அடடே அறிவியல்: காய்ச்சலை அளப்பது எப்படி?

உங்களுக்குக் காய்ச்சல் வந்தால் அம்மா என்ன செய்வார்? மருத்துவமனைக்குக் கூட்டிக்கொண்டு போவார் அல்லவா? அங்கு என்ன செய்வார்கள்? ஒரு குட்டி வெப்பநிலைமானியை நாக்குக்குக் கீழே வைத்து, உடலின் வெப்பநிலையை அளப்பார்கள். அதை மருத்துவ வெப்பநிலைமானி என்று சொல்வார்கள். அது எப்படி வேலை செய்கிறது எனத் தெரிந்துகொள்வோமா?

தேவையான பொருள்கள்:

காலி மருந்து பாட்டில், ரப்பர் அடைப்பான், கண்ணாடி பீக்கர், நுண்புழைக் குழாய், சிவப்பு மை பாட்டில், நீர், மெழுகுவர்த்தி, தீப்பெட்டி.

சோதனை

1. சிவப்பு மையைச் சிறிதளவு நீரில் கரைத்து வைத்துக்கொள்ளுங்கள்.

2. அந்த நீரை மருந்து பாட்டிலில் ஊற்றிக்கொள்ளுங்கள்.

3. மருந்து பாட்டிலின் ரப்பர் மூடியில் நுண்புழைக் குழாயைச் செருகி வைத்துக்கொள்ளுங்கள் (நுண்புழைக் குழாய்க்குப் பதிலாக பால் பாயிண்ட் பேனாவில் உள்ள ரீஃபிலையும் பயன்படுத்தலாம்).

4. நுண்புழைக் குழாய் செருகப்பட்ட ரப்பர் மூடியால் சிவப்பு மை உள்ள பாட்டிலை இறுக்கமாக மூடிக்கொள்ளுங்கள்.

5. ஒரு மெழுகுவர்த்தியை ஏற்றி, நுண்புழைக் குழாய் பொருத்தப்பட்ட பாட்டிலை சூடுபடுத்துங்கள். இப்போது என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள். நுண்புழைக் குழாயில் வண்ண நீர் படிப்படியாக மேலே ஏறுவதைப் பார்க்கலாம்.

6. இப்போது ஒரு கண்ணாடிக் குவளையில் குளிர்ந்த நீரை எடுத்துக்கொள்ளுங்கள். அதில் சூடுபடுத்தப்பட்ட மருந்து பாட்டிலை வையுங்கள். இப்போது என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள். மேலேறிய வண்ண நீர் மெதுவாகக் கீழே இறங்குவதைப் பார்க்கலாம். வண்ண நீரைச் சூடுபடுத்தும்போது நீர் மேலே ஏறுவதற்கும், குளிர்ந்த நீரில் வைக்கும்போது கீழே இறங்குவதற்கும் காரணம் என்ன?

நடப்பது என்ன?

பொருள்கள் திட, திரவ, வாயுப் பொருள்கள் என மூன்று வகைப்படும். வெப்பப்படுத்தும்போது எல்லாப் பொருள்களும் விரிவடைகின்றன. குளிர்விக்கப்படும்போது சுருங்குகின்றன. ஒரு பொருளின் வெப்பநிலை உயரும்போது அதிலுள்ள அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள் அதிக வேகத்துடன் இயங்கி, ஒன்றையொன்று விட்டு விலகிச் செல்கின்றன. இதனால் பொருட்கள் விரிவடைகின்றன. இதை வெப்ப விரிவடைதல் என்கிறோம்.

நமது சோதனையில் பாட்டிலில் உள்ள வண்ண நீர் அறை வெப்பநிலையில் (27 டிகிரி செல்சியஸ்) இருக்கும். குறைந்த வெப்பநிலையில் நீர் மூலக்கூறுகள் குறைந்த இடைவெளியில் இருக்கும். வண்ண நீரைச் சூடுபடுத்தும்போது நீர் மூலக்கூறுகள் அதிக இயக்க ஆற்றலைப் பெறுவதால், அவற்றுக்கிடையே உள்ள தொலைவு அதிகரிக்கிறது. இதனால் வண்ண நீரின் பருமனும் அதிகரிக்கிறது. பாட்டிலில் உள்ள நீரின் பருமன் அதிகமாவதால், வண்ணநீர் நுண்புழைக் குழாயின் மேலே ஏறுகிறது.

பிறகு வண்ண நீரைக் குளிர்ந்த நீரில் வைக்கும்போது, குளிர்ந்த நீரின் வெப்பநிலை குறைவாக இருப்பதால் மூலக்கூறுகளின் சராசரி இயக்க ஆற்றல் குறைந்துவிடுகிறது. மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள தொலைவு குறைவதால் வண்ண நீரின் பருமனும் குறைகிறது. இதனால் நுண்புழைக் குழாயில் மேலேறிய நீர் கீழே இறங்குகிறது. இந்தச் சோதனையிலிருந்து திரவங்கள் சூடுபடுத்தப்படும்போது விரிவடைகின்றன, குளிர்ச்சி அடையச் செய்யும்போது சுருங்குகின்றன என்பதைத் தெரிந்துகொள்ளலாம்.

பயன்பாடு

ஒரு பொருளைக் கையால் தொட்டு சூடாக இருக்கிறதா அல்லது குளிர்ச்சியாக இருக்கிறதா என்பதைத் தெரிந்துகொள்ள முடியும் அல்லவா? ஆனால், ஒரு பொருளின் வெப்ப ஆற்றலைத் துல்லியமாகத் தொட்டுப் பார்த்துச் சொல்லிவிட முடியாது. பொருளின் வெப்ப அளவையும் குளிர்ச்சி அளவையும் அளவிடுவதே வெப்பநிலை. வெப்பநிலையை அளவிட வெப்பநிலைமானிகள் பயன்படுகின்றன.

வெப்பத்தால் திரவங்கள் விரிவடைகின்றன என்ற தத்துவத்தின் அடிப்படையிலேயே, வெப்பநிலைமானிகள் செயல்படுகின்றன. வெப்பநிலைமானியில் பாதரசம் நிரப்பப்பட்ட கண்ணாடிக்குமிழ் நீண்ட நுண்புழைக் குழாயுடன் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். வெப்பநிலை செல்சியஸ், ஃபாரன்ஹீட் அலகுளால் அளவிடப்படுகிறது. ஆய்வகங்களில் பயன்படுத்தப்படும் வெப்பநிலைமானிகளில் -10 டிகிரி செல்சியஸ் முதல் 110 டிகிரி செல்சியஸ்வரை வெப்பநிலையை அளவிடலாம்.

உடலில் ஏற்படும் மிகச் சிறிய வெப்பநிலை வேறுபாடுகளைச் சுலபமாக அளவிட மருத்துவ வெப்பநிலைமானிகள் பயன்படுகின்றன. இதனால் 35 டிகிரி செல்சியஸ் முதல் 42 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பநிலையை அளவிட முடியும். மருத்துவ வெப்பநிலைமானியின் அடிப்புறத்திலுள்ள பாதரசம் நிரப்பப்பட்ட குமிழ் போன்ற அமைப்புக்கு மேலே, நுண்புழைக் குழாயின் ஒரு சிறிய வளைந்த பகுதி இருக்கும். இந்தப் பகுதியில் நுண்புழைக் குழாயின் ஆரம் மிகக் குறைவாக இருக்கும்.

சோதனையில் பயன்படுத்தப்பட்ட மருந்து பாட்டிலை வெப்ப நிலைமானியின் குமிழாகவும், நுண்புழைக் குழாயை வெப்ப நிலைமானியின் தண்டுப்பகுதியாகவும், பாட்டிலுள்ள வண்ண நீரைப் பாதரசமாகவும் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள்.

கண்ணாடி பாட்டிலில் உள்ள வண்ண நீரைச் சூடுபடுத்தும்போது நீர் விரிவடைந்து நுண்புழைக்குழாயில் மேலே ஏறியது அல்லவா? அதைப் போலவே மருத்துவ வெப்பநிலைமானியை நோயாளியின் வாயில் வைக்கும்போது வெப்பநிலைமானியின் குமிழ்ப் பகுதியில் உள்ள பாதரசம் விரிவடைந்து, வளைந்த பகுதியின் வழியே சென்று மேலே ஏறும். வண்ண நீரைக் குளிர்ச்சி அடையச் செய்யும்போது நுண்புழைக் குழாயின் உள்ள வண்ண நீர் கீழே இறங்கியது அல்லவா? அதைப் போலவே நோயாளியின் வாயிலிருந்து வெப்பநிலைமானியை வெளியே எடுத்த பிறகு, பாதரசம் கீழே இறங்கும். ஆனால், பாதரசம் கீழே இறங்கி மீண்டும் குமிழை அடைவதை வளைந்த பகுதி தடுப்பதால், பாதரச மட்டம் அதேநிலையில் இருக்கும். இதனால் நோயாளியின் உடல் வெப்பநிலையை எளிதாக அறியலாம்.

பின்னர் வெப்ப நிலைமானியை ஓரிரு முறை உதறினால் நுண்புழைக் குழாயில் உள்ள பாதரசம் மீண்டும் குமிழுக்கு வந்துவிடும். இவ்வாறு நமது உடலின் வெப்பநிலையை 36.9 டிகிரி செல்சியஸ் அல்லது 98.4 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட் என அளவிடலாம்.

நமது உடல் வெப்பநிலையை அளப்பது எப்படி என்று இப்போது உங்களுக்குப் புரிந்துவிட்டதா?

- கட்டுரையாளர்: இயற்பியல் பேராசிரியர், அறிவியல் எழுத்தாளர்
தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com