விரைவில் உறைவது எது, வெந்நீரா குளிர்ந்த நீரா?

Posted on மார்ச் 17, 2010

8


பள்ளி, கல்லூரிகள்ல வேதியல் பாடம் படிச்சப்போ, “தண்ணீரின்” சில மர்மமான குணங்களைப் பத்தி படிச்சதுண்டு! உதாரணத்துக்கு சொல்லனும்னா,வேதியல் குடும்பத்துலயே தண்ணீருக்கு மட்டும்தான் “பிரபஞ்ச திரவம் (Universal solvent)” அப்படீன்னு பேரு. ஏன்னா, கிட்டதட்ட பிரபஞ்சத்துல உள்ள எல்லாப் பொருள்களையும் கரைத்துவிடும் தன்மை கொண்டது தண்ணீர் மட்டும்தான் அப்படீங்கிறதுனால!

மேல சொன்னதவிட இன்னும் மர்மமான ஒரு குணம் உண்டுங்கிறாங்க தண்ணீருக்கு! அது என்னன்னா, தண்ணீருக்கும் “நியாபக சக்தி” இருக்குதாம். இதக் கேட்டுட்டு, உங்கள்ல சிலர் “வாய்யா வா…..கேக்குறவன் கேனைன்னா, கேப்பையில நெய் வடியுதுன்னு சொல்லுவாங்களாம் அப்படியில்ல இருக்கு நீ சொல்றது” அப்படீன்னு உணர்ச்சிவசப்படலாம்! ஆனா, அது உண்மைதான்னு ஆராய்ச்சி செஞ்சு நிரூபிச்சுருக்காங்க “மேட்லின் என்னிஸ் (Madeleine Ennis)” அப்படீங்கிற அயர்லாந்து நாட்டு ஆய்வாளர்.

தண்ணீரோட “நியாபக சக்தி” பத்தின ஆய்வு விவரங்கள நாம அடுத்த பதிவுல பார்ப்போம். இன்றைய பதிவுல நாம பார்க்கப் போறது, தண்ணீரோட மர்ம குணங்கள்ல ஒன்றான “உறையும் தன்மை” பற்றித்தான்! என்ன பதிவுக்கு போகலாமா…..

விரைவில் உறைவது எது, வெந்நீரா குளிர்ந்த நீரா?

இந்தக் கேள்விய யார்கிட்டே கேட்டாலும், இதெல்லாம் ஒரு கேள்வியா? இந்தக் கேள்விக்கு பதில் சொல்றதெல்லாம் ஒரு ஜுஜூபி மேட்டருன்னு உடனே “குளிர்ந்த நீர்தான் விரைவாக உறையும்” அப்படீன்னு சொல்லிடுவாங்க (இந்த பதிவுச் செய்திய படிக்கிறதுக்கு முன்னாடி வரைக்கும் நானும்கூட அப்படித்தான் சொல்லியிருப்பேன்!). ஆனா,  அது தவறு. இத நான் சொல்லல, அறிவியல் சார்ந்த உலகமே சொல்லுதுங்க! வாங்க எப்படின்னு விளக்கமா பார்ப்போம்…..

ஆனா, அதுக்கு முன்னாடி இந்த அழகான செயல்முறை விளக்க காணொளியப் பார்த்துடுங்க……

பொதுவாக தண்ணீர் “0” டிகிரியில் உறையும்னு நம்ம எல்லாருக்கும் தெரியும். குளிர்ந்த நீரின் வெப்பம் 5-10 டிகிரி வரை என்று வைத்துக்கொள்வோம். அதேபோல வெந்நீர் என்று எடுத்துக்கொண்டால் குறைந்தபட்சம் சுமார் 50 டிகிரி வெப்பம் இருக்கும். ஆக, “குளிர்ந்த நீரை (5 டிகிரி) விட சூடான நீர் (50 டிகிரி) வெப்பம் குறைய அதிக நேரம் எடுத்துக்கொள்ளும் என்பதால், குளிர்ந்த நீரே வெந்நீரை விட வெகு விரைவில் 0 டிகிரியை அடைந்து உறையும்” அப்படீன்னு பள்ளிக்கூடம் பக்கம் தலைவச்சுக் கூட படுக்காத ஒருத்தரே சொல்லிடுவாங்கன்னுதான் நம்மில் பலர் நினைக்கக்கூடும்!

ஆனால், உண்மை அதுவல்ல என்கிறது அறிவியல் சமூகம்! ஏன்னா, குளிர்ந்த நீரைவிட வெகு விரைவில் உறையக்கூடியது வெந்நீர் அப்படீங்கிறதுதான் உண்மை. எப்படின்னு கேட்டா, குறைந்தபட்சம் மூன்று காரணங்கள் சொல்லலாம்.

1. “பெம்பா எஃபெக்ட்(Mpemba effect)”/நீராவியாதல்

2.வெந்நீரில் குறைவாக கலந்துள்ள (கரைந்துள்ள) பல்வேறு காற்றுகள்

3.வெந்நீரின் சமணில்லாத வெப்பம் (non-uniform temperature)

பெம்பா வினை (Mpemba effect)!

படம்:JHL, நன்றி!

“இருவேறு வெப்ப நிலையில் உள்ள “தண்ணீர் நிலைகள்” ஒரே சமயத்தில் 0 டிகிரிக்கும் குறைவான வெப்ப நிலைக்கு உட்படுத்தப்பட்டால், அதிக வெப்பமுள்ள தண்ணீரே (வெந்நீர்) விரைவில் உறையும்” அப்படீங்கிறதுதான் பெம்பா எஃபெக்ட்! 1963-ஆம் ஆண்டு, இந்த வினையை உலகில் முதன்முதலில் தான்சேனியாவைச் சேர்ந்த பள்ளி மாணவன் “எராஸ்டோ பெம்பா (Erasto Mpemba)” கண்டறிந்தார் என்பதாலேயே இந்த வினைக்கு அவர் பெயர் சூட்டப்பட்டது என்பது வரலாறு!  உலகின் தலைசிறந்த சிந்தனையாளர்களான, அர்ஸ்டாட்டில், ரெனே டெஸ்கார்டெஸ் மற்றும் ஃப்ரான்சிஸ் பேகான் போன்றவர்களும் வெந்நீரே விரைவில் உறையும் என்று நம்பினார்கள் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது!

நீராவியாதல்!

பெம்பா எஃபெக்ட்/வெந்நீர் ஏன் விரைவில் உறைகிறது என்பதை விளக்க தகுந்த ஒரு வினை நீராவியாதல்தான்! எப்படின்னா, திறந்த ஒரு பாத்திரத்தில் இருக்கும் வெந்நீரானது குளிரத்தொடங்கும்போது, சில நீர்துளிகள் நீராவியாக மாறுவதால் தண்ணீரின் மொத்த பொருட்திணிவு (Mass) குறைய ஆரம்பிக்கிறது. ஆக, குறைந்த அளவு தண்ணீர் குறைந்த நேரத்தில்/விரைவாக உறைவது சாத்தியமாகிறது. இப்படி ஒரு விளக்கம் கொடுத்தா, உடனே உங்கள்ல சிலர்/பலர்  “சரி, திறந்த பாத்திரத்துலல் இருந்தாதானே தண்ணீர் நீராவியாகி மொத்த பொருட்திணிவு குறையுது, வெந்நீரை ஒரு மூடிய பாத்திரத்துல வச்சிட்டா போச்சு” அப்படீன்னு கேட்டுட்டு, “இப்போ என்னா பண்ணுவீங்க….இப்போ என்னா பண்ணுவீங்க”ன்னு கோரசாக் கேக்கலாம். மூடிய பாத்திரத்துல வச்சாலும் “வெந்நீர்” குளிர்ந்த நீரைவிட விரைவா உறைந்துவிடும் அப்படீன்ங்கிறதுதான் அறிவியல் உண்மை. ஆனா, விளக்கம் மட்டும்தாங்க இன்னும் தெரியலையாம்……அடப்பாவிங்களா?!

தண்ணீரில் கலந்துள்ள (கரைந்துள்ள) காற்று!

பொதுவா, தண்ணீர்ல நிறைய/பல்வேறு காற்றுகள் கரைந்து/கலந்திருக்கும். இந்த காற்றுகள் வெப்பத்தை நன்றாக கடத்தும் தன்மை கொண்டவை. ஆனால், குளிர்ந்த நீரை விட வெந்நீரில் கரைந்துள்ள காற்றின் அளவு மிகவும் குறைவு. ஆக, குளிர்ந்த நீரின் வெப்பம் கடத்தும் திறனை விட வெந்நீருக்கு வெப்பம் கடத்தும் திறன் மிக குறைவாகும். இதனால், வெகு விரைவில் வெந்நீரானது உறைந்துவிடும்! ஆனால், இந்த விளக்கத்தை 1980-களில், ஆய்வின் மூலம் நிரூபிக்க முடியவில்லை என்பது குறிப்பிடத்தக்கது?!

வெந்நீரின் சமணில்லாத வெப்பநிலை!

பொதுவாக, நீரை சூடுபடுத்தும்போது முதலில் சூடாகும் நீர்துளிகள்/நீர் நீராவியாகும் முன்பு பாத்திரத்தின் மேல்தளத்துக்குச் சென்று மேலிருந்த குளிர்ந்த நீரை கீழே தள்ளிவிடும். இதனால், “சூடான மேல்தளம்” உருவாகும். இதனை பௌதீகத்தில் “கன்வெக்ஷன் கரண்ட்” என்கிறார்கள் (எனக்கு இதோட தமிழாக்கம் தெரியலீங்கோவ்!). ஆக, கன்வெக்ஷன் கரண்டினால் பாத்திரத்தின் அடிப்பாகத்தில் உருவாகும் குளிர்ந்த நீரானது, உறையும் வினையின் வேகத்தை கூட்டிவிடுகிறது. அடிப்பாகம் வேகமாக உறைவதால், சூடான மேல்தளமும் குளிர்ந்த நீரைவிட வேகமாக உறைந்துவிடுகிறது.

என்னங்க, இப்போ புரியுதுங்களா “ஏன் வெந்நீர், குளிர்ந்த நீரைவிட விரைவாக உறைந்துவிடுகிறதுன்னு”?! இன்னும் புரியலைன்னா, ஒன்னு பண்ணுங்க. ரெண்டு பாத்திரம் எடுத்துக்கிட்டு, ஒரு பாத்திரத்துல வெந்நீரையும், இன்னொரு பாத்திரத்துல ஒரே அளவுல குளிர்ந்த நீரையும் எடுத்துக்கிட்டு உங்க குளிர்சாதனப்பெட்டியில உறைய வச்சிடுங்க. எது சீக்கிரம் உறைஞ்சதுன்னு எனக்கு ஒரு மறுமொழி எழுதி சொல்லிடுங்க. சரிங்களா?!

இந்தப் பதிவு உங்களுக்கு பிடிச்சிருந்தா கீழுள்ள தொடர்பை அழுத்தி, (தமிழிஷ் கணக்கு ஒன்றை தொடங்கியபின் பத்மஹரி பக்கத்தில்) பதிவுகளின் இடது பக்கத்தில் இருக்கும் vote எனும்  ஆரஞ்சு வண்ண பொத்தானை அழுத்தி தமிழிஷில் ஓட்டு போடுங்க……., நன்றி!

ஓட்டுப் போடலையோ ஓட்டு

Advertisements