இளையர் அறிவியல் களஞ்சியம்/வெப்பம்

by மணவை முஸ்தபா

வெப்பம் : உயிர்வாழ்க்கைக்கு இன்றியமையாது தேவைப்படுவது வெப்பமாகும். மனிதர்கள், விலங்குகள் மட்டுமின்றி செடி, கொடி போன்றவைகள் உயிர் வாழவும் வெப்பம் தேவை. முட்டைக் கரு குஞ்சாக மாறுவதற்கும் கூட வெப்பம் தேவை உணவு சமைப்பதற்கு வெப்பம் மிக அவசியமாகும். இயந்திரங்களை இயக்குவதற்கும் வெப்ப சக்தி தேவைப்படுகிறது.

மின்சக்தி, அணு சக்திபோல் அமைந்துள்ள வெப்ப சக்தியை இயற்கையாகவும் செயற்கையாகவும் பெற முடியும். இயற்கையாக சூரியனிடமிருந்து வெப்பத்தை நாம் பெறுகிறோம். விறகு, கரி போன்றவற்றை எரிப்பதன் மூலம் மிகுந்த வெப்ப சக்தியைப் பெற முடியும். இவ்வெப்பத்தின் துணைகொண்டு மின்சக்தியை உற்பத்தி செய்கிறோம். இதை அனல் மின் சாரம் என்கிறோம். அனுப்பிளவை ஏற்படுத்தி அதனால் வெளிப்படும் மிகு வெப்பத்தைக் கொண்டு மின் உற்பத்தி செய்ய முடியும். இதை அணு மின் உற்பத்தி என்று அழைக்கிறோம்.

சாதாரணமாக வெப்பம் எவ்வாறு உண்டாகிறது? பொருள்கள் எரியும்போது ஆக்சிஜனுடன் வேதியல் சேர்க்கை பெற்று வெப்பமாகிறது. இவ்வாறு பலவகை வேதியியல் மாறுபாடுகள் வெப்பம் வெளிப்படக் காரணமாயமைகின்றன. சாதாரணமாக நமக்கு வேண்டிய வெப்பத்தை மரக்கட்டை, நிலக்கரி, பெட்ரோல், டீசல், மண்ணெண்ணெய் போன்றவற்றை எரிப்பதன்மூலம் பெறுகிறோம். இவற்றைக் கொண்டு இயந்திரங்களையும் இயக்குகிறோம். பொருட்கள் ஒன்றோடொன்று உராய்வதனாலும் வெப்பம் உண்டாகிறது. நாம் நம் கைகளை வேகமாக ஒன்றோடொன்று உராய்க்கும்போது வெப்பம் ஏற்படுவதை எளிதாகக் காணலாம். ஆதி மனிதன் அடுப்பு மூட்ட சக்கி முக்கிக் கற்களை வேகமாக உராயச்செய்தும், கடை கோலைக் கொண்டு மரத்தைக் கடைவதன்மூலம் உண்டாகும் வெப்பத்தால் வெளிப்படும் நெருப்புப் பொறிகளைக் கொண்டும் அடுப்பு மூட்டினான் என்பது வரலாறு.

இன்று மின்சக்தி கொண்டு வெப்பமுண்டாக்கிப் பல்வேறு வகைகளில் பயன்படுத்தி வருகிறோம். வெப்பத்தை காலரி எனும் அலகால் அளக்கிறோம். வெப்ப நிலையை சென்டி கிரேடு எனும் அலகால் அளக்கிறோம். வெப்பமும் வெப்ப நிலையும் ஒன்றல்ல. அவை வெவ்வேறானவையாகும். வெப்ப நிலை என்பது வெப்பமுடையதாகத்தான் இருக்கவேண்டும் என்ற அவசியமில்லை. குளிர்ச்சியாகவும் இருக்கலாம். ஒரு பொருளின் வெப்பநிலை அப் பொருள் எவ்வளவு சூடாகவோ அல்லது குளிர்ச்சியாகவோ உள்ளது என்பதை எடுத்து இயம்புவதாகும். ஒரு பொருளின் வெப்ப அளவு, அஃது எவ்வளவு வெப்ப ஆற்றலைத்தன்னகத்தே கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கும்.

வெப்ப மிகுதியால் பொருள்கள் பல்வேறு மாறுதல்களுக்கு ஆளாகின்றன. மிகு வெப்பத்தின் காரணமாகப் பொருள்கள் உருகு நிலையை அடைகின்றன. இவ்வாறு உருகித் திரவ நிலையைப் பெறுகின்றன. திரவம் ஆவி நிலையை அடையும் வெப்பத்தின் காரணமாக வேதியியல் மாறுதல்களால் புதிய பொருள் உருவாதலும் உண்டு. இரும்புத் தூளையும் கந்தகப் பொடியையும் கலந்து சூடாக்கும்போது இரும்பு சல்ஃபைடு என்னும் புதிய கூட்டுப் பொருள் உண்டாகிறது. பொருட்கள் வெப்பத்தால் விரிவடைவதும் உண்டு. இரயில் தண்டவாளங்களுக்கிடையே ஆங்காங்கே குறுகிய இடைவெளி விடப்பட்டிருப்பதை கவனித்திருக்கலாம். இதற்கு என்ன காரணம் தெரியுமா? கடுமையான கோடை காலத்தில் வெப்ப மிகுதியால் தண்டவாளம் விரிவடைந்து நீளும். அவ்வாறு நீளும்போது இக்குறுகிய இடைவெளிகளே இடம்பெறுகின்றன. இல்லையென்றால் தண்டவாளம் நீளும்போது வளைந்துவிடும் அதனால் இரயில்கள் முறையாகச் செல்ல இயலாமல் போய்விடும்.

இரும்பின் ஒரு முனையை சிறிது நேரம் நெருப்பில் பிடித்தால் சூடேறிய கொஞ்ச நேரத்தில் மறு முனையும் சூடாகிவிடும். இஃது எப்படி நிகழ்கிறது தெரியுமா? இரும்பு வெப்பத்தை எளிதாகக் கடத்தும் பொருளாக உள்ளது. வெப்பக் கடத்தல் என்பது இரும்பின் அணுவில் படும் வெப்பம் உடனே அடுத்த அணுவை அணு அதிர்வு மூலம் அடைகிறது. இவ்வாறே தொடர் அணு அதிர்வுகளின் மூலம் அடுத்த முனையை வெப்பம் விரைந்து எட்டிவிடுகிறது. வெப்பக் கடத்தல் திடப் பொருட்களிலே நிகழ்கிறது.

வெப்பக் கடத்திகள் 'எளிதில் கடத்தி’ 'அரிதில் கடத்தி’ என இரு வகைகளில் அமைந்துள்ளன. உலோகங்கள் எளிதில் கடத்திகளாகும். கண்ணாடி, மரம், தக்கை, பிளாஸ்டிக் பொருள்கள் அரிதில் கடத்திகளாகும். பாதரசம் திரவ நிலையில் இருந்தபோசிலும் அதுவும் ஒருவகை உலோகமாக இருத்தலால் அஃது எளிதில் கடத்தியாகவுள்ளது. திரவங்களிலும் வாயுக்களிலும் வெப்பம் பரவுவதை வெப்பச் சலனம் என்பர். நாம் ஒரு பாத்திரத்தில் நீரை நிரப்பி அடுப்பில் வைத்துச் சூடாக்கும்போது என்ன நடக்கிறது? பாத்திரத்தின் அடியில் உள்ள நீர் சூடாகி மேல் நோக்கிச் செல்கிறது. மேலேயுள்ள குளிர்ந்த நீர் அடிப்பகுதியை நோக்கி நகர்கிறது. அஃது அடிப்பகுதி சென்று சூடாகி மேல்நோக்கிச் செல்கிறது. இவ்வாறு கொதிக்கும் நீர் கீழ்மேலாக விரைந்து செல்வதையே 'கொதித்தல்’ என்கிறோம். திரவப் பொருளின் மூலக்கூறு வெப்பத்தால் நகர்தலே இச்செயலுக்கு அடிப்படைக் காரணமாகும்.

நெருப்பிலிருந்து வரும் வெப்பம் அடுத்துள்ள பொருள்களை நோக்கிச் செல்வது 'வெப்பக் கதிர் வீசல்' எனப்படும். நாம் நெருப்பு அருகில் அமர்ந்து குளிர்காயும்போது நம் உடல் கொஞ்ச நேரத்தில் வெப்பம் பெறுகிறது. இதற்குக் காரணம் நெருப்பிலிருந்து எழும் வெப்பக் கதிர்வீச்சு நம் உடலை நோக்கிச் செல்வதேயாகும். இம்முறையில்தான் பூமி கதிரவனிடமிருந்து சூரிய வெப்பத்தைப் பெறுகிறது. வெப்பக் கதிர்வீசல் முறையில் கதிர்வீச்சு எப்பொருளில் படுகிறதோ அப்பொாருள் மட்டுமே வெப்பமடைகிறது. இடைப்பட்ட ஊடகம் வெப்பமடைவதில்லை.

குளிர்ந்த பொருளிலுள்ள வெப்பத்தை வெளியேற்றுவதால் அது மேலும் குளிர்கிறது. இவ்வகையில்தான் குளிர்ப்பதனப் பெட்டிகள் செயல்படுகின்றன. அரிதில் கடத்தியான வெற்றிடத்தைக் கொண்டு வெப்பம் வெளியேறாமலோ அல்லது உட்செல்லாமலோ செய்வதன் மூலம் ஒரு வெப்பப் பொருளை அல்லது குளிர் பொருளை அதன் நிலையிலேயே வைத்திருக்க முடியும். இவ்வகையில் அமைந்திருப்பதே தெர்மாஸ் பிளாஸ்க் எனும் வெற்றிடக் குடுவை.