సహజ వనరులు (గాలి, నీరు)

* ప్రకృతిలో సహజంగా లభించే వనరులను 'సహజ వనరులు' అంటారు. ఈ సహజ వనరుల్లో ముఖ్యమైనవి గాలి, నీరు.
* గాలి అనేక వాయువుల మిశ్రమం. గాలిలో నైట్రోజన్, ఆక్సిజన్, కార్బన్ డై ఆక్సైడ్, నీటిఆవిరి, హీలియం, నియాన్, ఆర్గాన్ లాంటి వాయువులు; దుమ్ము, ధూళి, పొగ లాంటివి కూడా ఉంటాయి.
గాలిలోని వివిధ వాయువుల శాతాలు
     
* మనుషులు, జంతువులు జీవించడానికి; వస్తువులు మండటానికి గాలి అవసరం.
* గాలిలో వస్తువులు మండటానికి ఆక్సిజన్ వాయువు దోహదపడుతుంది.
* గాలి మన చుట్టూ వ్యాపించి ఉంటుంది. భూఉపరితలం నుంచి దాదాపు 900 కి.మీ. వరకు ఉంటుంది. భూమి చుట్టూ ఆవరించి ఉన్న గాలి పొరలనే 'వాతావరణం' అంటారు.
* గాలి పీడనాన్ని కలిగిస్తుంది. గాలికి మూడు రకాల పీడనాలు ఉంటాయి.
అవి: 1) ఊర్థ్వపీడనం
       2) అధోపీడనం
       3) పార్శ్వపీడనం
* వేడిచేస్తే గాలి వ్యాకోచిస్తుంది. వేడిగాలి చల్లని గాలి కంటే తేలికైంది.
* గాలి అధిక పీడన ప్రదేశం నుంచి అల్పపీడనం ప్రదేశం వైపు వీస్తుంది.
* కదిలే గాలిని పవనం అంటారు. పవనాలు మూడు రకాలు.
అవి: 1) ప్రపంచ పవనాలు
       2) స్థానిక పవనాలు
       3) రుతుపవనాలు
* వేడెక్కిన గాలి చల్లని గాలి కంటే తేలికగా ఉండి పైకి పోతుంది. గాలిని వేడిచేయడం వల్ల అది వ్యాకోచించి ఎక్కువ ప్రదేశాన్ని ఆక్రమిస్తుంది. ఏదైనా ఒక వస్తువు ఎక్కువ ప్రదేశాన్ని ఆక్రమిస్తే దాని సాంద్రత తగ్గుతుంది, తేలికవుతుంది. అందుకే పొగ, వేడిగాలి లాంటివి పైకి వెళతాయి.
* గాలి వేడెక్కి పైకి పోయినప్పుడు ఆ ప్రదేశ పీడనం తగ్గుతుంది. ఇలా ఏర్పడిన తక్కువ పీడన ప్రదేశంలోకి చేరడానికి గాలి అన్ని వైపుల నుంచి ప్రయత్నిస్తుంది. భూమి, సముద్రంలోని నీరు సూర్యుడి వల్ల వేడెక్కడంలో ఉండే వ్యత్యాసం కారణంగా గాలులు అటు నుంచి ఇటూ, ఇటు నుంచి అటూ పయనిస్తూ ఉంటాయి.
* నీటి కంటే నేల తొందరగా వేడెక్కుతుంది. అందువల్ల పగటి సమయంలో నేల మీద గాలులు వేడెక్కి, తేలికై పైకి పోతాయి. ఇక్కడ అల్ప పీడనం ఏర్పడటం వల్ల సముద్రం మీది నుంచి గాలులు భూమి మీదికి వీస్తాయి.
* రాత్రి సమయంలో నేల, నీటి కంటే తొందరగా చల్లబడుతుంది. అప్పుడు సముద్రం మీద గాలులు వేడిగా ఉండటం వల్ల అక్కడ పీడనం తగ్గుతుంది. భూమి మీద నుంచి గాలులు సముద్రం మీదికి వీస్తాయి.
* భూమి మీద ఉండే ఉష్ణోగ్రతల్లోని వ్యత్యాసాలే పవనాల కదలికకు కారణం.
* గాలి పీడనంలో తేడా వల్ల ఏర్పడే అధిక పీడన గాలులు తుఫానుకు దారితీస్తాయి. భూమి మీద వీచే పెనుగాలులనే తుఫాను అంటారు. తుఫాన్‌లను హరికేన్లు, టైఫూన్లు అని కూడా పిలుస్తారు.
* అనిమోమీటర్ ద్వారా గాలి వేగాన్ని, దిశను కొలుస్తారు.
* గాలి ద్రవ్యరాశి, బరువును కలిగి ఉంటుంది. కాబట్టి అది భూమి మీద ఉన్న ప్రతి వస్తువుపై పీడనాన్ని కలగజేస్తుంది. దీన్నే వాతావరణ పీడనం అంటారు.
* మనం వాతావరణ పీడనాన్ని అనుభవించలేకపోవడానికి కారణం శరీరం లోపల ఉండే పీడనం, వాతావరణ పీడనం సమానంగా ఉండటమే. ఒక వ్యక్తి అంతరిక్షంలో ఉన్నప్పుడు వాతావరణం లేని కారణంగా అంతర్ పీడనం వల్ల అతడి శరీరంలో నుంచి రక్తం బయటకు వస్తుంది.. అందువల్ల అంతరిక్ష యాత్రికులు అంతరిక్ష దుస్తులు ధరిస్తారు. వారి దుస్తులు (స్పేస్ సూట్) శరీరంపై వాతావరణ పీడనంతో సమానమైన పీడనాన్ని కలగజేస్తాయి.
వాతావరణ పీడనాన్ని కొలిచే సాధనాలను భారమితులు అంటారు. భారమితులు రెండు రకాలు
అవి: 1) ద్రవ భారమితులు 2) అనార్ద్ర భారమితులు
 

పాదరస భారమితి:
    పాదరసం సాంద్రత అన్ని ద్రవాల సాంద్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి దాన్ని భారమితిలో ఉపయోగిస్తారు. పాదరసం సాంద్రత నీటి సాంద్రత కంటే 13.6 రెట్లు ఎక్కువ. ఒక మీటరు పొడవు, ఏకరీతి మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం ఉన్న సన్నని గాజు గొట్టాన్ని తీసుకొని ఒక కొనను మూసి, దాన్ని స్వచ్ఛమైన పాదరసంతో నింపి బొటనవేలుతో మూసివేయాలి. తలకిందులుగా చేసి ఒక చిన్న తొట్టెలోని పాదరసంలో ముంచి బొటనవేలును తీసివేయాలి.
    పాదరస స్తంభం కొంత ఎత్తువరకు మాత్రమే నిలబడటాన్ని గమనిస్తారు. తొట్టిలోని పాదరసమట్టం కంటే గొట్టంలోని పాదరసమట్టం ఎక్కువ ఎత్తులో ఉంటుంది. ఈ ఎత్తు వాతావరణ పీడనాన్ని తెలియజేస్తుంది. ఈ ఎత్తు సముద్రమట్టం వద్ద ఇంచుమించుగా 76 సెం.మీ. ఉంటుంది. అందువల్ల సముద్రమట్టం వద్ద సాధారణ వాతావరణ పీడనం 76 సెం.మీ. ఎత్తు గల పాదరస స్తంభం కలిగించే పీడనం, వాతావరణం కలిగించే పీడనానికి సమానం. గొట్టంలోని పాదరస మట్టంపై ఖాళీ స్థలం ఏర్పడుతుంది. దీన్ని టారిసెల్లీ శూన్యం అంటారు.
 

ఫార్టిన్ భారమితి:
     ఇది ఒక పాదరస గిన్నెను కలిగి ఉంటుంది. దీనిలోని పాదరసమట్టాన్ని అడుగున అమర్చిన S స్క్రూ సహాయంతో మార్చవచ్చు. పాదరసమట్టానికి పైన ఒక ఇత్తడి సూది (T) బిగించి ఉంటుంది. దీని కొన భారమితి స్కేలు శూన్య విభాగంతో ఏకీభవించి ఉంటుంది. ఒక సన్నని గాజు గొట్టాన్ని పాదరసంతో నింపి, తలకిందులుగా చేసి పాదరస గిన్నెలో ముంచి నిలబెడతారు.  S స్క్రూను సరిచేసి పాదరసమట్టం ఇత్తడి సూదికొనతో (T)ఏకీభవించేలా చేస్తారు. అప్పుడు గొట్టంలోని పాదరసమట్టం రీడింగు వాతావరణ పీడనాన్ని తెలియజేస్తుంది. రీడింగులు కచ్చితంగా తీసుకోవడానికి వెర్నియర్ స్కేలును కూడా అమర్చుతారు. అందువల్ల వాతావరణ పీడనాన్ని కచ్చితంగా కొలవవచ్చు. కానీ దీన్ని ఒక ప్రాంతం నుంచి మరొక ప్రాంతానికి సులభంగా తీసుకోపోలేం. అందువల్ల దీన్ని ప్రామాణిక భారమితిగా ఉపయోగిస్తారు.
 

అనార్ద్ర భారమితి:

      అనార్ద్ర భారమితిని సులభంగా ఒక ప్రాంతం నుంచి మరొక ప్రాంతానికి తీసుకుపోవచ్చు. ఇది పాక్షికంగా శూన్యత గల లోహపు పెట్టెను కలిగి ఉంటుంది. పెట్టె పైతలం డయాఫ్రమ్‌లా (D) కంపిస్తుంది. దాని మధ్యలో పై కొన వద్ద పళ్లు కలిగిన L అనే సన్నని కడ్డీ ఉంటుంది. ఈ పళ్లు S అనే చక్రం పళ్లలో అమరి ఉంటాయి. ఈ చక్రానికి P అనే సూచీ ఉండి, స్కేలుపై (C) తిరుగుతూ ఉంటుంది. ఈ స్కేలు వృత్తాకారంగా ఉండి ప్రామాణిక భారమితితో క్రమాంకనం చేసి ఉంటుంది.
    వాతావరణ పీడనం పెరిగినప్పుడు డయాఫ్రమ్ నొక్కబడుతుంది. L కడ్డీ కిందికి దిగుతుంది. చక్రం (W) గడియారం ముల్లు తిరిగేదిశలో (సవ్య దిశలో) తిరుగుతుంది. సూచీ స్కేలుపై ముందుకు కదులుతుంది. వాతావరణ పీడనం తగ్గినప్పుడు డయాఫ్రమ్ పైకి ఉబ్బుతుంది. అప్పుడు కడ్డీపైకి కదిలి చక్రాన్ని అవసవ్యదిశలో తిప్పుతుంది.
* సముద్రమట్టం నుంచి పైకి వెళ్తున్న కొద్దీ గాలిసాంద్రత తగ్గి, దాని కారణంగా పీడనం తగ్గుతుంది. అలాకాకుండా సముద్రమట్టం కంటే కిందకు వెళ్తే (గనుల్లోకి వెళ్తే) వాతావరణ స్తంభం ఎత్తు పెరిగి వాతావరణ పీడనం పెరుగుతుంది.
 

అల్టీమీటరు: దీన్ని విమానాల ఎత్తు కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు. అనార్ద్ర భారమితి స్కేలును పాదరస సెంటీమీటర్లలో కాకుండా, భూఉపరితలం నుంచి ఎత్తును (h) తెలియజేసే మీటర్లలో క్రమాంకనం చేస్తే అది అల్టీమీటరుగా పనిచేస్తుంది.
* వాతావరణ పీడనం శీతోష్ణస్థితిని తెలియజేసే ముఖ్యమైన అంశం. ఒక ప్రదేంశంలోని వాతావరణ పీడనం ఆ ప్రదేశంలోని ఉష్ణోగ్రత, గాలిలోని తేమ లేదా ఆర్ద్రతపై ఆధారపడుతుంది. తడిగాలి సాంద్రత, పొడిగాలి సాంద్రత కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువైతే వాతావరణ సాంద్రత తగ్గుతుంది. ఆ విధంగా వాతావరణ పీడనం సాంద్రతపై ఆధారపడితే ఆ సాంద్రత ఉష్ణోగ్రత, ఆర్ద్రతలపై ఆధారపడుతుంది. కాబట్టి వాతావరణ పీడనం శీతోష్ణ పరిస్థితులను తెలియజేస్తుంది.
* భారమితి పాదరస స్తంభం ఎత్తు అకస్మాత్తుగా పడిపోతే తుఫాను వచ్చే అవకాశం ఉంటుంది. భారమితి పాదరస స్తంభం ఎత్తు నెమ్మదిగా తగ్గితే వాన రాకను తెలియజేస్తుంది.
 

బాయిల్ నియమం
* రాబర్ట్ బాయిల్ 1662లో స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద నియమిత ద్రవ్యరాశి గల వాయువు యొక్క పీడనానికి, ఘనపరిమాణానికి మధ్య ఉండే సంబంధాన్ని పరిశోధన చేసి సూత్రరూపంలో తెలిపాడు. దీన్నే బాయిల్ సూత్రం అంటారు.
* A మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం ఉన్న B అనే స్థూపాకార పాత్రలో P అనే బిగుతైన ముషలకం ఉంటుంది.

కొంత నిర్ణీత ద్రవ్యరాశి గల వాయువు దానిలో బంధితమై ఉంటుంది. ముషలకంపై కొంత బరువును (W₁) ఉంచారు. అప్పుడు వాయువుపై కలగజేసిన పీడనం బరువు (W₁) వల్ల పీడనం, వాతావరణ పీడనం (π) ల మొత్తానికి సమానం.

_h1 ముషలకం ఎత్తు, A పాత్ర మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం అయితే వాయువు తొలి ఘనపరిమాణం
= h₁ × A = V₁
వాయువు పీడనం, ఘనపరిమాణాల లబ్ధం = P₁V₁
ఇప్పుడు ముషలకంపై W₂ బరువును ఉంచి, వాయువుపై పీడనం పెంచితే ముషలకం కిందకు దిగుతుంది. వాయువు ఘనపరిమాణం తగ్గి సాంద్రత పెరుగుతుంది. తుది ఘనపరిమాణం = h₂ × A    = V₂
తుది పీడనం 
తుది పీడనం, తుది ఘనపరిమాణాల లబ్ధం = P₂V₂
P₁V₁ = P₂V₂ అవుతుంది లేదా PV= స్థిరరాశి

 బాయిల్‌ నియమం: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద నియమిత ద్రవ్యరాశి గల వాయువు ఘనపరిమాణం దాని పీడనానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

బెర్నౌలీ సూత్రం
* ఏదైనా ఒక వస్తువు ఉపరితలానికి సమాంతరంగా గాలి వీచేటప్పుడు తలంపైన ఉండే పీడనం, కింద పీడనం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. దీన్నే బెర్నౌలీ సూత్రం అంటారు.
 

బెర్నౌలీ సూత్రం అనువర్తనాలు:
     
* విమానాలు బెర్నౌలీ సూత్రం ఆధారంగా భూమ్యాకర్షణ శక్తిని అధిగమించి గాలిలో పైకి ఎగరగలుగుతాయి. విమానాలకు ముందు భాగాన ప్రొపెల్లర్ ఉంటుంది. ఈ ప్రొపెల్లర్ ఫ్యాన్‌లా చాలా ఎక్కువ వడితో తిరుగుతూ గాలిని వెనక్కి నెట్టుతుంది. ఈ గాలి రెక్కల మీదుగా ప్రవహించి వాటిపై భాగాన ఉండే పీడనం (P₁), కింద అడుగుతలం మీద పీడనం (P₂) కంటే తక్కువగా (P₂ > P₁) ఉంటుంది. ఈ పీడనాల భేదం (P₂ - P₁) విమానం రెక్కలపై పనిచేసే ఊర్ధ్వపీడనానికి సమానం. దీన్ని రెక్కల వైశాల్యంతో గుణిస్తే ఊర్ధ్వబలం లేదా ఒత్తిడి తెలుస్తుంది. రెక్కల వైశాల్యం ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల ఈ ఊర్థ్వబలం విమానం బరువు కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల విమానం గాలిలో పైకి ఎగరగలుగుతుంది.
* జంతువులు, వృక్షాలకు నీరు ముఖ్యమైన జీవనాధారం. ప్రకృతిలో విరివిగా లభించే పదార్థాల్లో నీరు ఒకటి. ఇది ద్రవ, ఘన, బాష్ప రూపాల్లో ఉంటుంది.
* భూమి ఉపరితలంలోని నాలుగు భాగాల్లో మూడు భాగాలు నీరు ఆక్రమించి ఉంది. ఇది సముద్రం, సరస్సులు, నదులు, చెరువుల రూపంలో ఉంటుంది. వాతావరణంలో నీరు నీటిఆవిరి, మంచు, పొగమంచు, మేఘాల రూపంలో ఉంటుంది. అతి చల్లని ప్రాంతాలైన హిమాలయాలు, భూ ఉత్తర, దక్షిణ ధృవాల్లో నీరు మంచురూపంలో ఉంటుంది. భూగర్భంలో కూడా నీరు పుష్కలంగా ఉంటుంది.
* అన్ని జీవరాశుల్లోనూ నీరు అధికంగా ఉంటుంది. మానవ శరీరంలో సమారు 60% నుంచి 70% ఉంటుంది. కొన్ని మొక్కల్లో 95% వరకు ఉంటుంది.
* మనం తినే ఆహారం, పండ్లు, కూరగాయల్లో కూడా నీరు ఉంటుంది. జంతు, వృక్షజలాల పెరుగుదలకు నీరు అత్యవసరం. అన్ని ప్రాణుల మనుగడకు నీరు తప్పనిసరి.
* మొక్కల పోషణకు, పరిశ్రమల్లో యంత్రాలను చల్లబరచడానికి, జలవిద్యుత్ కేంద్రాల్లో నీటి అవసరం చాలా ఉంది.
* కావెండిష్ 1784లో ప్రయోగశాలలో రెండు ఘనపరిమాణాల హైడ్రోజన్, ఒక ఘనపరిమాణం ఆక్సిజన్‌లను మండించి నీటిని తయారు చేశాడు. దీని రసాయననామం హైడ్రోజన్ మోనాక్సైడ్.
* నీరు చాలా ముఖ్యమైన ద్రావణి, భూతలంపై జలవితరణ సమానంగా ఉండదు.

ప్రపంచంలో నీటి లభ్యత - అంచనా