பெனுவாபன்

இயக்கவியல் கோட்பாடு

இயக்கவியல் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி ஆவியாதல் செயல்முறையை விளக்கலாம். வாயு மூலக்கூறுகளைப் போலவே, நீர் மூலக்கூறுகளும் நகர்கின்றன. வேறுபாடு என்னவென்றால், நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான கவர்ச்சி விசைகள் அவற்றை ஒன்றாக வைத்திருக்க உதவுவதால், அவை பிரிய முடியாது. இதற்கு மாறாக, வாயு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான கவர்ச்சி விசைகள் மிகவும் பலவீனமானவை, எனவே வாயு மூலக்கூறுகள் ஒன்றாக ஒட்டிக்கொள்ள முடியாது. நகரும்போது, ​​நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு வேகம் உண்டு. சில நீர் மூலக்கூறுகள் அதிக வேகத்தையும், மற்றவை குறைந்த வேகத்தையும் கொண்டுள்ளன. நீர் மூலக்கூறுகளின் திசைவேகப் பரவல், மாக்ஸ்வெல் பரவலை ஒத்திருக்கிறது.

நீர் மூலக்கூறுகளின் வேகம் மிக அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​அவற்றுக்கிடையேயான கவர்ச்சி விசையால் அவற்றை ஒன்றாக வைத்திருக்க முடியாமல் போகும். இது ஆவியாதல் எனப்படுகிறது. விண்வெளிக்குச் செல்லும் ஒரு ராக்கெட்டைப் போலவே, பூமியின் ஈர்ப்பு விசையால் ராக்கெட்டைப் பூமியில் நிலைத்திருக்க விடாமல் தடுக்க முடியாத அளவுக்கு அதன் வேகம் அதிகமாக இருக்கும்போதும் இது நிகழ்கிறது. அதிக வேகம் கொண்ட மூலக்கூறுகளால் மட்டுமே அவற்றுக்கிடையேயான கவர்ச்சி விசைகளிலிருந்து தப்பிக்க முடியும் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. குறைந்த வேகம் கொண்ட மூலக்கூறுகளும் இணைந்து நீரை உருவாக்குகின்றன.

^{நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு நிறை மற்றும் வேகம் அல்லது திசைவேகம் இருப்பதால், அவை இயக்க ஆற்றலைக் (EK = 1/2 mv²} ) கொண்டுள்ளன . குறைந்த வேகம் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகளை விட, அதிக வேகம் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள் அதிக இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பு விசைகளிலிருந்து தப்பிக்கக்கூடிய நீர் மூலக்கூறுகள் (நீராவியாக மாறும் நீர் மூலக்கூறுகள்) மிகப் பெரிய இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன என்று கூறலாம். பொதுவாக, நீரின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றலும் அதிகரிக்கிறது. நீரின் வெப்பநிலை போதுமான அளவு அதிகமாக இருந்தால், நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கும். இதனால், அதிக நீர் நீராவியாக மாறும். அதிக வெப்பநிலையில் ஆவியாதல் விகிதம் பொதுவாக அதிகமாக இருக்கும் என்பதைக் காட்டும் ஆராய்ச்சி முடிவுகளுடன் இது ஒத்துப்போகிறது.

நாம் ஈரமான துணிகளை வெயிலில் உலர்த்தும்போது, ​​அந்தத் துணிகள் சூரியனால் வெளியிடப்படும் வெப்பத்தை உறிந்துகொள்கின்றன. சூரியனிடமிருந்து வரும் இந்தக் கூடுதல் ஆற்றல், துணிகளில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றலை அதிகரிக்கச் செய்கிறது. இயக்க ஆற்றல் அதிகரிப்பதால், நீர் மூலக்கூறுகள் வேகமாக நகர்கின்றன (நீர் மூலக்கூறுகளின் வேகம் அதிகரிக்கிறது). அவற்றின் வேகம் அல்லது இயக்க ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பை அடைந்தவுடன், நீர் மூலக்கூறுகள் தங்களுக்குள் உள்ள ஈர்ப்பு விசைகளிலிருந்து விடுபட்டு, நீராவியாக மாறுகின்றன. ஈரமான துணிகள் உலருவது சூரியனிடமிருந்து வரும் கூடுதல் வெப்பத்தால் மட்டும் ஏற்படுவதில்லை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். துணிகளைச் சுற்றியுள்ள சூடான காற்றிலிருந்து கிடைக்கும் கூடுதல் வெப்பத்தாலும் ஈரமான துணிகள் உலரக்கூடும் (காற்றிலிருந்து ஈரமான துணிகளுக்கு வெப்பம் கடத்தல் மூலம் கடத்தப்படுகிறது).

வெப்பமான நாளில், தரை அல்லது தளம் மிக வேகமாகச் சூடாகிறது. தரையின் தன்வெப்பம் மிக அதிகமாக இருப்பதால், அது விரைவாகச் சூடாகிறது. தரை தனக்கு மேலுள்ள காற்றைச் சூடாக்குகிறது (இந்தச் சூழலில், வெப்பப் பரிமாற்றம் கடத்தல் மூலம் நிகழ்கிறது). சூடான காற்று விரிவடைந்து (அதன் அடர்த்தி குறைந்து) மேல்நோக்கி நகர்கிறது. அது ஈரமான ஆடைகளின் மீது கடந்து செல்லும்போது, ​​காற்று மூலக்கூறுகள் ஆடைகளில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளுடன் மோதுகின்றன. நீர் மூலக்கூறுகள் வேகமாக நகர்கின்றன. அவை வேகமாக நகர்வதால், நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. வேகமாக நகரும் நீர் மூலக்கூறுகள் மற்ற நீர் மூலக்கூறுகளுடன் மோதுகின்றன. காற்று மூலக்கூறுகளால் தொடர்ந்து மோதப்படுவதால், நீர் மூலக்கூறுகள் வேகமாக நகர்கின்றன (அவற்றின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது).

அவற்றின் வேகம் அல்லது இயக்க ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பை அடைந்தவுடன், வேகமாக நகரும் நீர் மூலக்கூறுகள், மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பிலிருந்து விடுபட்டு நீராவியாக மாற முடியும்... நீர் மூலக்கூறுகள் அல்லது காற்று மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் வெப்பநிலையுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையது. நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகமாக இருந்தால், அதே நேரத்தில் நீரின் வெப்பநிலையும் அதிகமாக இருக்கும். அல்லது இதற்கு நேர்மாறாக, நீரின் வெப்பநிலை அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றலும் அதிகமாக இருக்க வேண்டும். இயக்க ஆற்றல் வேகத்துடனும் தொடர்புடையது. மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக மூலக்கூறுகளின் வேகமும் இருக்கும். அல்லது இதற்கு நேர்மாறாக, மூலக்கூறுகளின் வேகம் எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றலும் இருக்கும்.

வெந்நீரைப் பற்றி என்ன? வெந்நீர் அதிக வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது. நீரின் வெப்பநிலை அதிகமாக இருப்பதால், நீரில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் அதிக சராசரி இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன. நீர் மூலக்கூறுகளின் சராசரி இயக்க ஆற்றல் அதிகமாக இருப்பதால், பல நீர் மூலக்கூறுகள் அதிக வேகத்தைக் கொண்டுள்ளன (பல நீர் மூலக்கூறுகள் வேகமாக நகர்கின்றன). அதிக வேகம் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள், மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பு விசைகளிலிருந்து விடுபட்டு நீராவியாக மாற முடியும். அதிக வேகம் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள் (அதிக இயக்க ஆற்றல் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள்) மட்டுமே நீராவியாக மாறுகின்றன, அதேசமயம் குறைந்த வேகம் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள் (குறைந்த இயக்க ஆற்றல் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள்) நீராவியாக மாறுவதில்லை. இவ்வாறு, அதிக வேகம் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள் நீராவியாக மாறும்போது, ​​ஒன்றாக இருக்கும் நீர் மூலக்கூறுகளின் சராசரி இயக்க ஆற்றல் குறைகிறது. சராசரி இயக்க ஆற்றல் எவ்வளவு குறைவாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு குறைவாக நீரின் வெப்பநிலை இருக்கும் (நீர் குளிர்ச்சியடைகிறது). இந்தச் சுருக்கமான விளக்கத்தின் அடிப்படையில், ஆவியாதல் ஒரு குளிரூட்டும் செயல்முறை என்று கூறலாம்.

ஆவியாதலால் ஏற்படும் குளிர்ச்சி செயல்முறை அன்றாட வாழ்வில் ஒரு பொதுவான நிகழ்வாகும். காற்று மிகவும் சூடாக இருக்கும்போது, ​​உடல் அதிக வெப்பத்தை உறிந்துகொள்கிறது. சீரான உடல் வெப்பநிலையைப் பராமரிக்க, உடல் பொதுவாக வியர்வை மூலம் வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது. வியர்வை சூரியனிலிருந்தும் சுற்றியுள்ள காற்றிலிருந்தும் கூடுதல் வெப்பத்தைப் பெறுவதால், வியர்வை மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. வியர்வை மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிப்பதால், வியர்வை மூலக்கூறுகளின் வேகம் அதிகரிக்கிறது. வியர்வை மூலக்கூறுகள் நீராவியாக மாறுகின்றன. வியர்வை ஆவியாகும்போது, ​​உடல் குளிர்ச்சியாக உணர்கிறது. இதோ மற்றொரு உதாரணம்... பொதுவாக குளித்த பிறகு, நம் உடல் குளிர்ச்சியாக உணர்கிறது. இதற்குக் காரணம், தோலின் மேற்பரப்பில் ஒட்டிக்கொண்டிருக்கும் நீர் ஆவியாதல் செயல்முறைக்கு உட்படுவதே ஆகும்.

மேலே விவரிக்கப்பட்ட ஆவியாதல் செயல்முறை ஒவ்வொரு நாளும் நிகழ்கிறது. கடல் நீர், ஏரி நீர் மற்றும் ஆற்று நீர் ஆகியவையும் ஆவியாகலாம்…

ஆவி அழுத்தம்

இங்கு நீராவி என்பது நீர் ஆவியைக் குறிக்கிறது. படத்தைக் கவனியுங்கள். தண்ணீர் நிரப்பப்பட்ட ஒரு மூடிய கொள்கலன் (கொள்கலனில் உள்ள காற்று அகற்றப்பட்டுவிட்டது என்று வைத்துக்கொள்வோம்). இயக்கவியல் கோட்பாட்டின்படி, நீர் மூலக்கூறுகள் எப்போதும் இயங்கிக்கொண்டே இருக்கின்றன. இயங்கும்போது, ​​நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு வேகமும் இயக்க ஆற்றலும் உண்டு. போதுமான வேகமும் இயக்க ஆற்றலும் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள், அவற்றுக்கிடையேயான ஈர்ப்பு விசைகளிலிருந்து தப்பித்து நீராவியாக மாற முடியும்... இதே செயல்முறைதான் அதன் அருகிலுள்ள கொள்கலனில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளுக்கும் நிகழ்கிறது. நேரம் செல்லச் செல்ல, மேலும் மேலும் நீர் மூலக்கூறுகள் நீராவியாக மாறுகின்றன. கொள்கலன் மூடப்பட்டிருப்பதால், நீராவியாக மாறிய நீர் மூலக்கூறுகளால் வளிமண்டலத்திற்குத் தப்பிச் செல்ல முடியாது (மூலக்கூறுகள் கொள்கலனுக்குள் சிக்கிக்கொள்கின்றன). நீராவியாக மாறும் நீர் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை, மூலக்கூறுகளுக்கும் கொள்கலனின் சுவர்களுக்கும் இடையே மோதல்கள் ஏற்படுவதற்கான சாத்தியக்கூறு இருக்கும் அளவுக்கு அதிகமாக உள்ளது.

கலனின் சுவர்களில் மோதும் சில மூலக்கூறுகள், நீரின் மேற்பரப்பிற்குத் திரும்பிப் பிரதிபலிக்கப்பட்டு, இணைந்து நீரை உருவாக்கும். இந்தச் செயல்முறை தொடர்ச்சியாக மீண்டும் மீண்டும் நிகழ்கிறது. நேரம் செல்லச் செல்ல, மேலும் மேலும் நீர் மூலக்கூறுகள் ஆவியாக மாறும் (திரவத்திலிருந்து ஆவியாக மாறும்). அதே நேரத்தில், கலனின் சுவர்களில் மோதும் சில மூலக்கூறுகள் மீண்டும் நீராக மாறும் (ஆவியிலிருந்து திரவமாக மாறும்). திரவத்திலிருந்து ஆவியாக மாறும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையும், ஆவியிலிருந்து திரவமாக மாறும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையும் சமமாக இருந்தால், சமநிலை ஏற்படும். சமநிலை ஏற்படும்போது, ​​ஆவியைக் கொண்டிருக்கும் கலனின் மேற்பகுதி தெவிட்டிய நிலையில் இருப்பதாகக் கூறப்படுகிறது... தெவிட்டிய பகுதியில் உள்ள ஆவி அழுத்தம், தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

திரவ நிலையிலிருந்து நீராவி நிலைக்கு மாறும் செயல்முறை ஆவியாதல் எனப்படும். நீராவி நிலையிலிருந்து திரவ நிலைக்கு மாறும் செயல்முறை ஒடுக்கம் எனப்படும். தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தம் வெப்பநிலையை மட்டுமே சார்ந்தது, கன அளவைச் சார்ந்தது அல்ல என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ளவும். நீரின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, ​​நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது.

நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிப்பதால், அவற்றின் வேகமும் அதிகரிக்க வேண்டும். இவ்வாறு, அதிக வேகத்துடன் கூடிய மேலும் மேலும் மூலக்கூறுகள் ஆவியாக மாறும் (திரவ நிலையிலிருந்து ஆவி நிலைக்கு மாறும்). கலனின் கன அளவு நிலையானது என்பதால், ஆவி அழுத்தமானது மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை (N) மற்றும் வேகம் (v) ஆகியவற்றை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது.

ஆவியாக மாறும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை (N மதிப்பு அதிகமாக) மற்றும் அவற்றின் வேகம் (v மதிப்பு அதிகமாக) அதிகரிக்கும்போது, ​​ஆவி அழுத்தமும் அதிகரிக்கிறது. எனவே, அதிக ஆவி அழுத்தத்தில் சமநிலை ஏற்படும். ஆகையால், தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தமும் அதிகரிக்கும். சமநிலை எட்டப்படும்போது மட்டுமே தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தம் நிலவுகிறது. வெப்பநிலைக்கேற்ப நீரின் தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தைப் பின்வருவது காட்டுகிறது.

ஆவி அழுத்தம் கன அளவைச் சார்ந்தது, ஆனால் தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தம் அவ்வாறு இல்லை. ஒரு கலனின் கன அளவு அதிகரித்தாலோ அல்லது குறைந்தாலோ, இறுதியில் சமநிலை எட்டப்படும். மேலே உள்ள விளக்கப்படம், வளிமண்டலத்தில் ஏற்படும் தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தத்தைப் புரிந்துகொள்ள உங்களுக்கு வழிகாட்டுவதற்காக மட்டுமே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. வேறுபாடு என்னவென்றால், முந்தைய விளக்கப்படத்தில், கலனில் நீர் இல்லாத பகுதியில் காற்று இல்லை என்று நாம் கருதினோம். எனவே, கலனில் நீர் இல்லாத பகுதி நீராவியால் மட்டுமே நிரம்பியிருந்தது. இதற்கு மாறாக, பூமியின் மேற்பரப்பு எப்போதும் காற்றால் நிரம்பியுள்ளது. ஆவி மூலக்கூறுகளுக்கும் மற்ற வாயு மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையிலான மோதல்கள், சமநிலை எட்டுவதற்கு ஆகும் நேரத்தை மட்டுமே நீட்டிக்கின்றன. இருப்பினும், ஆவியாக மாறும் நீர் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை, நீராக மாறும் ஆவி மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கைக்குச் சமமாக இருக்கும்போது இறுதியில் சமநிலை எட்டப்படும்.