அடடே அறிவியல் - சூடானால் சுற்றும் காற்றாடி!

கோடைக் காலத்தில் வீட்டின் அறை வெப்பநிலை மிக அதிகமாக இருக்குமில்லையா? குளிர்காலத்தில் குறைவாக இருக்கும். எப்போதும் அறை வெப்பநிலையைச் சீராக ஒரே அளவில் வைக்க என்ன செய்ய வேண்டும்? குளிர் சாதனங்கள் அல்லது வெப்பப்படுத்தும் சாதனங்களைப் பயன்படுத்திச் சீராக வைத்துக்கொள்ளலாம். தெர்மோஸ்டேட் (Thermostat) எனப்படும் வெப்பநிலை சீராக்கி இதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அது எப்படிச் செயல்படுகிறது? இதைத் தெரிந்துகொள்ள ஒரு சோதனையைச் செய்வோமா?

தேவையான பொருள்கள்

9 வோல்ட் பேட்டரி, சிறிய மோட்டார், பிளாஸ்டிக் காற்றாடி, குழல் விளக்கில் உள்ள ஸ்டார்டர், மெழுகுவர்த்தி, தீப்பெட்டி.

சோதனை

1.குழல் விளக்குகளில் இணைக்கப்படும் மின்துவக்கி (STARTER) ஒன்றை எடுத்துக்கொள்ளுங்கள்.

2.மின்துவக்கியின் மேலுறையையும் உள்ளிருக்கும் கண்ணாடிக் குமிழையும் உடைத்து நீக்கிவிடுங்கள்.

3.மின்துவக்கியினுள் உள்ள ஈருலோகப் பட்டையை (Bimetallic Strip) எடுத்து இரண்டு உலோகப் பட்டைகளுக்கிடையே சிறிதளவு இடைவெளி இருக்குமாறு பார்த்துக்கொள்ளுங்கள்.

4.பிளாஸ்டிக் காற்றாடியை டேப்ரிகார்டுகளில் பயன்படும் சிறிய மோட்டாரில் பொருத்துங்கள்.

5.காற்றாடி பொருத்தப்பட்ட மோட்டாரை, பாதியளவு மணல் நிரப்பப்பட்ட பாட்டிலில் பசை டேப்பால் ஒட்டிவிடுங்கள்.

6. ஒன்பது வோல்ட் பேட்டரி, மோட்டார், ஈருலோகப் பட்டை ஆகியவற்றைத் தொடர் மின் சுற்றாக (Series Circuit) இணைத்துவிடுங்கள்.

7.ஒரு மெழுகுவர்த்தியை நிறுத்தி அதற்கு மேலே மின்சுற்றில் உள்ள ஈருலோக பட்டையை அமைத்துக்கொள்ளுங்கள்.

8.இப்போது மெழுகுவர்த்தியை ஏற்றி, என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள்? மெழுகுவர்த்தியை ஏற்றியதும் சிறிது நேரத்தில் காற்றாடி சுழல்வதைப் பார்க்கலாம். சற்று நேரத்தில் சுற்றிக்கொண்டிருந்த காற்றாடி நிற்கும். மீண்டும் மெழுகுவர்த்தியை ஏற்றினால் காற்றாடி சுற்றி, சிறிது நேரம் கழித்து நிற்கும். மெழுகுவர்த்தியை ஏற்றியதும் காற்றாடி சுழல்வதற்கும் என்ன காரணம்?

நடப்பது என்ன?

ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை அதிகரிக்கும்போது அப்பொருள் விரிவடைகிறது. திட, திரவ, வாயு ஆகிய மூன்று நிலைகளில் உள்ள எல்லாப் பொருள்களும் வெப்பத்தினால் விரிவடைகின்றன. வெவ்வேறு பொருள்கள் வெவ்வேறு அளவுகளில் விரிவுவடைகின்றன. மாறாகப் பெரும்பாலான பொருள்கள் வெப்பநிலையைக் குறைக்கும்போது சுருங்குகின்றன. உலோகங்களில் இப்பண்பு அதிகமாகக் காணப்படும்.

வெப்ப விரிவு அளவில் மிகச்சிறியதே. ஆனால், இரண்டு உலோகங்களை ஒன்றாக இணைக்கும்போது வெப்பவிரிவு குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகமாகிறது. பித்தளையும் (Brass) இரும்பும் (Iron) சேர்ந்த ஓர் ஈருலோகப்பட்டை இதற்கு நல்ல எடுத்துக்காட்டாகும். வெவ்வேறு வெப்பவிரிவு கொண்ட இரு உலோகங்களின் இணைப்பே ஈருலோகப்பட்டை.

ஈருலோகப்பட்டையைச் சூடுபடுத்தும்போது குறைந்த வெப்ப விரிவு கொண்ட உலோகப்பட்டை வளையும். சோதனையில் 9 வோல்ட் பேட்டரி, காற்றாடி, ஈருலோகப்பட்டை தொடர் சுற்றில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. ஈருலோகப்பட்டை ஓர் இணைப்பு பாலமாகச் செயல்படுகிறது.

மெழுகுவர்த்தியை ஏற்றி ஈருலோகப்பட்டையைச் சுடருக்கு மேலே வைக்கும்போது வெப்பத்தினால் இரண்டு உலோகங்களும் வெவ்வேறு அளவுகளில் விரிவுவடைகின்றன. இதனால் ஓர் உலோகம் வெப்ப விரிவால் வளைந்து, இரண்டு உலோகங்களும் ஒன்றையொன்று தொட்டுவிடுவதால், மின்சுற்று முழுமையடைந்து மோட்டாரில் மின்சாரம் பாய்கிறது. எனவே மோட்டார் இயங்கிக் காற்றாடி சுழல்கிறது.

காற்றாடியிலிருந்து வரும் காற்று எதிரே உள்ள மெழுகுவர்த்திச் சுடரை அணைத்துவிடுகிறது. இதனால் ஈருலோகப்பட்டை குளிர்சியடைந்து இரு உலோகங்களும் சுருங்கி, ஒன்றைவிட்டு ஒன்று விலகுகின்றன. இப்போது மின்சுற்று இணைப்பு உடைகிறது.

மோட்டாருக்கு மின்சாரம் பாய்வது நின்றுவிடுகிறது. இதனால் காற்றாடி சுழலாமல் நின்று விடுகிறது. மீண்டும் மெழுகுவர்த்தியை ஏற்றினால் காற்றாடி சுழல்வதையும், பின் மெழுகுவர்த்தி அணைவதையும், காற்றாடி சுழாமல் நிற்பதையும் பார்த்து ரசிக்கலாம். இவ்வாறு ஈருலோகப்பட்டை சூடுபடுத்துவதால் அது ஒரு சுவிட்சைப் போல் செயல்படுகிறது.

பயன்பாடு:

வீடுகளில் அறைகளை ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் வைத் திருக்க உதவும் வெப்பச் சாதனங்களில் (Heating device) தொடர் சுற்றில் வெப்பநிலை சீராக்கி (Thermostat) இணைக்கப்படுகிறது. வெப்பத்தினால் உலோகங்கள் விரிவடைகின்றன. குளிர்ச்சியால் அவை சுருங்குகின்றன. இந்தத் தத்துவத்தின் அடிப்படையில்தான் வெப்பநிலை சீராக்கிகள் செயல்படுகின்றன.

9 வோல்ட் பேட்டரியை வீடுகளில் உள்ள மாறுதிசை மின்சாரமாகவும் (AC Supply), சிறிய மோட்டாரை அறையின் வெப்பச் சாதனமாகவும், ஈருலோகப்பட்டையை வெப்பச் சீராக்கியாகவும் கற்பனை செய்துகொள்கிறீர்களா? மெழுகுவர்த்தி யிலிருந்து வரும் வெப்பம் ஈருலோகப்பட்டையைச் சூடாக்கி, மின்சுற்றை இணைத்து மோட்டாருடன் இணைக்கப்பட்ட காற்றாடியைச் சுழலச் செய்தது அல்லவா? அதைப் போலத்தான் அறையின் வெப்பம் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவை அடைந்தவுடன் வெப்பச் சீராக்கியில் உள்ள ஈருலோகப்பட்டையும் விரிவடைந்து, உலோகங்கள் இணைந்து, மின்சுற்று முற்றுப்பெற்று, வெப்பச் சாதனங்கள் இயக்குகின்றன.

அறை வெப்பநிலை குறைந்தவுடன் வெப்பச் சீராக்கியில் உள்ள உலோகங்கள் சுருங்கி மின்சுற்று உடைந்து வெப்பச் சாதனம் இயங்குவது நின்றுவிடுகிறது. இவ்வாறு வீடுகளில் உள்ள வெப்பச்சாதனங்களை இயக்கியும் நிறுத்தியும் அறை வெப்பநிலையை மாறாமல் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவில் வைப்பதற்குத் தெர்மோஸ்ட்டில் உள்ள ஈருலோகப்பட்டை மிகவும் உதவியாக உள்ளது.

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