அடடே அறிவியல்: கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு முட்டை தெரியுமா?

ரவா லட்டு, திருப்பதி லட்டை விரும்பிச் சாப்பிடுவீர்களா? ரவா மாவு, தண்ணீர், வெல்லம் ஆகியவற்றைச் சேர்த்து உருட்டி, கோள வடிவில் லட்டு உருண்டைகளை உங்கள் அம்மா செய்வதைப் பார்த்திருப்பீர்கள். அது சரி, கோள வடிவில் உள்ள காரீய குண்டுகளை (lead shote) எப்படித் தயாரிக்கிறார்கள்? அதில் உள்ள அறிவியல் என்ன? இந்தக் கேள்விகளுக்கு விடை தெரிய வேண்டுமா? ஒரு சோதனை செய்துபார்ப்போமா?

தேவையான பொருள்கள்:

உலர் பனிக்கட்டி (Dry ice), பிளாஸ்டிக் பாட்டில், பிளாஸ்டிக் குழாய், சோப்புக் கரைசல், தோல் கையுறை, பருத்தித் துண்டு, பசை டேப்.

கவனம் - எச்சரிக்கை

சோதனை

1. ஒரு பெரிய பிளாஸ்டிக் பாட்டிலை எடுத்துக்கொண்டு அதன் மேற்பகுதி பக்கவாட்டில் 1/2 அங்குலம் வட்டமாகத் துளையிட்டுக்கொள்ளுங்கள்.

2. மூன்று அடி நீளம் கொண்ட பிளாஸ்டிக் குழாயை அந்தத் துளையில் செருகி, பசை டேப்பால் ஒட்டுங்கள்.

3. பிளாஸ்டிக் பாட்டிலில் பாதி அளவு நீரை ஊற்றிக்கொள்ளுங்கள்.

4. ஒரு குவளையில் பாதி அளவு சோப்புக் கரைசலை ஊற்றுங்கள்.

5. உலர் பனிக்கட்டியைச் சிறுசிறு துண்டுகளாக உடைத்துக்கொள்ளுங்கள்.

6. இரண்டு, மூன்று துண்டுகளை எடுத்து பிளாஸ்டிக் பாட்டிலில் உள்ள நீரில் போடுங்கள்.

7. இப்போது பிளாஸ்டிக் குழாயின் மறுமுனையைக் குவளையில் உள்ள சோப்புக் கரைசலில் நனைத்து வெளியே எடுங்கள். இப்போது என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள்.

குழாயிலிருந்து கோள வடிவத்தில் வெண்மையான பெரிய குமிழ்கள் வந்து கொண்டேயிருப்பதைப் பார்க்கலாம். மேலும், குமிழ்கள் பெரிதாகி முழுமையான கோள வடிவத்தை அடையும். இதன் பிறகு குழாயை லேசாக உதறினால் குமிழ்கள் முட்டை போல ஒவ்வொன்றாக விழுந்துகொண்டேயிருக்கும்.

பிளாஸ்டிக் குழாயைப் சோப்புக் கரைசலில் நனைத்து வெளியே எடுத்தவுடன் கோள வடிவ வெண்மையான குமிழ்கள் தோன்றக் காரணம் என்ன?

நடப்பது என்ன?

உலர் பனிக்கட்டி என்பது உறைய வைக்கப்பட்டது ஆகும். திட நிலையில் உள்ள உலர் பனிக்கட்டி திரவ நிலைக்கு வராமலேயே வாயு நிலைக்கு நேரடியாக மாறுகிறது. சாதாரண நீர்ப் பனிக்கட்டி போல உருகாமல் நேரடியாக கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு வாயுவாக மாறுவதால் அது உலர் பனிக்கட்டி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதன் வெப்ப நிலை -78.5 டிகிரி செல்சியஸ். இதை உறைய வைக்கும் திறன் சாதாரண நீர்ப்பனிக்கட்டி போல மூன்று மடங்கு அதிகம்.

பிளாஸ்டிக் பாட்டிலில் உள்ள நீரில் உலர் பனிக்கட்டித் துண்டுகளைப் போடும்போது குபுகுபு என்று கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு குமிழ்கள் வெளிவந்துகொண்டேயிருக்கும். சோப்புக் கரைசலில் பிளாஸ்டிக் குழாயை நனைத்தவுடன் அதன் நுனியில் வட்டமாக சோப்புப் படலம் உருவாகும். கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு வாயு தண்ணீரை விட்டு வெளியே வந்து பக்கவாட்டில் இணைக்கப்பட்டுள்ள குழாய் வழியாக வெளிவரும்.

தொடர்ந்து கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு வாயு வெளிவருவதால் குழாயின் முனையில் உள்ள சோப்புப் படலத்தை விரிவடையச் செய்கிறது. திரவப் பரப்பில் உள்ள மூலக்கூறுகள் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கப்படுவதால் பரப்பிழு விசை (Surface tension) உருவாகிறது. ஒரு திரவத்தின் மேற்பரப்பு இழுத்துக் கட்டப்பட்ட ஒரு தோலைப் போன்று செயல்படுகிறது. இதனால் ஒரு திரவத்தின் மேற்பரப்பு குறைந்த பரப்பளவைப் பெறுவதற்கு முயற்சி செய்கிறது. குழாயின் முனையில் உள்ள நீர்ப்படலம் கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு வாயுவால் விரிவடையும்போது குறைந்த ஆற்றலும் குறைந்த பரப்பும் கொண்ட கோள வடிவத்தைப் பெறுகிறது. கனச் சதுரம், கனச் செவ்வகம் போன்ற மற்ற எந்த முப்பரிமாண வடிவங்களிலும் குறைந்த பரப்பைப் பெற முடியாது. அதனால்தான் திரவ சோப்புப்படலம் கோள வடிவத்தைப் பெறுகிறது.

சோப்புக் கரைசலின் பரப்பிழு விசையால் சோப்புப் படலம் கோள வடிவத்தில் பெரிதாகிக்கொண்டே வரும். ஒரு நிலையில் கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு குமிழின் எடை அதிகமாவதாலும் குழாயை அசைப்பதாலும் குமிழ் கீழே விழுந்து வாயு உடைந்து சிதறும்.

பிளாஸ்டிக் பாட்டிலில் மூடியைத் திறந்து மூடுவதன் மூலம் கார்பன்- டை-ஆக்ஸைடு குமிழின் அளவைக் கட்டுப்படுத்தலாம். கோழி முட்டைகளை அட்டைப் பெட்டிகளில் அடுக்கி வைப்பதைப் போல கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு குமிழ்களைத் துண்டை விரித்து ஒவ்வொன்றாக அடுக்கி வைக்கலாம். இவ்வாறு அடுக்கி வைக்கப்பட்ட கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு முட்டைகள் பார்ப்பதற்கு மிகவும் அழகாக இருக்கும். சோப்புப் படலத்தால் உருவாக்கப்பட்ட கார்பன்-ஆக்ஸைடு குமிழ்களைக் கையால் மெதுவாகத் தட்டி விளையாடலம். அவை ரப்பர் பந்துகள் போல துள்ளுவதைப் பார்த்து ரசிக்கலாம்.

பயன்பாடு:

கோள வடிவத்தில் செய்யப்பட வேண்டிய காரீய (lead) உலோகத்தைச் சூடுபடுத்தி அதை திரவ நிலையில் உருவாக்கிக்கொள்வார்கள். உருகிய உலோகத்தைக் குளிர்விக்கும்போது உலோகம் திடப் பொருளாக மாறும். திரவங்களின் பரப்பிழுவைக் கருத்தின் அடிப்படையில்தான் உலோக உருண்டைகள் கோள வடிவத்தில் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

சோப்புக் கரைசலை உருக்கப்பட்ட திரவ காரீயமாகவும், கோள வடிவ கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு குமிழைக் கோள வடிவக் கரிக் குண்டுகளாகவும் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள். குழாயின் முனையில் உள்ள மெல்லிய சோப்புப் படலம் கார்பன்-டை-ஆக்ஸைடு வாயுவினால் பெரிதாகி சோப்புக் கரைசலின் பரப்பிழு விசையினால் குமிழ் கோள வடிவத்தைப் பெற்றது அல்லவா?

அதைப் போலவே திரவ நிலையில் உருக்கப்பட்ட காரீயத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட உயரத்திலிருந்து குறுகிய விட்டம் கொண்ட குழாய் வழியாக செலுத்தும்போது காரீயத் துளிகள் பரப்பு இழுவிசையினாலும் மேலிருந்து கீழே வரும் வழியில் குளிர்விக்கப்படுவதாலும் திட நிலைக்கு மாறி, கோள வடிவ ஈயக்குண்டுகளாக மாறுகின்றன.

இப்படித்தான் காரீயக் குண்டுகள் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

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