ఉష్ణానికీ ఉంటాయి కొలతలు!
వేసవి ఉక్కపోతను తప్పించుకోవాలంటే ఏసీ వేసుకోవాల్సిందే. ఎవరికైనా జ్వరం వస్తే ఎంత ఉందో తెలుసుకోవడానికి ఒక పరికరం కావాల్సిందే. ఆ ఏసీ ఎలా పనిచేస్తుంది, ఈ పరికరం జ్వరాన్ని ఏవిధంగా లెక్కేస్తుంది? నిత్యం కనిపించే ఈ సంఘటనల వెనుక ఉన్న భౌతిశాస్త్ర సూత్రాలను తెలుసుకుంటే కొన్ని మార్కులు కొట్టేయవచ్చు.
ఒక వస్తువు ఉష్ణోగ్రతను కొలిచే పరికరాన్నే ఉష్ణమాపకం (థర్మామీటర్) అంటారు. మొదటిసారిగా ఉష్ణమాపకాన్ని కనుక్కున్న శాస్త్రవేత్త గెలీలియో.
ద్రవరూప ఉష్ణమాపకాలు: ద్రవాలను వేడిచేస్తే అవి వ్యాకోచిస్తాయనే సూత్రంపై ఆధారపడి ద్రవరూప ఉష్ణ మాపకం పనిచేస్తుంది. ఇవి రెండు రకాలు.
1) పాదరస ఉష్ణమాపకం: దీనిలో పాదరసాన్ని ఉపయోగిస్తారు. దీన్ని ఉపయోగించి కొలిచే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి -38oC నుంచి 356oC. ఈ రకమైన ఉష్ణమాపకంలో పాదరసంపై నైట్రోజన్ వాయువును నింపడం ద్వారా దీన్ని ఉపయోగించి కొలవగలిగే గరిష్ఠ ఉష్ణోగ్రతను 356oది నుంచి 480oC వరకు పెంచవచ్చు.
ఉపయోగాలు: దీన్ని ఎక్కువగా ఉష్ణమండల దేశాల్లో ఉపయోగిస్తారు. జ్వరమానినిగా వినియోగిస్తారు.
క్లినికల్ థర్మామీటర్ (గరిష్ఠ ఉష్ణమాపకం): దీన్ని మానవ శరీర ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు. దీన్ని ఉపయోగించి కొలవగలిగే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి 95oF (35oC) నుంచి 110oF (43oC).
2) ఆల్కహాల్ ఉష్ణమాపకం: దీన్ని ఉపయోగించి కొలవగలిగే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి -115oC నుంచి 78oC.
ఉపయోగాలు: దీన్ని ఉష్ణ శీతల దేశాల్లో (ధ్రువ ప్రాంతాల్లో) ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తారు. ప్రయోగశాలలో వాడతారు.
సిక్స్ గరిష్ఠ - కనిష్ఠ ఉష్ణమాపకం: దీన్ని ఒకరోజులో నమోదయ్యే గరిష్ఠ, కనిష్ఠ ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు. దీనిలో గరిష్ఠ ఉష్ణోగ్రత కోసం పాదరసాన్ని, కనిష్ఠ ఉష్ణోగ్రత కోసం ఆల్కహాల్ను ఉపయోగిస్తారు.
వాయురూప ఉష్ణమాపకాలు: ఇవి వాయు నియమాలపై ఆధారపడి పనిచేస్తాయి.రెండు రకాలుగా ఉన్నాయి.
1) స్థిర పీడన వాయురూప ఉష్ణమాపకం: ఇది ఛార్లెస్ నియమంపై ఆధారపడి పనిచేస్తుంది.
2) స్థిర ఘనపరిమాణ వాయురూప ఉష్ణమాపకం: ఇది ఛార్లెస్ - గెలుసాక్ నియమంపై ఆధారపడి పనిచేస్తుంది.
సాధారణంగా వాయు రూప థర్మామీటర్లలో హైడ్రోజన్, నైట్రోజన్ వాయువులను ఉపయోగిస్తారు. హైడ్రోజన్ వాయురూప ఉష్ణమాపకాన్ని ఉపయోగించి కొలవగలిగే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి -200oC నుంచి 500oC. నైట్రోజన్ వాయురూప ఉష్ణమాపకాన్ని ఉపయోగించి కొలవగలిగే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి -150oC నుంచి 600oC.
నిరోధ ఉష్ణమాపకం
పనిచేసే సూత్రం: వాహకాల ఉష్ణోగ్రతను పెంచితే వాటి విద్యుత్ నిరోధం పెరుగుతుంది. ఈ రకమైన ఉష్ణమాపకంలో ప్లాటినమ్ను ఉపయోగిస్తారు. అందువల్ల దీన్ని ప్లాటినమ్ నిరోధ ఉష్ణమాపకం అని కూడా అంటారు. దీన్ని ఉపయోగించి కొలవగలిగే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి -200oC నుంచి 1200oC . దీన్ని అణువిద్యుత్ కేంద్రాల్లో ఉపయోగిస్తారు.
థర్మిస్టర్ థర్మామీటర్
పనిచేసే సూత్రం: అర్ధ వాహకాల ఉష్ణోగ్రతను పెంచితే వాటి విద్యుత్ నిరోధం తగ్గుతుంది. దీన్ని ఉపయోగించి కొలవగలిగే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి -50oC నుంచి 150oC .
ఉపయోగాలు: రిఫ్రిజరేటర్లు, ఏసీలలో వాడతారు. చిన్న పిల్లల శరీర ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడానికి డిజిటల్ థర్మామీటరుగా ఉపయోగిస్తారు.
ఉష్ణయుగ్మ థర్మామీటర్
పనిచేసే సూత్రం: ఇది సిబెక్ ఫలితంపై ఆధారపడి పనిచేస్తుంది. దీన్ని ఉపయోగించి కొలవగలిగే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి -200oC నుంచి 1600oC .
ఉపయోగాలు: వివిధ పరిశ్రమల్లో ఉష్ణోగ్రత సెన్సర్లుగా ఉపయోగిస్తారు. సూక్ష్మజీవుల ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి వినియోగిస్తారు.
వికిరణ పైరో మీటర్లు: ఇవి వికిరణ నియమాలపై ఆధారపడి పనిచేస్తాయి. వీటిని ఉపయోగించి సూర్యుడు, నక్షత్రాల ఉష్ణోగ్రతలను కొలుస్తారు.
జౌల్ - థామ్సన్/జౌల్ - కెల్విన్ ఫలితం
ఈ ఫలితం ప్రకారం ఏదైనా ఒక వాయువును స్థిర అధిక పీడన ప్రాంతం నుంచి పోర్రస్ యానకం (స్పాంజ్, కాటన్) ద్వారా స్థిర అల్పపీడన ప్రాంతం వైపుగా ప్రయాణింపజేసినట్లయితే దాని ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు కలుగుతుంది.
అనువర్తనాలు: * ఎయిర్ కూలర్లు, ఎయిర్ కండిషనర్లు, రిఫ్రిజిరేటర్లు ఈ ఫలిలితం ప్రకారం పనిచేస్తాయి. నైట్రోజన్, ఆక్సిజన్, హీలియం, హైడ్రోజన్ లాంటి వాయువులను ద్రవ రూపంలోనికి మార్చడానికి దీన్ని ఉపయోగిస్తారు.
క్రయోజెనిక్స్: అత్యల్ప ఉష్ణోగత్రలను (<-150oC) ఉత్పత్తి చేయడానికి, వాటి ఫలితాలను అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని క్రయోజెనిక్స్ అంటారు.
క్రయోజెనిక్ ఇంధనం: ద్రవ హైడ్రోజన్ (-252oC ), ద్రవ ఆక్సిజన్ (-186oC ) ల మిశ్రమాన్ని క్రయోజెనిక్ ఇంధనం అంటారు. దీనిలో ద్రవ హైడ్రోజన్ ఇంధనంగా, ద్రవ ఆక్సిజన్ ఆక్సిడైజర్గా పనిచేస్తాయి. ఈ ఇంధనాన్ని జీఎస్ఎల్వీ రాకెట్ మూడో దశలో వినియోగిస్తారు.
మాదిరి ప్రశ్నలు
1. గృహాల్లో ఉపయోగించే రిఫ్రిజరేటర్లు ఏ సూత్రంపై ఆధారపడి పనిచేస్తాయి?
1) సిబెక్ ఫలితం 2) ఫెల్టియర్ ఫలితం 3) జౌల్ - థామ్సన్ ఫలితం 4) ఏదీకాదు
2. క్రయోజనిక్ ఇంధనాన్ని ఏ వాహకనౌకలో ఉపయోగిస్తున్నారు?
1) పీఎస్ఎల్వీ 2) జీఎస్ఎల్వీ 3) ఏఎస్ఎల్వీ 4) ఎస్ఎల్వీ - 3
3. క్రయోజెనిక్ ఇంజిన్లో ఇంధనంగా పనిచేసేది?
1) ద్రవ హైడ్రోజన్ 2) ద్రవ ఆక్సిజన్ 3) ద్రవ హీలియం 4) ద్రవ సోడియం
4. ద్రవ ఆక్సిజన్ ఉష్ణోగ్రత?
1) -150oC 2) -252oC 3) -200oC 4) -186oC
5. ఎయిర్ కండిషనర్లు పనిచేసే సూత్రం?
1) న్యూటన్ ఫలితం 2) ఫారడే నియమం 3) ఫెల్టియర్ ఫలితం 4) జౌల్ - కెల్విన్ ఫలితం
6. కిందివాటిని జత పరచండి.
ఉష్ణపమాపకం ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి
i) పాదరస ఉష్ణమాపకం a) - 200oC నుంచి 1200oC ‘
ii) హైడ్రోజన్ వాయురూప ఉష్ణమాపకం b) -200oC నుంచి 1600oC
iii) ఉష్ణయుగ్మ ఉష్ణమాపకం c) -38oC నుంచి 356oC
iv) నిరోధ ఉష్ణమాపకం d) -200oC నుంచి 500oC
1) i-b, ii-c, iii-d, ivn-a 2) i-a, ii-d, iii-b, iv-c
3) i-d, ii-c, iii-a, iv-b 4) i-c, ii-d, iii-b, iv-a
7. అణువిద్యుత్ కేంద్రాల్లో ఉపయోగించే ఉష్ణ మాపకం?
1) నిరోధ ఉష్ణమాపకం 2) ఉష్ణయుగ్మ ఉష్ణమాపకం
3) పాదరస ఉష్ణమాపకం 4) ఆల్కహాల్ ఉష్ణమాపకం
8. నిరోధ ఉష్ణమాపకంలో ఉపయోగించే లోహం?
1) కాపర్ 2) గాలియం 3) ప్లాటినమ్ 4) వెండి
9. క్లినికల్ థర్మామీటర్ను (జ్వరమానిని) ఉపయోగించి కొలవగలిగే ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి?
1) 90oF నుంచి 100oF
2) 95oF నుంచి 110oF
3) 32oF నుంచి 212oF
4) 50oF నుంచి 115oF
10. ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించే ఉష్ణమాపకం?
1) పాదరస ఉష్ణమాపకం 2) ఆల్కహాల్ ఉష్ణమాపకం
3) నిరోధ ఉష్ణమాపకం 4) ఉష్ణయుగ్మ ఉష్ణమాపకం
సమాధానాలు
1-3, 2-2, 3-1, 4-4, 5-4, 6-4, 7-1, 8-3, 9-2, 10-2.
రచయిత: వడ్డెబోయిన సురేష్
మరిన్ని అంశాలు ... మీ కోసం!
‣ విద్యుత్తు
‣ ఉష్ణం