ஆவியாதல் செயல்முறையை இயக்கவியல் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி விளக்கலாம். வாயு மூலக்கூறுகளைப் போலவே, நீர் மூலக்கூறுகளும் நகர்கின்றன. வேறுபாடு என்னவென்றால், மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பு விசை அவற்றை ஒன்றாகப் பிடித்து வைத்திருப்பதால், நீர் மூலக்கூறுகளைச் சிதறடிக்க முடியாது. இதற்கு மாறாக, வாயு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பு விசை பலவீனமானது, அதனால் வாயு மூலக்கூறுகள் ஒன்றிணைய முடியாது. நகரும்போது, நீர் மூலக்கூறுகள் திசைவேகத்தைக் கொண்டுள்ளன. அதிக வேகம் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகளும் உள்ளன; குறைந்த திசைவேகம் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகளும் உள்ளன. நீர் மூலக்கூறின் திசைவேகப் பரவல், மாக்ஸ்வெல் பரவலை ஒத்திருக்கிறது.
நீர் மூலக்கூறுகளின் வேகம் மிக அதிகமாக இருக்கும்போது, அவற்றுக்கிடையேயான ஈர்ப்பு விசையால் அவற்றை ஒன்றாக வைத்திருக்க முடியாமல் போகும். இதுவே ஆவியாதல் ஆகும். விண்வெளியில் செல்லும் ராக்கெட்டுகளைப் போலவே, ஒரு ராக்கெட்டின் வேகம் மிக அதிகமாக இருக்கும்போது, பூமியின் ஈர்ப்பு விசையால் அதை பூமியில் நிலைநிறுத்த முடியாது. அதிக திசைவேகம் கொண்ட மூலக்கூறுகளால் மட்டுமே அவற்றுக்கிடையேயான ஈர்ப்பு விசையிலிருந்து தப்பிக்க முடியும் என்பதை நினைவில் கொள்ளவும். குறைந்த திசைவேகம் கொண்ட மூலக்கூறுகள் நீரைப் போலவே ஒன்றாகவே இருக்கின்றன.
நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு நிறை மற்றும் திசைவேகம் இருப்பதால், அவை இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன (EK = 1/2 மீ v²). குறைந்த வேக நீர் மூலக்கூறுகளை விட அதிக வேக நீர் மூலக்கூறுகள் அதிக இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பிலிருந்து தப்பிக்கக்கூடிய நீர் மூலக்கூறுகள் (ஆவியாக மாறும் நீர் மூலக்கூறுகள்) கணிசமான இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன என்று கூறலாம். பொதுவாக, நீரின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றலும் அதிகரிக்கிறது. நீரின் வெப்பநிலை போதுமான அளவு அதிகமாக இருந்தால், நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது; 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 கிடைக்கும் இந்த கூடுதல் ஆற்றலால், துணிகளில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. இயக்க ஆற்றல் அதிகரிப்பதால், நீர் மூலக்கூறுகள் வேகமாக நகர்கின்றன (நீர் மூலக்கூறுகளின் வேகம் அதிகரிக்கிறது). வேகம் அல்லது இயக்க ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பை அடைந்த பிறகு, நீர் மூலக்கூறுகள் தங்களுக்குள் இருக்கும் ஈர்ப்பிலிருந்து விடுபட்டு, நீராவியாக மாறுகின்றன. ஈரமான துணிகள் உலருவது சூரியனின் கூடுதல் வெப்பத்தால் மட்டும் ஏற்படுவதில்லை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ளவும். துணிகளைச் சுற்றியுள்ள சூடான காற்றிலிருந்து கிடைக்கும் கூடுதல் வெப்பத்தாலும் ஈரமான துணிகள் உலரக்கூடும் (வெப்பம் காற்றிலிருந்து ஈரமான துணிகளுக்குக் கடத்தல் மூலம் பரவுகிறது).
வெப்பமான நாளில், நிலம் சூடாகிறது. நிலம் தனக்கு மேலே உள்ள காற்றைச் சூடாக்குகிறது (இந்தச் சூழலில், வெப்பக் கடத்தல் மூலம் வெப்பப் பரிமாற்றம் நடைபெறுகிறது). சூடான காற்று விரிவடைந்து (அதன் அடர்த்தி குறைந்து) மேல்நோக்கி நகர்கிறது. ஈரமான துணிகளைக் கடக்கும்போது, துணிகளுக்குள் இருக்கும் நீர் மூலக்கூறுகள் ஒன்றோடொன்று மோதுகின்றன. நீர் மூலக்கூறுகள் வேகமாக நகரும்போது, அவற்றின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. வேகமாக நகரும் நீர் மூலக்கூறுகள் மற்ற நீர் மூலக்கூறுகளைத் தாக்குகின்றன. காற்று மூலக்கூறுகளால் தொடர்ந்து மோதப்படுவதால், நீர் மூலக்கூறுகள் வேகமாக நகர்கின்றன (இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது). திசைவேகம் அல்லது இயக்க ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பை அடைந்தவுடன், வேகமாக நகரும் நீர் மூலக்கூறுகள் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பிலிருந்து விடுபட்டு நீராவியாக மாறுகின்றன. நீர் 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. ஒரு மூலக்கூறின் இயக்க ஆற்றல் எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அந்த மூலக்கூறின் வேகமும் அவ்வளவு அதிகமாக இருக்கும். அல்லது இதற்கு நேர்மாறாக, மூலக்கூறின் வேகம் அதிகமாக இருந்தால், அதன் இயக்க ஆற்றலும் அதிகமாக இருக்கும்.
வெந்நீரைப் பற்றி என்ன? வெந்நீர் அதிக வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது. நீரின் அதிக வெப்பநிலை காரணமாக, நீரில் உள்ள மூலக்கூறுகள் ஓரளவு சராசரி இயக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன. நீர் மூலக்கூறுகளின் கணிசமான சராசரி இயக்க ஆற்றலின் காரணமாக, பல நீர் மூலக்கூறுகள் அதிக வேகத்தைக் கொண்டுள்ளன. நீர் மூலக்கூறுகள் அதிக வேகத்தைக் கொண்டிருப்பதால், மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பு விசையிலிருந்து தப்பித்து நீராவியாக மாற முடியும். குறைந்த வேகமுள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் (குறைந்த இயக்க ஆற்றல் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள்) நீராவியாக மாறுவதில்லை. எனவே, அதிக வேகமுள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் நீராவியாக மாறும்போது, நீர் மூலக்கூறுகளின் சராசரி இயக்க ஆற்றல் குறைகிறது. சராசரி இயக்க ஆற்றல் எவ்வளவு குறைவாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு குறைவாக நீரின் வெப்பநிலை இருக்கும். இந்தச் சுருக்கமான விளக்கத்தின் அடிப்படையில், ஆவியாதல் ஒரு குளிர்விக்கும் செயல்முறை என்று கூறலாம்.
ஆவியாதல் காரணமாக ஏற்படும் குளிர்ச்சி செயல்முறையை நாம் அன்றாட வாழ்வில் எப்போதும் அனுபவிக்கிறோம். காற்று போதுமான அளவு சூடாக இருக்கும்போது, உடல் அதிக வெப்பத்தை உள்வாங்குகிறது. உடல் வெப்பநிலையை நிலையாக வைத்திருக்க, உடல் பொதுவாக வியர்வை மூலம் வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது. சூரியனிலிருந்தும் சுற்றியுள்ள காற்றிலிருந்தும் வியர்வை கூடுதல் வெப்பத்தைப் பெறுவதால், வியர்வை நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. வியர்வை நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிப்பதால், அவற்றின் வேகம் அதிகரிக்கிறது. வியர்வை மூலக்கூறுகள் நீராவியாக மாறுகின்றன. வியர்வை ஆவியாகும்போது, உடல் குளிர்ச்சியாக உணர்கிறது.
பொதுவாக, குளித்த பிறகு நம் உடல் குளிர்ச்சியாக உணர்கிறது. ஏனெனில், தோலின் மேற்பரப்பில் படிந்திருக்கும் நீர் ஆவியாகிறது.
முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட ஆவியாதல் செயல்முறை தினமும் நிகழ்கிறது. கடல் நீர், ஏரி நீர், ஆற்று நீர் ஆகியவையும் ஆவியாகலாம்.
நீராவி அழுத்தம்
இங்கு நீராவி என்பது நீர் ஆவியைக் குறிக்கிறது. படத்தைக் கவனியுங்கள். நீர் நிரப்பப்பட்ட ஒரு மூடிய கொள்கலன் (கொள்கலனுக்குள் இருக்கும் காற்று அகற்றப்பட்டுவிட்டது என்று வைத்துக்கொள்வோம்). இயக்கவியல் கோட்பாட்டின்படி, நீர் மூலக்கூறுகள் எப்போதும் நகரும். நகரும்போது, நீர் மூலக்கூறுகள் நகரும் வேகத்தையும் ஆற்றலையும் கொண்டிருக்கும். திசைவேகத்தையும் அதிக இயக்க ஆற்றலையும் கொண்ட நீர் மூலக்கூறுகள், அவற்றுக்கிடையேயான ஈர்ப்பு விசையிலிருந்து விடுபட்டு நீராவியாக மாறுகின்றன.
ஒரு கலனில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளிலும் இதே செயல்முறைதான் நிகழ்கிறது. நேரம் செல்லச் செல்ல, மேலும் மேலும் நீர் மூலக்கூறுகள் நீராவியாக மாறுகின்றன. கலன் மூடப்பட்டிருப்பதால், நீராவியாக மாறிய நீர் மூலக்கூறுகளால் வளிமண்டலத்திற்கு வெளியேற முடியாது (மூலக்கூறுகள் கலனுக்குள் சிக்கிக்கொள்கின்றன). நீராவியாக மாறும் நீர் மூலக்கூறுகளின் அளவு கணிசமாக இருப்பதால், மூலக்கூறுகள் கலனின் சுவர்களுடன் மோதுவதற்கான சாத்தியம் உள்ளது.
கலனின் சுவர்களில் மோதும் சில மூலக்கூறுகள் நீரின் மேற்பரப்பை நோக்கிப் பிரதிபலித்து, நீரில் கலந்துவிடும். இந்தச் செயல்முறை தொடர்ச்சியாக மீண்டும் மீண்டும் நிகழ்கிறது. நேரம் செல்லச் செல்ல, மேலும் மேலும் நீர் மூலக்கூறுகள் நீராவியாக (திரவத்திலிருந்து ஆவியாக) மாறுகின்றன. அதே நேரத்தில், கலனின் சுவர்களில் மோதும் சில மூலக்கூறுகள் மீண்டும் நீராக (ஆவியிலிருந்து திரவமாக) மாறும். திரவத்திலிருந்து ஆவியாக மாறும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையும், ஆவியிலிருந்து திரவமாக மாறும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையும் சமமாக இருந்தால், ஒரு சமநிலை ஏற்படும். சமநிலை ஏற்படும்போது, வாயுவைக் 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. இருப்பினும், நீராவி நிலையிலிருந்து திரவ நிலைக்கு மாறும் செயல்முறை ஒடுக்கம் எனப்படும். தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தம் வெப்பநிலையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது, கன அளவைச் சார்ந்து இருப்பதில்லை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ளவும். நீரின் வெப்பநிலை அதிகரித்தால், நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கும்.
நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிப்பதால், அவற்றின் வேகமும் அதிகரிக்க வேண்டும். இதனால், மேலும் மேலும் அதிவேக மூலக்கூறுகள் நீராவியாக மாறும் (திரவ நிலையிலிருந்து நீராவியாக மாறும்). கலனின் கன அளவு நிலையானது என்பதால், ஆவி அழுத்தமானது மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை (N) மற்றும் வேகம் (v) ஆகியவற்றை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது.
அதிக மூலக்கூறுகள் நீராவியாக மாறும்போதும், மூலக்கூறுகளின் வேகம் அதிகரிக்கும்போதும், ஆவி அழுத்தமும் அதிகரிக்கிறது. இதனால், அதிக ஆவி அழுத்தத்தில் சமநிலை ஏற்படும். எனவே, தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தமும் அதிகமாக இருக்கும். ஒரு சமநிலை ஏற்படும்போது மட்டுமே தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தம் நிலவுகிறது.
ஆவி அழுத்தம் கன அளவைச் சார்ந்தது, ஆனால் தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தம் கன அளவைச் சார்ந்தது அல்ல. கலனின் கன அளவு அதிகரித்தாலோ அல்லது குறைந்தாலோ, ஒரு சமநிலை ஏற்படும். மேலே உள்ள விளக்கப்படம், வளிமண்டலத்தில் ஏற்படும் தெவிட்டிய ஆவி அழுத்தத்தை நீங்கள் புரிந்துகொள்ள வேண்டும் என்பதற்காக மட்டுமே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. வேறுபாடு என்னவென்றால், முந்தைய எடுத்துக்காட்டில், கலனின் நீர் இல்லாத பகுதியில் தண்ணீர் இல்லை என்று நாம் கருதுகிறோம். எனவே, கலனின் நீர் இல்லாத பகுதி நீராவியால் மட்டுமே நிரப்பப்பட்டுள்ளது. மறுபுறம், பூமியின் மேற்பரப்பு எப்போதும் காற்றால் நிரம்பியுள்ளது. நீராவி மூலக்கூறுகளுக்கும் மற்ற வாயு மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையிலான மோதல் சமநிலையை நீட்டிக்க மட்டுமே செய்கிறது. இருப்பினும், ஒரு கட்டத்தில், நீராவியாக மாறும் நீர் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை, நீராக மாறும் நீராவி மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கைக்குச் சமமாக இருந்தால், ஒரு சமநிலை ஏற்படும்.
