చినుకు గోళమైనా.. మైనం పైకి పాకినా!
రెండు గాజు పలకల మధ్య నీటి పొర ఉంటే వాటిని విడదీయడం కాస్త కష్టం ఎందుకు? కీటకాలు నది నీటిపైనా చకచకా నడుచుకుంటూ వెళ్లడం ఎలా సాధ్యం? వాన చినుకులకు గోళాకారం ఏవిధంగా వస్తుంది? కొవ్వొత్తిలో కరిగిన మైనం వత్తి పైభాగానికి ఎలా చేరుతుంది? వాహనాల ముందు భాగాన్ని ప్రత్యేక ఆకారాల్లో తయారు చేయడానికి కారణం ఏమిటి? పొంతన లేని ప్రశ్నలుగా అనిపించినా భౌతికశాస్త్రం వీటన్నింటికీ రెండు బలాలే మూలమని చెబుతోంది. ఆ బలాల విశేషాలు, అనువర్తనాలపై అభ్యర్థులు అవగాహన పెంచుకుంటే పరీక్షల్లో కొన్ని ప్రశ్నలకు తేలిగ్గా సమాధానాలు గుర్తించవచ్చు.
పదార్థ భౌతిక స్థితుల్లో ముఖ్యమైనవి ఘన, ద్రవ, వాయువులు. వీటిలో ప్రవహించే గుణం ఉన్న ద్రవ, వాయు పదార్థాలను ప్రవాహులు అంటారు. ఇవి కొన్ని ప్రత్యేకమైన ధర్మాలను ప్రదర్శించడం వల్ల మన నిత్య జీవితంలో ఎన్నో అనువర్తనాలకు కారణమవుతున్నాయి.
ప్రవాహి/పదార్థ అణువుల మధ్య రెండు రకాల ఆకర్షణ బలాలు పనిచేస్తుంటాయి. అవి
1. సంసంజన బలం: ఒకే రకమైన అణువుల మధ్య పనిచేసే ఆకర్షణ బలాన్ని సంసంజన బలం అంటారు.
ఉదా: గాజు - గాజు, నీరు - నీరు, ఆల్కహాల్ - ఆల్కహాల్ మొదలైన అణువుల మధ్య పనిచేసే బలం.
2) అసంసంజన బలం: రెండు వేర్వేరు రకాల అణువుల మధ్య పనిచేసే ఆకర్షణ బలాన్ని అసంసంజన బలం అంటారు.
ఉదా: గాజు - నీరు, గాజు - పాదరసం, గాజు - కిరోసిన్ లాంటి పదార్థ అణువుల మధ్య పనిచేసే ఆకర్షణ బలాలు.
వివిధ ధర్మాలు
1. తలతన్యత: ద్రవంలో అణువుల మధ్య పనిచేసే సంసంజన బలాల వల్ల ద్రవ ఉపరితలం కనిష్ఠ వైశాల్యాన్ని సంతరించుకునే ధర్మాన్నే తలతన్యత అంటారు లేదా ద్రవ ఉపరితలంపై ప్రమాణ పొడవుకి లంబంగా పనిచేసే బలాన్ని తలతన్యత అంటారు.
ప్రమాణాలు: SI పద్ధతిలో న్యూటన్/మీటర్ లేదా CGS పద్ధతిలో డైన్/సెం.మీ. సంసంజన బలాలు ఎక్కువగా ఉన్న ద్రవానికి తలతన్యత అధికంగా ఉంటుంది. ఫలితంగా ఆ ద్రవ ఉపరితలం కనిష్ఠ ఉపరితల వైశాల్యాన్ని పొందుతుంది.
అనువర్తనాలు:
* వర్షపు చినుకులు గోళాకారంగా ఉండటం.
* చిన్న చిన్న కీటకాలు ప్రవాహాల ఉపరితలాలపై నడవడం.
* పెయింట్లో ముంచిన బ్రష్ వెంట్రుకలు దగ్గరగా చేరడం.
* తలకు నూనె రాసుకున్నప్పుడు వెంట్రుకలన్నీ దగ్గరగా రావడం.
* ద్రవ ఉపరితలం సాగదీసిన రబ్బరులా ప్రవర్తించడం.
* రెండు గాజు పలకల మధ్య పలుచటి నీటి పొర ఏర్పడితే నీటికి ఉన్న తలతన్యత వల్ల ఆ రెండు గాజు పలకలను విడదీయడం కష్టమవుతుంది.
* ద్రవ తలతన్యత మలిన పదార్థాలను కలపడం ద్వారా తగ్గుతుంది. అందువల్లే టూత్పేస్ట్లో కొద్దిగా తైలాన్ని కలుపుతారు. ఎందుకంటే తలతన్యత తగ్గి నురగ నోరంతా విస్తరించి దంతాలు శుభ్రమవుతాయి.
* ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే అణువుల మధ్య దూరం పెరిగి సంసంజన బలాలు తగ్గుతాయి. ఫలితంగా ఆ ద్రవ తలతన్యత తగ్గుతుంది.
ఉదాహరణ: * దుస్తులను కొద్దిగా వేడినీటిలో ఉతికితే తలతన్యత తగ్గి వాటిలోని మురికి త్వరగా వదులుతుంది.
* వేడినీళ్లతో స్నానం చేస్తే శరీరం శుభ్రంగా ఉంటుంది.
* వేడి వేడి సూప్ (పులుసు) నాలుకపై త్వరగా వ్యాపించి రుచికరంగా ఉంటుంది.
2. కేశనాళికీయత: సన్నటి కేశాల లాంటి (వెంట్రుకపాటి మందం) రంధ్రాల ద్వారా ద్రవం అన్ని దిశల్లో ఎగబాకే దృగ్విషయాన్ని కేశనాళికీయత అంటారు.
నిత్యజీవితంలో కేశనాళికీయతకు ఉదాహరణలు:
* వత్తుల్లోని సన్నని రంధ్రాల ద్వారా కిరోసిన్/నూనె ఎగబాకి కొనకు చేరి మండటం వల్ల నూనె దీపాలు వెలుగుతూ ఉంటాయి.
* మండుతున్న కొవ్వొత్తిలో వేడెక్కిన మైనం కరిగి వత్తి ద్వారా పైకి చేరడం కేశనాళికీయతే.
* మనుషులకు చెమట పట్టడం
* స్పాంజీ అతిచిన్న రంధ్రాలను కలిగి ఉండటంతో ఎక్కువ ద్రవాన్ని కేశనాళికీయత ధర్మం ఆధారంగా పీల్చుకుంటుంది.
* కన్నీరు/ఆనంద బాష్పాలు రావడం. నీ చెట్లు వాటికి కావాల్సిన లవణాలు, నీటిని వేర్ల ద్వారా గ్రహించడం.
* ఇంకు పెన్నులు, మార్కర్లు పనిచేసే విధానం. నీ కాగితం/వస్త్రంపై పడిన సిరా అన్ని దిశల్లో వ్యాపించడం.
* నేలలో మట్టి కణాల మధ్య ఉండే ఖాళీ ప్రదేశాలు కేశనాళికల మాదిరిగా ప్రవర్తిస్తాయి. భూమి అడుగున ఉన్న తేమ ఈ సన్నని రంధ్రాల ద్వారా కేశనాళికీయత వల్ల భూమి పైపొరలను చేరి బాష్పీభవనం చెంది వ్యర్థమవుతుంది. అందువల్లే విత్తనాలను నాటే ముందు భూమిని దున్ని కేశనాళికా వ్యవస్థను ధ్వంసం చేసి వ్యర్థ బాష్పీభవనాన్ని అరికడతారు.
3. స్పర్శ కోణం: ఘనతలానికి, ఘనతలం-ద్రవం కలిసే బిందువు వద్ద ద్రవ తలాన్ని స్పృశిస్తూ గీసిన స్పర్శ రేఖకు మధ్య ఉన్న ద్రవ అంతర్భాగంలో కోణాన్ని ఆ ఘన ద్రవాల జంటకు సంబంధించిన స్పర్శకోణం అంటారు.
స్పర్శ కోణం ఆధారపడే అంశాలు: i) ఘనతల, ద్రవ అణువుల మధ్య పనిచేసే అసంసంజన బలాలు, ద్రవ అణువుల మధ్య పనిచేసే సంసంజన బలాల సాపేక్ష పరిమాణం
ii) స్పర్శలో ఉన్న రెండు తలాల శుభ్రత, స్వచ్ఛత iii) ఉష్ణోగ్రత iv) ద్రవ స్వేచ్ఛాతలంపై ఉన్న యానకం
స్పర్శకోణం ప్రాముఖ్యత: ఇచ్చిన ఘన - ద్రవాల జంటకు సంబంధించిన స్పర్శ కోణం విలువ ఆధారంగా ద్రవం, ఘనతలాన్ని తడుపుతుందా లేదా తడపదా అనే విషయాన్ని తెలుసుకోవచ్చు.
సందర్భం - I: ఒక వేళ ఇచ్చిన ఘన-ద్రవాల జంటకు సంబంధించి స్పర్శకోణం విలువ లఘు కోణం (θ < 90o) అయితే, ఆ ద్రవం, ఘనతలాన్ని తడుపుతుంది. ఈ సందర్భంలో సంసంజన బలాల పరిమాణం కంటే అసంసంజన బలాల పరిమాణం ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఫలితంగా కేశనాళికా గొట్టంలో ద్రవ ఉపరితలం పుటాకారంగా ఉంటుంది.
ఉదా: * గాజు - నీరు, గాజు - ఆల్కహాల్, గాజు - కిరోసిన్. * గాజు - స్వచ్ఛమైన నీరు జంట స్పర్శకోణం విలువ 0o.
సందర్భం - II: ఒక వేళ ఇచ్చిన ఘనతలం - ద్రవాల జంటకు స్పర్శ కోణం విలువ గురుకోణం (90o < θ < 180o) అయితే ఆ ద్రవం, ఘనతలాన్ని తడపదు. ఈ సందర్భంలో సంసంజన బలాల పరిమాణం కంటే అసంసంజన బలాల పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది. ఫలితంగా కేళనాళిక గొట్టంలో ద్రవ ఉపరితలం కుంభాకారంగా ఉంటుంది.
ఉదా: * గాజు - పాదరసం, పారఫిన్ - నీరు, నీరు - జలజిత పదార్థం. * గాజు - పాదరస జంట స్పర్శకోణం విలువ 135o - 140o వరకు ఉంటుంది.
సందర్భం - III: ఒకవేళ ఇచ్చిన ఘనతలం- ద్రవానికి సంబంధించి స్పర్శకోణం విలువ లంబకోణం (θ = 90o) అయితే ఆ ద్రవం, ఘనతలాన్ని తడపదు. ఈ సందర్భంలో అసంసంజన, సంసంజన బలాల పరిమాణం సమానంగా ఉంటుంది. ఫలితంగా ద్రవ ఉపరితలం సమతలంగా ఉంటుంది.
ఉదా: వెండి గ్లాసులో నీరు.
4. స్నిగ్ధత: ప్రవాహి పొరల మధ్య సాపేక్ష గమనాన్ని ఎదిరించే (వ్యతిరేకించే) ప్రవాహి ధర్మాన్నే స్నిగ్ధత అంటారు. ఇది ద్రవాల్లో లేదా వాయువుల్లోని వివిధ పొరల మధ్య వ్యక్తమయ్యే అంతర్నిరోధం. తారు, గ్లిసరిన్, తేనె లాంటి ద్రవాలు తేలికగా ప్రవహించలేవు. వీటిని స్నిగ్ధతా ద్రవాలు అంటారు.
స్నిగ్ధతకు SI పద్ధతిలో ప్రమాణాలు పాస్కల్ - సెకన్. CGS పద్ధతిలో పాయిజ్. ఉష్ణోగ్రతను పెంచితే ద్రవాల స్నిగ్ధత తగ్గుతుంది. కానీ వాయువుల స్నిగ్ధత పెరుగుతుంది.
అనువర్తనాలు:
* గాలి స్నిగ్ధతా ప్రభావాన్ని వాహనాలపై తగ్గించేందుకు వాటి ముందు భాగాలను ప్రత్యేకమైన ఆకారంలో నిర్మిస్తారు.
* మానవుడి రక్తంలోని స్నిగ్ధతా ధర్మం ఆధారంగా తెల్ల, ఎర్ర రక్తకణాలను వేరుపరుస్తారు.
రచయిత: వడ్డెబోయిన సురేష్