வெளிமண்டலத்தில் காப்பி குடிப்பது எப்படி?

முதல் டிகாக்‌ஷனில் இறக்கி காய்ச்சிய பாலில் (அம்மா) கலந்த டிகிரி காப்பியை வீட்டில் தூக்க கலக்கத்துடன் பேப்பர் படித்துக்கொண்டே உறிஞ்சி குடிக்கையில் யோசித்திருக்கலாம். சந்திரயான் வெற்றிக்கு பிறகு இந்தியர்களை விரைவில் நிலவிலும் செவ்வாயிலும் அனுப்பமுடியும் என்று கூறுகிறார்களே. அங்கு சென்றால் நம் சிவசாமி இந்த காப்பியை எப்படி குடிப்பார் என்று.

குடிப்பது சற்று கடினம். ஏனெனில் திரவம் குவளையை சாய்க்கையில் உட்சுவரை பிடித்துகொண்டு வாயை நோக்கி தானாகவே ஓடி வருவதெல்லாம் பூமியில்தான். அதன் புவியீர்ப்பு சக்தியினால். அண்டவெளியில், புறவளியில், புவியீர்ப்பு மைக்ரோ லெவலில் இருக்கையில், காப்பி பங்கி அடித்தது போல (அனுபவித்தவர்கள் கூறியது) அப்படியே குவளையுடன் மிதந்து கொண்டிருக்கும்.

குடிப்பதற்கு ஓரு வழி குவளையில்லாமல் ஒரு பையில் போட்டு மூடி உறிஞ்சலாம். குவளை வேண்டும் என்றால் இப்படி செய்யலாம்.

[மேலும் படிப்பதற்கு முன் யூடியூபின் வேகத்திற்கேற்ப சற்று பொறுத்திருந்து இரண்டு நிமிட வீடியோவை பார்த்துவிடுங்கள்]

மேற்பரப்பு இழுவிசைகுடித்தாகிவிட்டதா? இப்போது இதன் அறிவியலை சுருக்கமாக விளக்குவோம்.

திரவத்தின் மேற்பரப்பு இழுவிசை (surface tension) உதவி கொண்டு இப்படி பருகுகிறார்கள். குவளையில் இருக்கும் திரவம் மாலிக்யூள்களாலானது. தெரியும். குவளை திரவத்தினுள்ளே ஒரு புள்ளியில் உள்ள மாலிக்யூளை சுற்றிலும் இருக்கும் மாலிக்யூள்கள் சமமாக எல்லா பக்கத்திலும் இழுக்கும். இதற்கு ஓரிண ஒட்டுதல் என்று கொள்ளலாம் (cohesion, cohesive forces).

ஆனால் மேற்பரப்பிற்கு அருகில் உள்ள திரவ மாலிக்யூள்கள் பரப்பிலுள்ள மாலிக்யூள்களை கீழ் நோக்கி தங்களுடன் இழுக்க, பரப்பிற்கு மேல் (திரவம்) ஒன்றுமில்லாமல் போக தோன்றும் பரப்பு இழுவிசை அதனால் கீழ்நோக்கி இயங்கியபடி இருக்கும். அருகில் உள்ள விளக்கப்படத்தை பாருங்கள்.

அடுத்த படத்தில் குவளையின் உட்சுவற்றுக்கருகில் பார்த்தால் திரவம் – சுவர் – திரவத்திற்குமேல் என்று மூன்று விஷயங்களின் விசைகள் எவ்வாறு சமனில் இருக்கிறது என்று புரியும். இதில் f என்று குறிக்கப்பட்டிருக்கும் விசைகள் அனைத்தும் பரப்பு இழுவிசையை சார்ந்தது, f_{l} ஒன்றை தவிர. இது குவளையுடன் திரவம் ஒட்டிக்கொள்ள உதவும் வேற்றிண ஒட்டுதல் விசை (adhesive force).

படத்திலுள்ள இடதுவல விசைகளின் சமன்பாட்டை எழுதினால்

f_{l} = f_{r} sin theta

மேல்-கீழ் விசைகளின் சமன்பாடு

f_{b} - f_{t} = - f_{r} cos theta

இதில் நமக்கு அண்டவெளியில் f_{t} கிடையாது. புவியீர்ப்பு இல்லாவிடினும், மாலிக்யூள்களின் விசைகளால் f_{b} இருக்கும். மேலும், பரப்பு இழுவிசை, ஒட்டுதல் பண்பு முதலியவையும் புவியீர்ப்பை சார்ந்திராமல் செயல்படுவதால், f_{l} , f_{r} உம் இருக்கும்.

மேலே உள்ள இரண்டாவது சமன்பாட்டில் f_{b} விசையை குறைத்து f_{r} cos theta விசையை அதிகப்படுத்தினால் திரவத்தை குவளையின் சுவரையொட்டி மேலே இழுக்க முடியும். இதை செய்வதற்கு (வெளி இயற்பியல்) விஞ்ஞானிகள் வீடியோவில் காட்டிய ஒரு ப்ளாஸ்டிக் குவளையை வடிவமைத்திருக்கிறார்கள்.

கையில் குடிப்பது போல பிடித்துக்கொண்டு மேலிருந்து பார்க்கையில் இது வட்டமாக இருக்காது. இருந்தால், பரப்பு இழுவிசை அனைத்து பக்கங்களிலும் ஒரே மாதிரி மதிப்புடன் இயங்கும். அருகில் இருக்கும் படத்தில் வலப்பக்கத்தில் உள்ளது போல ஒரு சைடில் தட்டி குறுக்கினால் அங்கு அதன் கோணத்திற்கேற்ப (alpha ) மேலே உள்ள சமன்பாட்டின் விசைகளை வேண்டியவிதம் மாற்றிப்போடலாம். கோணம் alpha < 180 - 2theta வாக இருக்கையில் திரவம் இந்த பகுதியில் தானாக மேலே ஏறும். (theta என்பது போன படத்தில் இழுவிசை திரவம்-குவளைசுவர் இடையே ஏற்படுத்தும் தொடுகோணம்).

ஆனால் ஒவ்வொறு திரவத்திற்கும் அதன் பரப்பு இழுவிசை மாறுவதால், அதன் தொடுகோணமும் மாறும். இதனால் குவளையின் இந்த குறுக்கமும் (alpha ) மாறுபடும். அதாவது வெளியில் வடிவமைத்த காப்பி குவளை காப்பிக்குதான். பீர் முழுவதுமாக மேலே வருமா தெரியாது.

உபரி விஷயம்: இப்படித்தான் மேலே செல்லும் ராக்கெட்டின் எரிபொருள் உறிச்சுருளையையும் (சக்ஷன் டாங்கையும்) புவியீர்ப்பு குறைந்த நிலையிலும் தானாக திரவ எரிபொருளை உறிஞ்சக்கூடியதாக வடிவமைத்திருப்பர்கள்.

இப்படி கஷ்டப்பட்டு சிவசாமி காப்பி குடிக்காவிட்டால் என்னவாம் என்கிறீர்களா. இன்னொரு வழி இருக்கிறது. குடிப்பதற்கு பதில், சாப்ஸ்டிக் கொண்டு காப்பியை வெளியில் சாப்பிடலாம். கீழே உள்ள வீடியோவில் உள்ளது போல:

***

சில கலைச்சொற்கள்

  • வெளி, புற வெளி – space, outer space
  • ஓரிண ஒட்டுதல் – cohesion
  • வேற்றிண ஒட்டுதல் – adhesion
  • மேற்பரப்பு இழுவிசை – surface tension

***

மேலும் படிக்க