• facebook
  • twitter
  • whatsapp
  • telegram

ప‌దార్థం - ఉష్ణ‌ ధ‌ర్మాలు

ప్రదర్శించే ధర్మాల ఆధారంగా మొదట్లో 'ఉష్ణం అనేది సర్వాంతర్యామి అయిన ద్రవపదార్థంగా భావించారు. అయితే తర్వాతి రోజుల్లో అది ఒక 'శక్తి రూపమని 'జౌల్ అనే భౌతిక శాస్త్రవేత్త నిర్ధారించారు. పదార్థాల వేడి, చల్లదనాల తీవ్రతను తెలిపే భౌతికరాశే ఉష్ణోగ్రత. ఉష్ణం కారణం (cause) అయితే, ఉష్ణోగ్రత ఫలితం (effect). 
            ఏ పదార్థాన్నైనా వేడిచేస్తే, మొదట జరిగేది ఆ పదార్థ ఉష్ణోగ్రతలో పెరుగుదల. తర్వాతే దాని ఎదుగుదల. ఘన, ద్రవ, వాయు పదార్థాల్లో వేటినైనా వేడిచేస్తే వాటి పరిమాణం పెరగాల్సిందే. లోహపు తీగను వేడిచేస్తే మొదట దాని ఉష్ణోగ్రత పెరిగి, తర్వాత సాగుతుంది. పాలను వేడిచేస్తే 'బుసబుసమని పొంగుతాయి. ఇక గాలి సంగతి చెప్పనక్కరల్లేదు. కొంచెం వేడికే సుడులు తిరిగి పైకి లేస్తుంది.


కాలాన్ని బట్టి టెలిగ్రాఫ్ తీగలు వేస్తారా?
* శీతాకాలంలో టెలిగ్రాఫ్ తీగలను గమనిస్తే, అవి రెండు స్తంభాల మధ్య బిగుసుకుని ఉంటాయి. వేసవిలో వదులుగా ఉంటాయి. అంటే, కాలాన్ని బట్టి టెలిగ్రాఫ్ తీగలు వేస్తారా? కాదు. శీతాకాలంలో ఉష్ణోగ్రత తగ్గడంతో సంకోచించిన తీగలు, వేసవిలో ఉష్ణోగ్రత పెరగడంతో వ్యాకోచిస్తాయి.
* రైలు మార్గాలు వేసేటప్పుడు రెండు పట్టాల మధ్య కొంత ఖాళీ ప్రదేశం వదులుతారు. అలాగే బండి చక్రాలకు బిగించే ఇనుప పట్టా వ్యాసం కొయ్య చక్రం వ్యాసం కంటే తక్కువగా తయారు చేస్తారు. ఈ రెండింటికీ కారణం ఉష్ణం వల్ల కలిగే సంకోచ, వ్యాకోచాలకు వీలు కల్పించడానికే.
* రెండు ప్రదేశాల మధ్య దూరం కొలిచే లోహపు టేపులు వేసవికాలంలో వ్యాకోచించడానికి, శీతాకాలంలో సంకోచించడానికి అవకాశం ఉంది (అలా జరిగితే కాలాన్ని బట్టి దూరం మారుతుంది!). అందుకే ఆ టేపులను 'ఇన్వార్ స్టీల్‌తో చేస్తారు. Invar అంటే Invariable కు సంక్షిప్తం. ఇన్వార్‌లో ఉష్ణోగ్రత వల్ల వచ్చే మార్పులు చాలా వరకు శూన్యం. ఇది 64:36 నిష్పత్తిలో ఉండే స్టీల్, నికెల్ లోహా మిశ్రమం.
* వేడిగా ఉండే గాజు చిమ్నీపై చల్లటి నీటి చుక్క పడితే, చిమ్నీ పగిలిపోతుంది. ఎందుకంటే, నీటి చుక్కపడిన ప్రదేశంలోనే గాజు సంకోచిస్తుంది. అంతే కాకుండా గాజు పెళుసుగా ఉంటుంది కాబట్టి.


ఘనపదార్థ వ్యాకోచాలు మూడు రకాలు 
* 'పొడవు కొలత ప్రధానంగా ఉన్న లోహపు తీగలను, సన్నటి లోహపు కడ్డీలను వేడిచేస్తే వాటిలో పెరుగుదల 'పొడవులోనే ఉంటుంది (వ్యాసం, మందంలో ఉండదని కాదు, అది అతి స్వల్పం). అందుకే ఈ వ్యాకోచాన్ని 'దైర్ఘ్యవ్యాకోచం
(Linear expansion) అంటారు. 
* లోహపు రేకుల్లో వ్యాకోచం ప్రధానంగా వైశాల్యంలో ఉంటుంది. ఈ వ్యాకోచాన్ని విస్తీర్ణ వ్యాకోచం అంటారు
(Area expansion). 
* లోహపు స్తూపం, గోళం లాంటి వస్తువుల్లో ఘనపరిమాణం ప్రాధాన్యం ఎక్కువ. అందువల్ల ఈ వ్యాకోచాన్ని ఘనపరిమాణ వ్యాకోచం అంటారు (volume expansion).


ఎంత చెట్టుకు అంత గాలి 
* తీగ తొలి పొడవు ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే దాన్ని వేడిచేసినప్పుడు పొడవులో పెరుగుదల అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. 10, 100 మీటర్ల తీగలను ఒకే ఉష్ణోగ్రతకు వేడిచేస్తే 100 మీటర్ల తీగలో వ్యాకోచం ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది వైశాల్యం, ఘనపరిమాణాల విషయంలోనూ అంతే!
¤ పెరుగుదల i) లోహం (పదార్థం)      ii) తొలి పరిమాణంపై      iii) ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
దైర్ఘ్య, విస్తీర్ణ, ఘనపరిమాణ వ్యాకోచ గుణకాలు 

t1ºc ఉష్ణోగ్రత, l1 పొడవు ఉన్న లోహపు తీగను లేదా కడ్డీని t2oc ది వరకు వేడిచేస్తే దాని పొడవు l2 అయిందనుకుందాం.
అప్పుడు తీగ పొడవులో పెరుగుదల
(l2-l1)

ద్రవాల వ్యాకోచాలు రెండు రకాలు 
* ఒక ద్రవాన్ని పొడవైన మూతి ఉన్న గాజుపాత్రలో పోసి మండుతున్న స్టౌ మీద పెట్టి కొంతసేపు వేడిచేస్తే ద్రవ మట్టం పైకి పెరుగుతుంది. అంటే ద్రవం వ్యాకోచిస్తుంది. మనకు కనిపించే ఈ వ్యాకోచం 'ద్రవ దృశ్య వ్యాకోచం.
* నిజానికి ద్రవం కంటే ముందు పాత్ర వేడెక్కి వ్యాకోచించడంతో ద్రవమట్టం పడిపోతుంది. పడిపోయిన ద్రవ మట్టం పాత్ర ఘన వ్యాకోచాన్ని తెలియజేస్తుంది. ఆ తర్వాత ద్రవం ఉష్ణాన్ని గ్రహించడం వల్ల కిందకు పడిన మట్టం పైకి పెరుగుతుంది. ఈ మట్టాల్లో తేడానే ద్రవ నిజ వ్యాకోచం. నిజ వ్యాకోచం అంటే కనిపించే (దృశ్య) వ్యాకోచంతో పాటు పాత్ర ఘన వ్యాకోచాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి.
*¤ ద్రవ నిజవ్యాకోచం = ద్రవదృశ్యవ్యాకోచం + పాత్ర ఘనపరిమాణ వ్యాకోచం


నీటి విపరీత ధోరణి
* ద్రవాలన్నీ వేడిచేస్తే వ్యాకోచిస్తాయి. ఉష్ణోగ్రతను తగ్గిస్తే సంకోచిస్తాయి. కానీ నీటి ప్రవర్తన దీనికి పూర్తిగా విరుద్ధం. ఉష్ణోగ్రత తగ్గిస్తూ పోతే అన్ని ద్రవాల్లాగే నీటి ఘనపరిమాణం తగ్గుతుంది. కానీ అది
4ºc వరకే. తర్వాత నీటి ఘనపరిమాణం పెరుగుతుంది. అంటే నీటికి 4ºc వద్ద కనిష్ఠ ఘనపరిమాణం, గరిష్ఠ సాంద్రత ఉంటాయి. నీటికి ఉన్న ఈ ఊహించని ధర్మాన్నే 'అసంగత వ్యాకోచం (anomalous expansion) అంటారు.


నీటిలో జీవుల ఉనికికి కారణం! 
* శీతాకాలంలో ఉష్ణోగ్రత బాగా తగ్గినప్పుడు, అసంగత వ్యాకోచం వల్ల సరస్సుల్లోని నీటి సాంద్రత
4ºc వద్ద గరిష్ఠంగా ఉండటంతో ఆ నీరు సరస్సు అట్టడుగుకు వెళ్తుంది. నీటిలోని చేపలు, నీటి మొక్కలు అక్కడికి చేరుకుంటాయి. ఇంకా ఉష్ణోగ్రత తగ్గి 0ºc వద్ద సరస్సు ఉపరితలం మంచుగా మారినా, చేపలు, మొక్కలు సరస్సు అడుగున క్షేమంగా ఉంటాయి. నీటికి ఈ అసంగత వ్యాకోచం లేకపోతే శీతాకాలంలో సరస్సులోని నీరంతా అడుగు నుంచి పైదాకా గడ్డకట్టి దాంట్లో చేపల, నీటి మొక్కల అవశేషాలే మిగిలుండేవి.
అప్పుడు కథల్లో అనగనగా... ఒక చేప ఉండేది అని చెప్పుకోవాల్సి వచ్చేది లేదంటే అలా జరగకముందే చేపలు గట్టున ఉండే చెట్లెక్కేవేమో!


వాయువుల వ్యాకోచం 
* మెల్లగా వీచే చల్లటి పిల్లగాలైనా, బీభత్సాన్ని సృష్టిస్తూ వీచే తుపాను పెనుగాలైనా మన కంటికి కనిపించదు. ఘనపదార్థాలకు నిర్దిష్టమైన ఆకారం, ఘనపరిమాణం ఉంటాయి. ద్రవ పదార్థాలకు నియమిత ఘనపరిమాణం ఉన్నా, స్థిరమైన ఆకారం ఉండదు. ద్రవాలు అవి ఉండే పాత్రల ఆకారాన్ని సంతరించుకుంటాయి.           
    బిరడా బిగించిన చిన్న సీసాలో ఉన్న గాలిని శూన్యంగా ఉన్న గదిలోకి వదిలితే, ఆ కొంచెం గాలి గది మొత్తాన్ని ఆక్రమించడమే కాకుండా, ఆ గది ఆకారాన్ని పొందుతుంది. ఏ వాయువైనా ఇంతే! వాయువులకు ఒక నిర్దిష్టమైన ఘనపరిమాణం లేదా ఆకారం ఉండదు కాబట్టి పదార్థాలకు వాయు రూపంలో 'స్వాతంత్య్రం ఎక్కువ.


తాకితే తంటా! 
    వేడిచేస్తే ఘన, ద్రవ పదార్థాలే కాదు వాయువులు కూడా వ్యాకోచిస్తాయి. వాయువుల వ్యాకోచంతో పోలిస్తే ద్రవాల వ్యాకోచం చాలా తక్కువ. ఘనపదార్థ వ్యాకోచం మరీ తక్కువ. ఒక మీటరు పొడవున్న ఇనుప కడ్డీని
100ºc వరకు వేడిచేస్తే, మహా అయితే అది ఒక మిల్లీమీటరు పొడవు పెరుగుతుంది. అదే పాలను 100ºc వరకు వేడిచేస్తే, అవి పొంగుతాయి, ఆ వ్యాకోచం ఘనపదార్థాల వ్యాకోచం కంటే కొంచెం ఎక్కువగానే ఉంటుంది. ఇక వాయువుల విషయానికి వస్తే 100ºc దాకా అవసరం లేదు 1 లేదా 2ºc  ఉష్ణోగ్రత పెంచితేనే వాయువులు అపరిమితంగా వ్యాకోచిస్తాయి.


జోడు గుర్రాల స్వారీ ఎలా సాధ్యం? 
    ఘన, ద్రవ పదార్థాల్లా కాకుండా, నియమిత ద్రవ్యరాశి ఉన్న వాయువును వేడిచేస్తే, ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ వాయువు ఘనపరిమాణమే కాకుండా దాని పీడనం కూడా పెరుగుతుంది. ఒకేసారి రెండు భౌతిక రాశుల పెరుగుదలను కచ్చితంగా అధ్యయనం చేయలేం కదా! అందువల్ల వాయువు పీడనాన్ని స్థిరంగా ఉంచి ఉష్ణోగ్రతతో దాని ఘనపరిమాణం ఎలా మారుతుందో (ఘనపరిమాణ వ్యాకోచం) లేదా వాయువు ఘనపరిమాణాన్ని స్థిరంగా ఉంచి, ఉష్ణోగ్రతతో దాని పీడనం ఎలా మారుతుందో (పీడన వ్యాకోచం) పరిశీలిస్తారు. ఈ విధంగా వాయువులకు 'రెండు' వ్యాకోచ గుణకాలు ఉంటాయి.

 

సృష్టిలో ఆ రెండింటి విలువా ఒకటే!

¤ బాయిల్, చార్లెస్ నియమాలను పాటించే వాయువులను 'ఆదర్శ వాయువులు అంటారు.
ఆదర్శవాయు సమీకరణం:  i) వాయుద్రవ్యరాశి 1 కిలోగ్రామ్ అయితే
pv = rt,  r - నిర్దిష్ట వాయు స్థిరాంకం; వాయువును బట్టి దీని విలువ మారుతుంది.
ii) వాయు ద్రవ్యరాశి 1 మోల్ అయితే ఏ వాయువుకైనా వాయు సమీకరణం
PV = RT. అన్ని వాయువులకూ R విలువ ఒకటే.

Posted Date : 27-11-2020

గమనిక : ప్రతిభ.ఈనాడు.నెట్‌లో కనిపించే వ్యాపార ప్రకటనలు వివిధ దేశాల్లోని వ్యాపారులు, సంస్థల నుంచి వస్తాయి. మరి కొన్ని ప్రకటనలు పాఠకుల అభిరుచి మేరకు కృత్రిమ మేధస్సు సాంకేతికత సాయంతో ప్రదర్శితమవుతుంటాయి. ఆ ప్రకటనల్లోని ఉత్పత్తులను లేదా సేవలను పాఠకులు స్వయంగా విచారించుకొని, జాగ్రత్తగా పరిశీలించి కొనుక్కోవాలి లేదా వినియోగించుకోవాలి. వాటి నాణ్యత లేదా లోపాలతో ఈనాడు యాజమాన్యానికి ఎలాంటి సంబంధం లేదు. ఈ విషయంలో ఉత్తర ప్రత్యుత్తరాలకు, ఈ-మెయిల్స్ కి, ఇంకా ఇతర రూపాల్లో సమాచార మార్పిడికి తావు లేదు. ఫిర్యాదులు స్వీకరించడం కుదరదు. పాఠకులు గమనించి, సహకరించాలని మనవి.

ప్రత్యేక కథనాలు

మరిన్ని

విద్యా ఉద్యోగ సమాచారం

మరిన్ని
 

లేటెస్ట్ నోటిఫికేష‌న్స్‌