نفاذية هواء القماش: التدفق الكلي أم لكل مساحة؟

التدفق والمساحة وفرق الضغط في سطر واحد

تشرح SGS-IPS مبدأ الاختبار بقياس معدل مرور الهواء عموديًا خلال مساحة معلومة من القماش، عند فرق ضغط محدد عبر مساحة الاختبار. نأخذ هذا الوصف لمبدأ القراءة، دون تقديمه إجراءً مختبريًا كاملًا. [1]

لذلك لا تكفي ورقة تكتب عدد لترات في الدقيقة وتترك بقية الخانات. هذا العدد يصف حجم الهواء في وحدة زمن، لكنه لا يذكر مقدار مساحة القماش الذي نسب إليه. سنقسم في مثالنا التدفق على مساحة الاختبار المعلنة، ونحتفظ بفرق الضغط شرطًا للنتيجة. لا نحول القسمة إلى تجربة أجريناها أو إلى طريقة تعويض بيانات مختبر ناقصة؛ البيانات التي سنستعملها مؤلفة ومعطاة صراحة، وليست قياسات خامًا جمعناها من جهاز.

ومن المهم أن تكون المساحة هي مساحة القياس في البطاقة، لا مساحة قميص كامل أو كامل قصاصة القماش الموضوعة قرب الجهاز. لو أعطينا قصاصة واسعة وفتحة أصغر منها في النموذج، فالتدفق الذي نسبناه إلى الفتحة يحتاج مساحة تلك الفتحة. مجرد إمكان قياس طول القصاصة وعرضها لا يجعل حاصل ضربهما المقام المقصود. نحدد الحقل الذي يطلبه السؤال أولًا، ثم نستعمل الرقم الذي أعطيناه لذلك الحقل، دون ملء المساحة باسم عام مثل حجم العينة.

تدفق مضاعف لا يثبت نفاذية أعلى بعد القسمة

نؤلف بطاقة أ بتدفق أربعة وعشرين لترًا في الدقيقة عبر مساحة عشرين سنتيمترًا مربعًا، عند فرق ضغط مئة باسكال. نحول التدفق إلى أربعة أعشار لتر في الثانية، بقسمة الأربع والعشرين على ستين. ونحول المساحة إلى اثنين من ألف متر مربع، بقسمة العشرين على عشرة آلاف. قسمة أربعة أعشار على اثنين من ألف تعطي مئتي لتر لكل متر مربع في الثانية. نحفظ هذه الوحدة كاملة، لأن حذف المساحة يعيدنا إلى كمية أخرى.

وفي بطاقة ب نعطي ثمانية وأربعين لترًا في الدقيقة عبر أربعين سنتيمترًا مربعًا، عند المئة باسكال نفسها. التدفق هنا ثمانية أعشار لتر في الثانية والمساحة أربعة من ألف متر مربع؛ الحاصل مئتان أيضًا. الرقم الخام تضاعف، لكن المقام تضاعف معه في المعطيات. لذلك لا نقول إن ب أكثر نفاذية مرتين من أ استنادًا إلى الثمانية والأربعين وحدها. إنها مقارنة للتدفقين الكليين قبل التطبيع، وليست مقارنة للناتجين اللذين حسبناهما لكل مساحة.

هذه مساواة في دفتر اخترنا مدخلاته، وليست برهانًا تجريبيًا على أن أي قماش يعطي النتيجة نفسها عند تغيير مساحة الاختبار. لم نجرب عينة واحدة بفتحتين، ولم نقدر أثر تفاوت القماش أو الجهاز. نستخدم البطاقتين لتمييز الكميات والوحدات، مع افتراض اتفاق باقي الشروط المعلنة للمثال. عند نقل الدرس إلى تقريرين فعليين نطلب معلومات الطريقة والعينة وظروف القياس، ولا نجعل مساواة حسابية في مثالنا شهادة بتكافؤ طريقتين أو مختبرين.

ويمكن مراجعة الحساب بالعكس دون اختراع بيانات: مئتان مضروبة في اثنين من ألف تعيد أربعة أعشار لتر في الثانية، ثم يعطي الضرب في ستين أربعة وعشرين في الدقيقة. مع مساحة ب نستعيد الثمانية والأربعين. هذا الفحص يبين إن كنا نسينا تحويل الدقيقة أو المساحة؛ ولا يخبرنا إن كانت القراءة الأصلية سليمة أو العينة ممثلة. لكل مراجعة سؤالها، ونحتاج بيانات مختلفة كي نجيب أسئلة جودة الاختبار الفعلية.

لماذا يمكن أن يظهر الناتج بملليمتر في الثانية؟

نبدأ من تحويل حجمي ومساحي مستقل: اللتر يساوي واحدًا من ألف متر مكعب. توزيع هذا الحجم حسابيًا على متر مربع يعطي واحدًا من ألف متر، أي ملليمترًا. لذلك يكافئ لتر لكل متر مربع في الثانية ملليمترًا في الثانية من جهة الأبعاد والوحدات. ويكافئ ناتجنا مئتان لتر لكل متر مربع في الثانية مئتي ملليمتر في الثانية، أي خُمس متر في الثانية.

هذا الطول المكافئ في وحدة الزمن ناتج من قسمة حجم التدفق على المساحة، وليس قياسًا لسمك النسيج. لم نعط سمكًا في البطاقتين أصلًا، ولا مسارات الهواء الدقيقة داخل القماش. لا نستنتج أن كل جزيء يعبر الألياف بسرعة مئتي ملليمتر في الثانية؛ القسمة استعملت المساحة المعلنة كلها، ولم تقدم توزيع السرعات في الفتحات. نحفظ لذلك اسم الحقل مع الوحدة، بدل تحويل تشابه الوحدة مع السرعة إلى وصف لتفاصيل لم نقسها.

وإذا وجدنا في ورقة مئتين ملليمتر في الثانية، فلا نضع المئتين مكان اللترات في الدقيقة في بطاقة أ. التدفق الكلي يعود فقط بعد معرفة المساحة والتحويل الزمني، كما فعلنا في المراجعة العكسية. تساوي القيمة العددية بين الوحدتين المكافئتين هنا لا يلغي حاجة أي تحويل آخر إلى بياناته. كما لا يحمل هذا التحويل معلومة ضغط جديدة؛ تبقى المئة باسكال التي أعطيناها شرطًا ثابتًا، سواء عرضنا الناتج بوحدة الملليمتر أو بوحدة اللتر لكل مساحة.

تحويل الوحدات لا يعيد نتيجة عند ضغط آخر

نضيف بطاقة ج بتدفق ستة وثلاثين لترًا في الدقيقة ومساحة عشرين سنتيمترًا مربعًا، عند فرق ضغط مئتي باسكال. التدفق ستة أعشار لتر في الثانية، والقسمة على اثنين من ألف تعطي ثلاثمئة لتر لكل متر مربع في الثانية. يمكن كتابة الوحدة المكافئة كما في القسم السابق، لكن لا نغير مئتي باسكال إلى مئة بمجرد تغيير صيغة الوحدة. نعرف الآن نتيجة ج عند الشرط المكتوب، ولا نعرف نتيجتها عند شرط البطاقتين الأخريين.

قد يبدو مغريًا أن نقسم الثلاثمئة على اثنين لأن الضغط المطلوب نصف المعطى. سيعطي ذلك مئة وخمسين، لكنه يفترض علاقة معينة بين الضغط والتدفق لم نقدمها. لنرَ نقص المعلومة من خلال احتمالين مؤلفين مستقلين: نعطي ج في الأول مئة وخمسين عند مئة باسكال، وفي الثاني مئتين وخمسين عند مئة باسكال. نحتفظ في كليهما بالثلاثمئة عند مئتي باسكال. القراءتان البديلتان لا تتناقضان مع الرقم الوحيد الذي قدمته البطاقة الأصلية.

في البديل الأول تكون ج دون ناتج أ المئتين عند مئة باسكال، وفي الثاني تكون فوقه. لم نقل إن أحد البديلين يصف قماشًا حقيقيًا؛ استخدمناهما لإظهار أن معلومة الضغط الأعلى وحدها لا تختار ترتيبًا عند الضغط الأقل. ليس لدينا نقاط قياس تسمح بتحديد العلاقة، ولا نموذج معطى بصلاحيته وحدوده. لذلك تظل خانة المئة باسكال مجهولة في بطاقة ج الأصلية، ولا تتحول إلى مئة وخمسين بحجة أن التحويل الحسابي سهل.

وجه القماش واتجاه الهواء ليسا تفصيلًا ننساه

يوضح الملخص العام لـ ASTM أن القماش المختلف الملمس على الوجهين قد تختلف نفاذيته بحسب اتجاه مرور الهواء. هذه إمكانية مشروطة، وليست قاعدة تقول إن عكس أي عينة يغير النتيجة حتمًا. [2]

في بطاقة القراءة يمكن كتابة رمز الوجه الذي واجه جهة الهواء وتعريف الاتجاه الذي استعمله التقرير، بدل الاكتفاء بكلمتي داخل وخارج دون مرجع. وإذا لم يحدد المستند أي الوجهين اختبر، نسجل أن الاتجاه غير معلوم لنا. لا نملأ الخانة اعتمادًا على لون صورة أو افتراض أن الوجه الأملس كان دائمًا في موضع معين. صورة توضيحية لا توفر تلقائيًا وصف تثبيت العينة أو اتجاه قياسها، ولا تثبت أننا راجعنا التقرير المختبري الأصلي كاملًا.

وينبغي أيضًا ألا نخلط اسم العينة بحالتها. في دفتر مؤلف آخر قد نعطي قماشًا جديدًا وآخر بعد معالجة، لكننا هنا لم نعط مثل هذه المقارنة؛ فلا نستخرج أثر غسل أو طلاء من البطاقات الثلاث. عند حفظ تقرير ننسخ وصف الحالة الذي ورد فيه ونترك غير المذكور مجهولًا. بذلك لا يحمل الرقم تفسيرًا عن عمر القطعة أو تغير بنائها لم تقدمه المدخلات، وتبقى مقارنة الأرقام مرتبطة بما سجل فعلًا عن كل عينة.

قرار حسابي محدود بدل ترتيب عام للأقمشة

نؤلف شرطًا للتمرين: نريد نتيجة لا تقل عن مئة وتسعين لترًا لكل متر مربع في الثانية عند مئة باسكال، مع افتراض اتفاق بقية شروط دفترنا. الرقمان المئتان لأ وب يتجاوزان الحد حسابيًا. أما ج فتعطي ثلاثمئة عند ضغط مختلف، فلا نكتب أنها اجتازت شرطنا ولا أنها أخفقت فيه. هذه ليست نتيجة صفر، وليست نتيجة ضعيفة؛ هي معلومة غير متاحة للشرط الذي اخترناه، ويبقى طلبها خطوة مستقلة عن الحساب المنجز.

الحد مئة وتسعون اختيار تعليمي، وليس مستوى جودة منشورًا أو توصية لشراء سترة. لم نعط راحة مرتدي الملابس أو مقاومة الماء أو كفاءة ترشيح جسيمات، ولا نستخرج هذه الخانات من التدفق المحسوب. كذلك لا تعني مساواة أ وب في الناتج المعطى تماثل القطعتين في الوزن أو الملمس أو الاستعمال. يجيب دفترنا عن كمية محددة عند شروطها، ولا يجمع كل الصفات التي يحتاجها شخص يختار قماشًا لعمل قطعة فعلية.

وإذا غابت مساحة الاختبار لا نحسب الناتج لكل مساحة من التدفق وحده، ولا نضع صفرًا في مكان المعلومة المفقودة. القسمة التي استعملناها تحتاج مساحة موجبة ومعلومة؛ مساحة الصفر لا تعطي هذا المعدل. نعطي حالة النقص اسمها، ونطلب الحقل المطلوب بدل إنتاج رقم يبدو مكتملًا من مدخلات لا تكفي له.

احتفظي في النهاية بالتدفق ووحدته، ومساحة القياس ووحدتها، وفرق الضغط، والطريقة المعلنة واتجاه الهواء وحالة العينة متى توفرت. لا تسمحي لعدد كبير وحده بإلغاء هذه الحقول. عندها يكون تفسير البطاقات واضحًا: تضاعف التدفق والمساحة أبقى النتيجة مئتين في معطياتنا، وتحويل الوحدة لم يعط ضغطًا آخر، والمجهول منع قرارًا عن ج عند شرط لم نقسها فيه. هذه قراءة للبيانات المؤلفة وحدودها، وليست شهادة مختبر أو ضمانًا لأداء قماش تجاري.