ഗതികോർജ്ജ സിദ്ധാന്തം
ചലനാത്മക സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് ബാഷ്പീകരണ പ്രക്രിയ വിശദീകരിക്കാം. വാതക തന്മാത്രകളെപ്പോലെ, ജല തന്മാത്രകളും ചലിക്കുന്നു. വ്യത്യാസം എന്തെന്നാൽ, ജല തന്മാത്രകൾ വേർപെടുത്താൻ കഴിയില്ല, കാരണം അവയ്ക്കിടയിലുള്ള ആകർഷണ ശക്തികൾക്ക് അവയെ ഒരുമിച്ച് നിർത്താൻ കഴിയും. ഇതിനു വിപരീതമായി, വാതക തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷണ ശക്തികൾ വളരെ ദുർബലമാണ്, അതിനാൽ വാതക തന്മാത്രകൾ ഒരുമിച്ച് പറ്റിനിൽക്കാൻ കഴിയില്ല. ചലിക്കുമ്പോൾ, ജല തന്മാത്രകൾക്ക് വേഗതയുണ്ട്. ചില ജല തന്മാത്രകൾക്ക് ഉയർന്ന വേഗതയുണ്ട്, മറ്റുള്ളവയ്ക്ക് കുറഞ്ഞ വേഗതയുണ്ട്. ജല തന്മാത്ര പ്രവേഗങ്ങളുടെ വിതരണം മാക്സ്വെൽ വിതരണത്തിന് സമാനമാണ്.
ജല തന്മാത്രകളുടെ വേഗത ആവശ്യത്തിന് കൂടുതലാകുമ്പോഴാണ് ബാഷ്പീകരണം സംഭവിക്കുന്നത്, അതിനാൽ ജല തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷണബലം അവയെ ഒരുമിച്ച് നിർത്താൻ കഴിയില്ല. ബഹിരാകാശത്തേക്ക് നീങ്ങുന്ന ഒരു റോക്കറ്റിന് സമാനമായി, ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണബലം ഭൂമിയിൽ തങ്ങിനിൽക്കുന്നത് തടയാൻ റോക്കറ്റിന്റെ വേഗത വളരെ കൂടുതലാണ്. വലിയ വേഗതയുള്ള തന്മാത്രകൾക്ക് മാത്രമേ തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷണബലങ്ങളിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാൻ കഴിയൂ എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. കുറഞ്ഞ വേഗതയുള്ള തന്മാത്രകൾ ഇപ്പോഴും സംയോജിച്ച് വെള്ളം രൂപപ്പെടുന്നു.
ജല തന്മാത്രകൾക്ക് പിണ്ഡവും വേഗതയും അല്ലെങ്കിൽ പ്രവേഗവും ഉള്ളതിനാൽ ജല തന്മാത്രകൾക്ക് ഗതികോർജ്ജം ലഭിക്കും (EK = 1/2 mv 2 ). ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ജല തന്മാത്രകൾക്ക് കുറഞ്ഞ വേഗതയുള്ള ജല തന്മാത്രകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ഗതികോർജ്ജമുണ്ട്. അതിനാൽ, തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷകമായ ശക്തികളിൽ നിന്ന് (നീരാവിയായി മാറുന്ന ജല തന്മാത്രകൾ) രക്ഷപ്പെടാൻ കഴിയുന്ന ജല തന്മാത്രകൾക്ക് വളരെ വലിയ ഗതികോർജ്ജമുണ്ടെന്ന് പറയാം. സാധാരണയായി ജല താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ജല തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജവും വർദ്ധിക്കുന്നു. ജല താപനില ആവശ്യത്തിന് ഉയർന്നതാണെങ്കിൽ, ജല തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജവും വർദ്ധിക്കുന്നു. അങ്ങനെ, കൂടുതൽ വെള്ളം നീരാവിയായി മാറും. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ബാഷ്പീകരണ നിരക്ക് സാധാരണയായി കൂടുതലാണെന്ന് കാണിക്കുന്ന ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾക്ക് അനുസൃതമാണിത്.
നനഞ്ഞ വസ്ത്രങ്ങൾ വെയിലത്ത് ഉണക്കുമ്പോൾ, നനഞ്ഞ വസ്ത്രങ്ങൾ സൂര്യൻ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന താപം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. സൂര്യനിൽ നിന്നുള്ള അധിക ഊർജ്ജം വസ്ത്രങ്ങളിലെ ജല തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു. ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ, ജല തന്മാത്രകൾ വേഗത്തിൽ നീങ്ങുന്നു (ജല തന്മാത്രകളുടെ വേഗത വർദ്ധിക്കുന്നു). അവയുടെ വേഗത അല്ലെങ്കിൽ ഗതികോർജ്ജം ഒരു നിശ്ചിത മൂല്യത്തിൽ എത്തിക്കഴിഞ്ഞാൽ, ജല തന്മാത്രകൾക്ക് ജല തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷകമായ ശക്തികളിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാൻ കഴിയും, തുടർന്ന് നീരാവിയായി മാറുന്നു. നനഞ്ഞ വസ്ത്രങ്ങൾ ഉണക്കുന്നത് സൂര്യനിൽ നിന്നുള്ള അധിക താപത്തിന്റെ സ്വാധീനം മാത്രമല്ല എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. വസ്ത്രങ്ങൾക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ചൂടുള്ള വായുവിൽ നിന്നുള്ള അധിക താപം (വായുവിൽ നിന്ന് നനഞ്ഞ വസ്ത്രങ്ങളിലേക്ക് താപ ചാലകം വഴി താപ കൈമാറ്റം) കാരണം നനഞ്ഞ വസ്ത്രങ്ങൾ ഉണങ്ങാനും കഴിയും.
ചൂടുള്ള ദിവസത്തിൽ, നിലം അല്ലെങ്കിൽ തറ കൂടുതൽ വേഗത്തിൽ ചൂടാകുന്നു. ഭൂമിയുടെ പ്രത്യേക താപം വളരെ വലുതായതിനാൽ അത് വേഗത്തിൽ ചൂടാകുന്നു. ഭൂമി അതിന് മുകളിലുള്ള വായുവിനെ ചൂടാക്കുന്നു (ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, താപ കൈമാറ്റം സംഭവിക്കുന്നത് ചാലകതയിലൂടെയാണ്). ചൂടുള്ള വായു വികസിക്കുന്നു (അതിന്റെ സാന്ദ്രത കുറയുന്നു) മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. നനഞ്ഞ വസ്ത്രങ്ങൾക്ക് മുകളിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, വായു തന്മാത്രകൾ വസ്ത്രങ്ങളിലെ ജല തന്മാത്രകളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്നു. ജല തന്മാത്രകൾ വേഗത്തിൽ നീങ്ങുന്നു. അവ വേഗത്തിൽ നീങ്ങുന്നതിനാൽ, ജല തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നു. വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ജല തന്മാത്രകൾ മറ്റ് ജല തന്മാത്രകളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്നു. വായു തന്മാത്രകൾ അവയുമായി തുടർച്ചയായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതിനാൽ, ജല തന്മാത്രകൾ വേഗത്തിൽ നീങ്ങുന്നു (അവയുടെ ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നു).
അവയുടെ വേഗത അല്ലെങ്കിൽ ഗതികോർജ്ജം ഒരു നിശ്ചിത മൂല്യത്തിൽ എത്തിക്കഴിഞ്ഞാൽ, വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ജല തന്മാത്രകൾക്ക് തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷണത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാനും നീരാവിയായി മാറാനും കഴിയും... ജല തന്മാത്രകളുടെയോ വായു തന്മാത്രകളുടെയോ ഗതികോർജ്ജം താപനിലയുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ജല തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജം വലുതാണെങ്കിൽ, അതേ സമയം ജല താപനിലയും ഉയർന്നതായിരിക്കണം. അല്ലെങ്കിൽ തിരിച്ചും, ജല താപനില കൂടുതലായിരിക്കുമ്പോൾ, ജല തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജവും വലുതായിരിക്കണം. ഗതികോർജ്ജവും വേഗതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജം കൂടുന്തോറും തന്മാത്രകളുടെ വേഗതയും വർദ്ധിക്കും. അല്ലെങ്കിൽ തിരിച്ചും, തന്മാത്രകളുടെ വേഗത കൂടുന്തോറും തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിക്കും.
ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെ കാര്യമോ? ചൂടുവെള്ളത്തിന് ഉയർന്ന താപനിലയുണ്ട്. ജലത്തിന്റെ താപനില കൂടുതലായതിനാൽ, വെള്ളത്തിലെ ജല തന്മാത്രകൾക്ക് ശരാശരി ഗതികോർജ്ജം കൂടുതലാണ്. ജല തന്മാത്രകളുടെ ശരാശരി ഗതികോർജ്ജം വലുതായതിനാൽ, പല ജല തന്മാത്രകൾക്കും ഉയർന്ന വേഗതയുണ്ട് (പല ജല തന്മാത്രകൾക്കും വേഗത്തിൽ നീങ്ങാൻ കഴിയും). ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ജല തന്മാത്രകൾക്ക് തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷകമായ ശക്തികളിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാനും നീരാവിയായി മാറാനും കഴിയും. ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ജല തന്മാത്രകൾ (വലിയ ഗതികോർജ്ജമുള്ള ജല തന്മാത്രകൾ) മാത്രമേ നീരാവിയിലേക്ക് രക്ഷപ്പെടൂ, അതേസമയം കുറഞ്ഞ വേഗതയുള്ള ജല തന്മാത്രകൾ (ചെറിയ ഗതികോർജ്ജമുള്ള ജല തന്മാത്രകൾ) നീരാവിയായി മാറുന്നില്ല. അങ്ങനെ, ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ജല തന്മാത്രകൾ നീരാവിയായി മാറുമ്പോൾ, ഒരുമിച്ച് നിലനിൽക്കുന്ന ജല തന്മാത്രകളുടെ ശരാശരി ഗതികോർജ്ജം ചെറുതായിത്തീരുന്നു. ശരാശരി ഗതികോർജ്ജം കുറയുന്തോറും ജലത്തിന്റെ താപനില കുറയുന്നു (വെള്ളം തണുക്കുന്നു). ഈ ഹ്രസ്വ വിവരണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ബാഷ്പീകരണം ഒരു തണുപ്പിക്കൽ പ്രക്രിയയാണെന്ന് പറയാം.
ബാഷ്പീകരണം മൂലമുണ്ടാകുന്ന തണുപ്പിക്കൽ പ്രക്രിയ ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ ഒരു സാധാരണ സംഭവമാണ്. വായു വളരെ ചൂടുള്ളപ്പോൾ, ശരീരം ധാരാളം ചൂട് ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. സ്ഥിരമായ ശരീര താപനില നിലനിർത്താൻ, ശരീരം സാധാരണയായി വിയർപ്പിലൂടെ ചൂട് പുറത്തുവിടുന്നു. സൂര്യനിൽ നിന്നും ചുറ്റുമുള്ള വായുവിൽ നിന്നും വിയർപ്പിന് അധിക താപം ലഭിക്കുന്നതിനാൽ, വിയർപ്പ് തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നു. വിയർപ്പ് തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ, വിയർപ്പ് തന്മാത്രകളുടെ വേഗത വർദ്ധിക്കുന്നു. വിയർപ്പ് തന്മാത്രകൾ നീരാവിയായി മാറുന്നു. വിയർപ്പ് ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, ശരീരം തണുപ്പുള്ളതായി അനുഭവപ്പെടുന്നു. ഇതാ മറ്റൊരു ഉദാഹരണം... സാധാരണയായി ഒരു കുളിക്കുശേഷം, നമ്മുടെ ശരീരം തണുപ്പുള്ളതായി അനുഭവപ്പെടുന്നു. ചർമ്മത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ പറ്റിപ്പിടിച്ചിരിക്കുന്ന വെള്ളം ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നതിനാലാണിത്.
മുകളിൽ വിവരിച്ച ബാഷ്പീകരണ പ്രക്രിയ എല്ലാ ദിവസവും സംഭവിക്കുന്നു. കടൽവെള്ളം, തടാകജലം, നദി വെള്ളം എന്നിവയും ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടാം...
നീരാവി മർദ്ദം
ഇവിടെ നീരാവി എന്നതുകൊണ്ട് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത് ജലബാഷ്പമാണ്. ചിത്രം നിരീക്ഷിക്കുക. വെള്ളം നിറച്ച ഒരു അടഞ്ഞ പാത്രം (പാത്രത്തിലെ വായു നീക്കം ചെയ്തിട്ടുണ്ടെന്ന് കരുതുക). ചലന സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്, ജല തന്മാത്രകൾ എല്ലായ്പ്പോഴും ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ചലിക്കുമ്പോൾ, ജല തന്മാത്രകൾക്ക് വേഗതയും ഗതികോർജ്ജവുമുണ്ട്. ആവശ്യത്തിന് വേഗതയും ഗതികോർജ്ജവുമുള്ള ജല തന്മാത്രകൾക്ക് ജല തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷകമായ ശക്തികളിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാനും നീരാവിയായി മാറാനും കഴിയും... അതിനടുത്തുള്ള പാത്രത്തിലെ ജല തന്മാത്രകൾക്കും ഇതേ പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു. സമയം കടന്നുപോകുമ്പോൾ, കൂടുതൽ കൂടുതൽ ജല തന്മാത്രകൾ നീരാവിയായി മാറുന്നു. പാത്രം അടച്ചിരിക്കുന്നതിനാൽ, നീരാവിയായി മാറിയ ജല തന്മാത്രകൾക്ക് അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് രക്ഷപ്പെടാൻ കഴിയില്ല (തന്മാത്രകൾ പാത്രത്തിൽ കുടുങ്ങിക്കിടക്കുന്നു). നീരാവിയായി മാറുന്ന ജല തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണം വളരെ വലുതാണ്, അതിനാൽ തന്മാത്രകൾക്കും പാത്രത്തിന്റെ മതിലുകൾക്കുമിടയിൽ കൂട്ടിയിടി ഉണ്ടാകാനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്.
പാത്രത്തിന്റെ ഭിത്തികളിൽ പതിക്കുന്ന ചില തന്മാത്രകൾ ജലത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് പ്രതിഫലിച്ച് ജലമായി മാറുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ തുടർച്ചയായി ആവർത്തിക്കുന്നു. കാലം കഴിയുന്തോറും കൂടുതൽ കൂടുതൽ ജല തന്മാത്രകൾ നീരാവിയായി മാറും (ദ്രാവകത്തിൽ നിന്ന് നീരാവിയിലേക്ക് മാറുന്നു). അതേ സമയം, പാത്രത്തിന്റെ ഭിത്തികളിൽ പതിക്കുന്ന ചില തന്മാത്രകൾ വീണ്ടും വെള്ളമായി മാറും (നീരാവിയിൽ നിന്ന് ദ്രാവകത്തിലേക്ക് മാറുന്നു). ദ്രാവകത്തിൽ നിന്ന് നീരാവിയിലേക്ക് മാറുന്ന തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണം നീരാവിയിൽ നിന്ന് ദ്രാവകത്തിലേക്ക് മാറുന്ന തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണത്തിന് തുല്യമാണെങ്കിൽ, സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കും. സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കുമ്പോൾ, നീരാവി അടങ്ങിയ പാത്രത്തിന്റെ മുകൾഭാഗം പൂരിതമാണെന്ന് പറയപ്പെടുന്നു... പൂരിത മേഖലയിലെ നീരാവി മർദ്ദത്തെ പൂരിത നീരാവി മർദ്ദം എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
ദ്രാവകത്തിൽ നിന്ന് നീരാവിയിലേക്കുള്ള മാറ്റത്തെ ബാഷ്പീകരണം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. നീരാവിയിൽ നിന്ന് ദ്രാവകത്തിലേക്കുള്ള മാറ്റത്തെ ഘനീഭവിക്കൽ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. പൂരിത നീരാവി മർദ്ദം വ്യാപ്തത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല, താപനിലയെ മാത്രമേ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നുള്ളൂ എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക. ജലത്തിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ജല തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജവും വർദ്ധിക്കുന്നു.
ജല തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ ജല തന്മാത്രകളുടെ വേഗത വർദ്ധിക്കണം. ഈ രീതിയിൽ, ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള കൂടുതൽ കൂടുതൽ തന്മാത്രകൾ നീരാവിയായി മാറും (ദ്രാവകത്തിൽ നിന്ന് നീരാവിയിലേക്ക് അവസ്ഥ മാറ്റുക). കണ്ടെയ്നറിന്റെ വ്യാപ്തം സ്ഥിരമായതിനാൽ, നീരാവി മർദ്ദം തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണത്തെയും (N) വേഗതയെയും (v) ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
കൂടുതൽ തന്മാത്രകൾ (വലിയ N) നീരാവിയായി മാറുകയും ഈ തന്മാത്രകളുടെ വേഗത (വലിയ v) കൂടുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ നീരാവി മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നു. അങ്ങനെ, ഉയർന്ന നീരാവി മർദ്ദത്തിൽ സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിക്കും. അതിനാൽ, പൂരിത നീരാവി മർദ്ദവും വർദ്ധിക്കും. സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെത്തുമ്പോൾ മാത്രമേ പൂരിത നീരാവി മർദ്ദം നിലനിൽക്കൂ. താപനിലയനുസരിച്ച് ജലത്തിന്റെ പൂരിത നീരാവി മർദ്ദത്തിലെ മാറ്റം ഇനിപ്പറയുന്നവ കാണിക്കുന്നു.
നീരാവി മർദ്ദം വ്യാപ്തത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, എന്നാൽ പൂരിത നീരാവി മർദ്ദം അങ്ങനെയല്ല. ഒരു കണ്ടെയ്നറിന്റെ വ്യാപ്തം കൂടുകയോ കുറയുകയോ ചെയ്താൽ, ഒടുവിൽ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെത്താം. മുകളിലുള്ള ചിത്രം അന്തരീക്ഷത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന പൂരിത നീരാവി മർദ്ദം മനസ്സിലാക്കാൻ നിങ്ങളെ സഹായിക്കുന്നു. വ്യത്യാസം, മുമ്പത്തെ ചിത്രീകരണത്തിൽ, കണ്ടെയ്നറിന്റെ വെള്ളം അടങ്ങിയിട്ടില്ലാത്ത ഭാഗത്ത് വായു ഇല്ലായിരുന്നുവെന്ന് ഞങ്ങൾ അനുമാനിച്ചു. അതിനാൽ, വെള്ളം അടങ്ങിയിട്ടില്ലാത്ത കണ്ടെയ്നറിന്റെ ഭാഗത്ത് ജലബാഷ്പം മാത്രമേ ഉണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ. ഇതിനു വിപരീതമായി, ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലം എല്ലായ്പ്പോഴും വായു കൊണ്ട് നിറഞ്ഞിരിക്കുന്നു. നീരാവി തന്മാത്രകളും മറ്റ് വാതക തന്മാത്രകളും തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടികൾ സന്തുലിതാവസ്ഥ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെത്താൻ എടുക്കുന്ന സമയം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, നീരാവിയായി മാറുന്ന ജല തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണം വെള്ളമായി മാറുന്ന നീരാവി തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണത്തിന് തുല്യമാകുമ്പോൾ സന്തുലിതാവസ്ഥ ഒടുവിൽ എത്തിച്ചേരും.
