அடடே அறிவியல்: திரவங்களின் அடர்த்தியைக் கண்டுபிடிப்பது எப்படி?

கார், லாரி போன்ற வாகனங்களில் பேட்டரிகளைப் (மின்கலன்கள்) பார்த்திருப்பீர்கள். அந்த பேட்டரியின் உள்ளே கந்தக அமிலம் இருக்கும். அந்த அமிலத்தின் ஒப்படர்த்தியை எப்படி அளந்து தெரிந்துகொள்வார்கள் என்பது உங்களுக்குத் தெரியுமா? அதற்கு ஒரு சோதனை உள்ளது. அதைச் செய்து பார்ப்போமா?

தேவையான பொருட்கள்:

கண்ணாடி டம்ளர்கள், பேப்பர் கிளிப்கள், உறிஞ்சுகுழல்கள் (ஸ்டிரா), உப்பு, நீர், மண்ணெண்ணெய், கரண்டி.

சோதனை:

1. ஒரு உறிஞ்சுகுழலில் ஒரு முனையைச் சிறிதளவு மடித்து பேப்பர் கிளிப்களைப் பொருத்திக்கொள்ளுங்கள்.

2. மூன்று கண்ணாடி டம்ளர்களை எடுத்துக்கொள்ளுங்கள். இரண்டு டம்ளர்களில் ஒன்றில் நீரையும், இன்னொன்றில் மண்ணெண்ணெயையும் ஊற்றிக்கொள்ளுங்கள்.

3. மூன்றாவது டம்ளரில் முழுவதும் நீரை ஊற்றி, அதில் பத்து தேக்கரண்டி உப்பைப் போட்டு நன்றாகக் கலக்கிவிடுங்கள்.

4. கிளிப் பொருத்தப்பட்ட உறிஞ்சுகுழலை நீருள்ள டம்ளரில் போடுங்கள். உறிஞ்சுகுழல் எவ்வளவு ஆழத்துக்கு நீருக்குள் மூழ்கியிருக்கிறது என்பதைக் குறித்துக்கொள்ளுங்கள்.

5. நீரில் உள்ள உறிஞ்சுகுழலை வெளியே எடுத்து ஒட்டியிருந்த நீரைத் துடைத்து விடுங்கள். மீண்டும் அதே உறிஞ்சுகுழலை மண்ணெண்ணெய் உள்ள டம்ளரில் மிதக்க விடுங்கள். இப்போது உறிஞ்சுகுழல் மண்ணெண்ணெயில் மூழ்கியுள்ள ஆழத்தைக் குறித்துக்கொள்ளுங்கள்.

6. இதேபோன்று உறிஞ்சுகுழலை உப்புக்கரைசலில் மிதக்கவிட்டு, உறிஞ்சுகுழல் மூழ்கிய ஆழத்தையும் குறித்துக்கொள்ளுங்கள்.

இப்போது மூன்று திரவங்களிலும் உறிஞ்சுகுழல் மூழ்கியிருந்த ஆழத்தைக் கவனியுங்கள். உறிஞ்சுகுழல் வெவ்வேறு திரவங்களில் வெவ்வேறு ஆழத்துக்கு மூழ்கியதைப் பார்க்கலாம். இதற்கான காரணம் என்ன?

நடந்தது என்ன?

திடப்பொருட்களைத் திரவத்தில் போடும்போது, சில பொருட்கள் மூழ்கவும் சிலபொருட்கள் மிதக்கவும் செய்கின்றன. திரவங்களின் மிதப்பு விசை அல்லது மேல்நோக்கு விசைதான் பொருட்கள் மிதக்கவும் மூழ்கவும் காரணம். ஒரு திடப்பொருள் ஒரு திரவத்தில் மிதக்கும்போது, பொருளின் எடையும் திடப்பொருளால் இடப்பெயர்ச்சி செய்யப்பட்ட திரவத்தின் எடையும் சமம். இதுவே ஆர்கிமிடிஸ் விதி.

திடப்பொருளின் கன அளவுக்குச் சமமான திரவத்தின் எடையே மிதப்பு விசை. இது செங்குத்தாக மேல்நோக்கிச் செயல்படும். மிதக்கும் பொருளின் எடை கீழ்நோக்கிச் செயல்படும். மிதப்பு விசை அதிகமானால் பொருள் மிதக்கும். பொருளின் எடை அதிகமானால், அது திரவத்தில் மூழ்கும்.

சோதனையில் கிளிப் பொருத்தப்பட்ட உறிஞ்சுகுழல் திரவங்களில் பாதியளவு செங்குத்தாக மூழ்கியிருந்தது. ஆர்கிமிடிஸ் மிதத்தல் விதிப்படி, உறிஞ்சுகுழலால் இடப்பெயர்ச்சி செய்யப்பட்ட திரவத்தின் எடை உறிஞ்சுகுழலின் எடைக்குச் சமம்.

இந்த எடையானது பொருள் திரவத்தில் மூழ்கியிருக்கும் கன அளவையும் அத்திரவத்தின் அடர்த்தியையும் பொறுத்தது. ஒரே உறிஞ்சுகுழலை வெவ்வேறு திரவங்களில் மிதக்கவிடும்போது, திரவங்கள் அடர்த்தி மாறுபடுவதால் உறிஞ்சுகுழல் மூழ்கும் ஆழங்களும் மாறுபடுகின்றன.

திரவத்தின் அடர்த்திக்கும் நீரின் அடர்த்திக் கும் இடையே உள்ள விகிதமே ஒப்படர்த்தி ஆகும். உறிஞ்சுகுழல் இரண்டு திரவங்களில் (நீர், மண்ணெண்ணெய் அல்லது உப்புக் கரைசல்) மூழ்கியுள்ள ஆழங்களின் விகிதம் திரவத்தின் ஒப்படர்த்தி ஆகும்.

உறிஞ்சுகுழல் நீரில் மூழ்கியுள்ள ஆழத்தை, திரவத்தில் மூழ்கியுள்ள ஆழத்தால் வகுத்தால் கிடைப்பதே திரவத்தின் ஒப்படர்த்தி.

பயன்பாடு

திரவமானிகள் மூலம் திரவத்தின் ஒப்படர்த்தியை அறியலாம். திரவமானிகள் ஆர்கிமிடிஸ் தத்துவத்தின் அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன.

திரவமானியில் ஒரு நீண்ட கண்ணாடித் தண்டு இருக்கும், அதன் அகன்ற கீழ்முனை பாதரசத்தாலோ அல்லது காரீயக் குண்டுகளாலோ நிரப்பப்பட்டிருக்கும். நீண்ட குழாயின் மேல்முனை அடைக்கப்பட்டிருக்கும். தண்டுப்பகுதியில் குறிக்கப்பட்டுள்ள அளவுகளின் மூலம் திரவங்களின் ஒப்படர்த்தியை நேரடியாகக் காணலாம்.

உறிஞ்சுகுழலைத் திரவமானியாகவும், உறிஞ்சுகுழலின் கீழ்முனையில் பொருத்தப்பட்ட கிளிப்பைத் திரவமானியின் கீழ் முனையில் உள்ள காரீய குண்டுகளாகவும் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள். உறிஞ்சுகுழலை திரவத்தில் மெதுவாகவிட்டபோது, உறிஞ்சுகுழலின் கீழ்முனையில் உள்ள எடை காரணமாகச் செங்குத்தாக மிதந்தது அல்லவா? அதைப் போலவே திரவமானியும், அதன் கீழே உள்ள எடையால் செங்குத்தாக மிதக்கும்.

அடர்த்தி குறைந்த திரவத்தில் உறிஞ்சுகுழல் அதிக ஆழத்துக்கு மூழ்கியதைப் போல திரவமானியும் அதிக ஆழத்துக்கு மூழ்கும். அடர்த்தி அதிகமுள்ள திரவத்தில் உறிஞ்சுகுழல் குறைந்த ஆழத்தில் மூழ்கியதைப் போல, திரவமானியும் குறைந்த ஆழத்தில் மூழ்கியிருக்கும்.

திரவமானி திரவத்தில் செங்குத்தாக மிதக்கும்போது, திரவ மட்டத்தில் உள்ள அளவே அத்திரவத்தின் ஒப்படர்த்தி ஆகும்.

கார் பேட்டரிகளில் மின்பகுளியாகச் செயல்படும் கந்தக அமிலத்தின் ஒப்படர்த்தி, குறிப்பிட்ட அளவு இருக்க வேண்டும். இதைச் சோதித்து பார்க்க திரவமானிகளைப் பயன்படுத்துகிறார்கள்.

கட்டுரையாளர்: பேராசிரியர், அறிவியல் எழுத்தாளர்

தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com