• facebook
  • twitter
  • whatsapp
  • telegram

ప్ర‌వాహాల యాంత్రిక ధ‌ర్మాలు

తలతన్యత: 
* ద్రవాల సహజ ధర్మం వల్ల, వాటి స్వేచ్ఛాతలం ఎప్పుడూ కనిష్ఠ ఉపరితల వైశాల్యం పొందడానికి ప్రయత్నిస్తుంది, తనత్యను కలిగి సాగదీసిన స్థితిస్థాపక పొరలా ప్రవర్తిస్తుంది. ద్రవాల ఈ సహజ ధర్మాన్నే తలతన్యత అంటారు.
* ఒక చిన్న ద్రవ బిందువు లేదా ఒక సబ్బు బుడగ గోళాకార ఆకృతిని పొందుతాయి. తలతన్యత వల్ల ద్రవ ఉపరితలం కనిష్ఠ వైశాల్యం పొందడానికి ప్రయత్నించడమే దీనికి కారణం. ఇచ్చిన ఘనపరిమాణానికి గోళం కనిష్ఠ వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
* సమతాస్థితిలో ఉన్న ద్రవతలంపై ఒక సరళరేఖను ఊహించినప్పుడు, ఏకాంక పొడవుపై, ఆ పొడవుకు లంబంగా, తలానికి స్పర్శీయంగా రేఖకు రెండువైపులా పనిచేసే బలాన్నే తలతన్యత అంటారు.
* స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ద్రవం ఉపరితల వైశాల్యాన్ని ఒక ప్రమాణం పెంచడానికి జరిగిన పనిని తలతన్యతగా నిర్వచిస్తారు.
* తలతన్యతకు కారణం ద్రవ అణువుల మధ్య ఉన్న సంసంజన బలాలు, కాబట్టి ద్రవ అణువులకు సంబంధించిన దృగ్విషయమే తలతన్యత.

తలతన్యతకు సూత్రాలు: 
 (dA = సబ్బుపొర రెండు తలాల వైశాల్యంలో పెరుగుదల)
iii) కేశనాళికారోహణ పద్ధతిలో 
తలతన్యతకు ప్రమాణాలు:

i) Newton/meter         ii) dyne/cm

iii) Joule/m2              iv) erg/cm2
* తలతన్యత అదిశ రాశి. దీని మితి ఫార్ములా ML° T-2
* తలతన్యత, స్ప్రింగ్ స్థిరాంకం ఒకేమితి ఫార్ములాతో ఉంటాయి.
i) తలతన్యత ద్రవ స్వభావంపై మాత్రమే ఆధారపడుతుంది, ఉపరితల వైశాల్యం లేదా ఊహారేఖ పొడవుపై ఆధారపడదు.
గమనిక: ద్రవ ఉపరితలం నుంచి ఒక సన్నటి తీగను పైకి లాగడానికి అవసరమయ్యే బలం 
F = T × 2L.
* ద్రవ ఉపరితలం నుంచి ఒక వృత్తాకార ప్లేటును పైకి లాగడానికి అవసరమయ్యే బలం F = T × 2Πr
ద్రవ ఉపరితలం నుంచి ఒక వృత్తాకార రింగును పైకి లాగడానికి అవసరమయ్యే బలం F = T (2Πr1 + 2Πr2)
r1 = లోపలి వ్యాసార్ధం;              r= వెలుపలి వ్యాసార్ధం
* ద్రవ ఉపరితలం నుంచి ఒక దీర్ఘచతురస్రాకార ప్లేటును పైకి లాగడానికి అవసరమయ్యే బలం
     
F = 2T (L + b)

తలతన్యతను ప్రభావితం చేసే అంశాలు
ఎ) ఉష్ణోగ్రత: ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే ద్రవాల తలతన్యత తగ్గుతుందికానీరాగిద్రవస్థితిలో ఉన్న కాడ్మియానికి
        తలతన్యత 
 ఉష్ణోగ్రత.


బి) మాలిన్యాలు:
i) ద్రవాల ఉపరితలంపై ఉండే ధూళికణాలు, గ్రీజు, కొవ్వు, చమురు (lubricants) లాంటి పదార్థాలు వాటి తలతన్యతను తగ్గిస్తాయి.
ii) ద్రవాల్లో మలిన పదార్థాలను కలిపినప్పుడు అవి పూర్తిగా కరిగిపోతే, వాటి తలతన్యత పెరుగుతుంది. ఉదాహరణకు నీటిలో ఉప్పును కలిపినప్పుడు, తలతన్యత పెరుగుతుంది.
iii) ద్రవాల్లో మలిన పదార్థాలు కలిపినప్పుడు అవి పాక్షికంగా కరిగితే, వాటి తలతన్యత తగ్గుతుంది. ఉదాహరణకు నీటిలో సబ్బు పొడిని కలిపినప్పుడు, తలతన్యత తగ్గుతుంది.


ఉపరితలశక్తి (Surface energy)
* తలతన్యత వల్ల ద్రవ స్వేచ్ఛా తలం ఎల్లప్పుడూ తలతన్యతతో ఉండి, కనిష్ఠ వైశాల్యాన్ని పొందడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. ద్రవ ఉపరితల వైశాల్యాన్ని పెంచినప్పుడు పని జరుగుతుంది. ఈ పని ద్రవ ఉపరితలంలో స్థితిజశక్తిగా నిల్వ ఉంటుంది. స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ప్రమాణ ఉపరితల వైశ్యాలంలోని ఈ శక్తినే ఉపరితల శక్తి అంటారు.
ద్రవ ఉపరితల ప్రమాణ వైశాల్యంలోని ద్రవ అణువులకు అదనంగా లభించే స్థితిజశక్తిని ఉపరితల శక్తి అంటారు.
* ఉపరితలశక్తి సంఖ్యాపరంగా ద్రవ స్వేచ్ఛా తలాన్ని ప్రమాణ వైశాల్యానికి పెంచడానికి జరిగిన పనికి సమానం.
                         


* ఉపరితలశక్తి తలతన్యతకు సమానం.
* ద్రవ ఉపరితలంలో ప్రమాణ వైశాల్యంలోని ఉష్ణం H అనుకుంటే, అప్పుడు మొత్తం ఉపరితలశక్తి E = T + H వుతుంది.

* ద్రవంలో ఒక బిందువు లేదా బుడగను ఏర్పరచడానికి జరిగిన పని W = T × 4Πr2  

గాలిలో బుడగను ఏర్పరచడానికి జరిగిన పని  W = 8Πr2 T

(... గాలిలోని బుడగ రెండు తలాలతో ఉంటుంది.)
ద్రవ బిందువు పరిమాణాన్ని r1 వ్యాసార్ధం నుంచి rవ్యాసార్ధానికి పెంచినప్పుడు జరిగిన పని 

సబ్బు బుడగ వ్యాసార్ధాన్ని పెంచినప్పుడు జరిగిన పని
                                                      W = 4 Π T (r22 - r12) 

                                                      W = 8 Π T (r22 - r12)

 

చిన్న బిందువుల కలయిక వల్ల పెద్ద బిందువులు ఏర్పడినప్పుడు:
'r' వ్యాసార్ధం ఉన్న 'n' చిన్న ద్రవబిందువుల కలయిక వల్ల 'R' వ్యాసార్ధం ఉన్న పెద్ద ద్రవ బిందువు ఏర్పడితే,
i) జరిగిన పని
W = 4Π [nr2 - R2] T
ii) పెద్ద ద్రవ బిందువు ఘనపరిమాణం = n చిన్న ద్రవబిందువుల ఘనపరిమాణం 
                 
               
R3 = nr3

                                 R = n1/3r

iii) మొత్తం ఉపరితల వైశాల్యం తగ్గుతుంది.
iv) ఉపరితలశక్తి తగ్గుతుంది.
v) ద్రవం ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది.
vi) శక్తి విడుదలవుతుంది.


పెద్ద బిందువు చిన్న బిందువులుగా విభజన చెందినప్పుడు:
   R వ్యాసార్ధం ఉన్న పెద్ద బిందువును 'n' చిన్న బిందువులుగా విభజించినప్పుడు
i) జరిగిన పని లేదా శోషించే శక్తి
W = 4ΠR2 [n1/3 -1] T

ii) పెద్ద బిందువు ఘనపరిమాణం = 'n' చిన్న బిందువుల ఘనపరిమాణం.
           
 
                           
R3 = nr3
                          

iii) మొత్తం ఉపరితల వైశాల్యం, ఉపరితలశక్తి పెరుగుతాయి.
iv) ద్రవం ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది.
v) శక్తి గ్రహించబడుతుంది.


అధిక పీడనం (Excess pressure)
తలతన్యతా ధర్మం వల్ల ఒక ద్రవ బిందువు లేదా నీటి బుడగ సంకోచించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది, అలాగే, లోపలి పదార్థం సంపీడ్యం చెందుతుంది. దీని ఫలితంగా లోపలి పీడనం పెరుగుతుంది. ఈ పెరిగిన పీడనం వల్ల ద్రవ బిందువు లేదా బుడగ ఇంకా సంకోచించడం ఆపి, సమతాస్థితిని పొందుతుంది.
i) కాబట్టి సమతాస్థితిలో, ద్రవ బిందువు లేదా నీటి బుడగలోని లోపలి పీడనం బయటి పీడనం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ద్రవతలానికి రెండువైపులా పీడనంలోని వ్యత్యాసాన్నే అధిక పీడనం అంటారు.

ii) 'r' వ్యాసార్ధం ఉన్న ద్రవ బిందువులో అధిక పీడనం 
   'r వ్యాసార్ధం ఉన్న నీటి బుడగలో అధిక పీడనం 
iii) అధిక పీడనం ద్రవ బిందువు లేదా నీటి బుడగ వ్యాసార్ధానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది అంటే, చిన్న ద్రవ బిందువు లేదా నీటి బుడగ లోపలి పీడనం, పెద్ద ద్రవ బిందువు లేదా నీటి బుడగ లోపలి పీడనం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందుకే వివిధ పరిమాణాలున్న ద్రవ బిందువులను కలిపినప్పుడు, చిన్న ద్రవబిందువులో నుంచి పెద్ద ద్రవబిందువులోకి గాలి చొచ్చుకుని వెళ్తుంది. అప్పుడు చిన్న ద్రవబిందువు సంకోచిస్తుంది, పెద్ద ద్రవబిందువు వ్యాకోచిస్తుంది.


స్పర్శ కోణం (Angle of Contact)
సాధారణంగా ఏదైనా ద్రవతలం ఘనతలాన్ని స్పృశించినప్పుడు, స్పృశించే ప్రదేశం వద్ద ద్రవ ఆకారం వక్రంగా ఉంటుంది.
i) స్పర్శ బిందువు వద్ద ద్రవ తలానికి గీసిన స్పర్శరేఖకు, ఘన తలానికి మధ్య ఉన్న ద్రవ అంతర్భాగంలో కోణాన్ని ఆ రెండు తలాలకు (ఘన, ద్రవ) స్పర్శకోణం అంటారు.
ii) వివిధ ఘన, ద్రవాల జతలకు స్పర్శ కోణం కూడా వేర్వేరుగా ఉంటుంది.
iii) పాదరసం, గాజుకు స్పర్శకోణం
 135º.
iv) మామూలు నీటికిగాజుకు స్పర్శకోణం సుమారుగా 8º.
v) శుద్ధమైన నీటికిశుభ్రమైన గాజుకు స్పర్శకోణం 0º.
vi) ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే స్పర్శకోణం పెరుగుతుంది.
vii) ద్రవాల్లో కరిగిపోయే మాలిన్యాలను కలిపినప్పుడు స్పర్శకోణం తగ్గుతుంది.
viii) స్పర్శకోణం ద్రవంలో అమర్చిన కేశనాళిక తలం ద్రవతలంతో చేసే కోణంపై ఆధారపడదు.


కేశనాళికీయత (Capillarity)
i) ఒక కేశనాళికను ద్రవంలో నిలువుగా ఉంచినప్పుడు ఆ ద్రవం కేశనాళికలోకి ఎగబాకుతుంది లేదా కిందికి పడిపోతుంది. దీన్నే కేశనాళికీయత అంటారు.
ii) కేశనాళికలో ద్రవస్తంభం ఎత్తు 
  ఇక్కడ r = కేశనాళిక వ్యాసార్ధం       h = ద్రవస్తంభం ఎత్తు
        g = గురుత్వత్వరణం          d = ద్రవ సాంద్రత  
 
           θ = స్పర్శకోణం
iii) నీరు, గాజుకు మధ్య స్పర్శకోణం 
θ = 0º. అయితే ద్రవస్తంభం ఎత్తు 

iv) ఇచ్చిన ద్రవానికి, a)    లేదా h1r1 = h2r2               b) h ∝ T
      c)  లేదా   h1d1 = h2d2      d)    లేదా  h1g= h2g2
v) కేశనాళికీయత ద్రవం, ఘనతలం స్వభావంపై ఆధారపడుతుంది. అంటే T, d, θ, r లపై ఆధారపడుతుంది.
i)
 θ = 90º అయితే, ద్రవ ఉపరితలం సమాంతరంగా ఉంటుంది. h = 0 కేశనాళికీయత ఉండదు.
ii) 
θ < 90º అయితే ద్రవ ఉపరితలం పుటాకారం. ద్రవం కేశనాళికలో పైకి ఎగబాకుతుంది.
iii)
 θ > 90º అయితే ద్రవ ఉపరితలం కుంభాకారం. ద్రవం కేశనాళికలో కిందికి పడిపోతుంది.
  

 θ = 90°; h = 0                పాదరసం, θ > 90°            నీరు, θ < 90°
కేశనాళికీయత ఉండదు     ద్రవస్తంభం కిందికి దిగుతుంది    ద్రవం పైకి ఎగబాకుతుంది         

iv) ద్రవంలో నిట్టనిలువుగా ఉన్న కేశనాళికను '' కోణంతో ఏటవాలుగా జరిపితే, ద్రవస్తంభం నిలువు తలంలో ఎత్తు (h) మారదు. కానీ, కేశనాళికలోని ద్రవ స్తంభం పొడవు పెరుగుతుంది.

Posted Date : 12-11-2021

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