உறை பனிக்கட்டிகள் உடைவதேன்?
குடிக்கும் பழச்சாறுகள், நீர் போன்றவற்றைக் குளிரூட்டுவதற்காகச் சேர்க்கப்படும் உறை பனிக்கட்டிகள், அவற்றில் இட்டவுடன் உடைந்து விண்டுவிடும். இதன் காரணம் என்ன? இதற்குக் காரணமான அறிவியல் கோட்பாடு என்ன? ஏன் பனிக்கட்டி விண்டுவிடுகிறது?
இது போன்றே பனிப்பாறைகள் உடைவதேன்? வெப்பம் அதிகமானால் பனிக்கட்டி உருகலாம்? ஆனால் உடையக் காரணம் என்ன?
பனிக்கட்டியில் ஏற்படும் “மாறுபட்ட விரிவு” (differential expansion) இவ்வாறு பனிக்கட்டியை உடையச் செய்கிறது. பனிக்கட்டி, பனிப்பாறை அல்லது பனிப்பாளம் ஆகியவற்றைச் சூழ்ந்துள்ள வெப்பம் அதிகரிக்கும் பொழுதோ அல்லது வெப்பம் குறையும் பொழுதோ அதற்கேற்றவாறு அவை சுருங்கவோ அல்லது விரியவோ முற்படுகிறது. அப்பொழுது அவற்றின் ஒருபகுதி மற்றொரு பகுதியைவிட விரைவில் விரிவடையவோ அல்லது சுருங்கவோ நேர்ந்தால் அவை உடையும் நிலை ஏற்படுகிறது.
குளிர்பதனப் பெட்டியில் இருந்து எடுக்கப்பட்ட உறை பனிக்கட்டியை அறையின் வெப்ப நிலையில் இருக்கும் திரவத்தில் இடும்பொழுது, சூழ்ந்திருக்கும் திரவத்தின் வெப்பத்தைப் பெற்று பனிக்கட்டி வெப்பத்தில் விரிவடையத் தொடங்குகிறது. பனிக்கட்டியின் வெளிப்புறம் விரிவடையும் அதே வேகத்தில் அதன் உட்புறம் விரிவடைவதில்லை. பனிக்கட்டியின் உட்பகுதி வெளிப்பகுதியைவிட வெப்பம் குறைவாகவும், மெதுவாகவும் வெப்ப விரிவடைகிறது. இந்த மாறுபட்ட வெப்ப விரிவினால் பனிக்கட்டி உடைந்து விடுகிறது. இப்பண்பானது ஒரு குளிர்ந்த கண்ணாடிக் குவளையில் வெந்நீரை ஊற்றும் பொழுதோ, அல்லது சூடான கண்ணாடிக் குவளையைக் குளிர் நீரில் கழுவும் பொழுதோ அது விரிசல் அடைந்து உடைவதை ஒத்தது. இதற்கு அடிப்படைக் காரணம் வெப்ப விரிவில் ஏற்படும் மாறுபாடு.
மாறாக, குளிர்பதனப் பெட்டியிலிருந்து எடுக்கப்பட்ட பனிக்கட்டிகளை அறையின் வெப்பநிலையில் சிறிதுநேரம் வைத்தபின்னர், அது உருகும் வெப்பநிலையை அடைந்தபிறகு திரவத்தில் சேர்த்தால் பனிக்கட்டியின் வெப்ப அளவு எப்பக்கமும் சீராக இருப்பதால், அது உடையாமல் உருகத் தொடங்கும். இதுபோன்ற நிலையில்தான், பருவகால மாறுபாடுகளின் காரணமாகச் சுற்றுப்புறச் சூழ்நிலையில் வெப்பம் அதிகரிக்கத் துவங்கும்பொழுது பனிப்பாளங்களின் அல்லது பனிப்பாறைகளின் உட்புறம் மெதுவாகவும், வெளிப்புறம் வேகமாகவும் மாறுபட்ட வகையில் விரிவடையும் பொழுது அவை உடையத் துவங்குகின்றன.
இவ்வாறான வெப்ப விரிவடைதல் போலவே, குளிர்விக்கும் பொழுதும் வேறுபட்ட வேகத்தில் சுருங்கும் பனிக்கட்டிகளும் உடையும். திரவ நிலையில் உள்ள நைட்ரஜன் (liquid nitrogen) னில் பனிக்கட்டிகளை இட்டால் அவை உடைந்துவிடும். பனிக்கட்டியைச் சூழ்ந்துள்ள திரவ நைட்ரஜன் வெப்பநிலை -196 C. ஆனால் உறை பனிக்கட்டியின் வெப்ப நிலை -20C. திரவ நைட்ரஜனில் பனிக்கட்டியை இட்டால் வெளிப்புறம் வேகமாகக் குளிர்வடைந்து சுருங்கத் தொடங்குகிறது. உட்புறம் வெளிப்புறத்தைவிட அதிக வெப்பநிலையில் இருப்பதால் மெதுவாகவே சுருங்கத் தொடங்குகிறது. இந்த மாறுபட்ட சுருங்குதலும் பனிக்கட்டியைத் திரவ நைட்ரஜனில் போடும்பொழுது உடைந்துவிடச் செய்கிறது. சூடான கண்ணாடிக் குவளையைக் குளிர் நீரில் கழுவத் தொடங்கினால் விரிசல் ஏற்படுவதும் இதனால்தான்.
நன்றி: சிறகு
ஜூலை 12, 2014
#அறிவியல், #சிறகு, #Themozhi
