच्च सांद्रता श्वेतकमेह या पेशाब में शर्करा का संकेत दे सकती है। * रक्त का सामान्य रूप से विशिष्ट गुरुत्व लगभग 1.060 होता है।
 * Vodka 80° प्रूफ (40% v/v) का विशिष्ट गुरुत्व 0.9498 है।

यह भी देखें

 * एपीआई गुरुत्वाकर्षण
 * बॉम स्केल
 * उछाल
 * तरल यांत्रिकी
 * गुरुत्वाकर्षण (बीयर)
 * हाइड्रोमीटर
 * हंसमुख संतुलन
 * प्लेटो स्केल

आगे की पढाई

 * Fundamentals of Fluid Mechanics Wiley, B.R. Munson, D.F. Young & T.H. Okishi
 * Introduction to Fluid Mechanics Fourth Edition, Wiley, SI Version, R.W. Fox & A.T. McDonald
 * Thermodynamics: An Engineering Approach Second Edition, McGraw-Hill, International Edition, Y.A. Cengel & M.A. Boles

बाहरी कड़ियाँ

 * Specific Gravity Weights Of Materials