இந்த வலையில் தேடவும்

Monday, January 24, 2011

அணு அண்டம் அறிவியல்-13

அணு அண்டம் அறிவியலில் ஒரு மாறுதலுக்காக இன்று perpetual motion machines (PMM ) எனப்படும் தொடர் இயக்க இயந்திரங்கள் பற்றி பார்க்கலாம்..

மனிதன் ஆதி காலத்தில் இருந்தே தன் வேலையை எளிதாக்க இயந்திரங்களைப் பயன்படுத்தி வந்திருக்கிறான்..(இங்கே இயந்திரம் என்றால் என்னவென்றால் அது ஏதாவது உருப்படியான வேலையை செய்ய வேண்டும்..)ஆனால் இயந்திரங்கள் இயங்குவதற்கு அவைகளுக்கு வெளியில் இருந்து ஏதாவது ஆற்றல் கொடுக்க வேண்டும்..உதாரணமாக டைப் ரைட்டர் ஒரு இயந்திரம்..அதைத் தொடர்ந்து இயக்கினால் தான் அது வேலை செய்யும்...எதுவுமே செய்யாமல் 'மாயா பஜார்' மாதிரி நீயே டைப் அடித்துக் கொள் என்று கட்டளை (?) இட்டால் அது கேட்காது..இன்னொரு விதத்தில் சொன்னால் இயற்கையில் எதுவுமே இலவசமாகக் கிடைப்பதில்லை..என்னிடம் ஒரு விதமான ஆற்றல் இருக்கிறது..அதை நீ ஏதாவது மெஷினைக் கண்டுபிடித்து இன்னொரு வகை ஆற்றலாக மாற்றிக் கொள்..சும்மா வெட்ட வெளியில் இருந்து ஆற்றல் வேண்டும் என்றெல்லாம் அடம்பிடிக்கக் கூடாது என்று இயற்கை மனிதனிடம் சொல்லாமல் சொல்கிறது...இப்படி இயற்கையிடம் மறைந்திருக்கும் ஆற்றலை நமக்குப் பயன்படும் விதத்தில் வேலையாக (WORK ) மாற்றிக் கொள்வதற்கு மனிதன் இயந்திரங்களைக் கண்டுபிடித்தான்..உதாரணமாக இயற்கையில் கிடைக்கும் பெட்ரோலியத்தில் நிறைய வேதியியல் ஆற்றல் மறைந்துள்ளது..அதை மனிதன் என்ஜின்களை வைத்துக் கொண்டு இயக்க ஆற்றலாக மாற்றுகிறான்..

இயற்கையின் இன்னொரு விதி என்னவென்றால் நாம் எவ்வளவு ஆற்றலை இயந்திரத்திற்கு கொடுக்கிறோமோ எப்போதும் அதை விடக் குறைந்த பலனைத் தான் அது நமக்குக் கொடுக்கும்..அதாவது OUTPUT IS LESS THAN INPUT ..ஐ.டி. பாஷையில் சொல்வதென்றால் எல்லாரும் அவர்களுக்குக் கொடுக்கப்படும் சம்பளத்தை விடக் குறைவாகவே வேலை செய்வார்கள்..
நீங்கள் டாலரையோ இல்லை யூரோவையோ இந்திய ரூபாயாக மாற்றும் போது எஜென்சிக்க்குக் கொஞ்சம் கமிஷன் கொடுக்கிறீர்கள் அல்லவா? அதே மாதிரி இயற்கையின் ஒரு வகை ஆற்றலை இன்னொரு வகை ஆற்றலாக மாற்றும் போது இயற்கைக்குக் கொஞ்சம் 'கமிஷன்' கொடுக்க வேண்டும்..MOTHER NATURE என்று நாம் சொல்வதெல்லாம் சும்மா தான்..உண்மையில் இயற்கை ரொம்ப கறாரானது.அந்த இயற்கைக்கு நாம் கொடுக்க வேண்டிய கமிஷன் என்ன தெரியுமா? ' வெப்பம் ' நம்முடைய கார் உதாரணத்தில் எஞ்சினில் உருவாகும் வெப்பம் தான் அது..

சரி நிற்காமல் இயங்கும் இயந்திரங்கள் இருக்கட்டும்..அவை கொஞ்சம் டூ மச்..குறைந்த பட்சம் தனக்குக் கொடுக்கப்படும் எல்லா ஆற்றலையும் கொஞ்சம் கூட வீணாக்காமல் (இயற்கையை ஏமாற்றி விட்டு) வேலை செய்யும் மெஷினைக் கண்டுபிடிப்பதே கஷ்டம் தான்..வெப்ப இயக்கவியலின் (THERMODYNAMICS ) விதிகளின் படி அது சாத்தியம் இல்லை..எப்போதும் "வேலை (W)= கொடுக்கப்பட்ட ஆற்றல்(Q ) - வெப்பம்(U ) ஆகவே இருக்கும்

இது விதிகளின் படி சாத்தியமே இல்லை என்றபோதும்
அறிவியலின் வரலாற்றில் நிறைய பேர் இதற்காக மெனக் கெட்டிருக்கிரார்கள்.

PMM இல் மூன்று வகைகள் உள்ளன..

ஒன்று: வெளியில் இருந்து எந்த ஆற்றலும் இல்லாமல் தொடர்ந்து இயங்குபவை..

இரண்டு: தனக்குக் கொடுக்கப்படும் எல்லா ஆற்றலையும் வீணாக்காமல் மாற்றுபவை

மூன்று: உராய்வு (FRICTION ) இன்றி இயங்குபவை.

நூற்றுக் கணக்கான PMM மாடல்கள் உள்ளன..அவற்றையெல்லாம் புரிந்து கொள்வதற்கு நாம் மினிமம் ஒரு பி.ஹெச்.டி. செய்திருக்க வேண்டும்..சில எளிமையான மாடல்களை மட்டும் இங்கே கொடுக்கிறேன்...

முதலில் எளிமையான ஒரு மாடல்..

படத்தில் காட்டியிருப்பது போல ஒரு வலுவான காந்தம் ஒரு இரும்பு குண்டை சரிவின் வழியாக மேலே இழுக்கிறது. காந்தத்திற்குப் பக்கத்தில் ஒரு துளை இருப்பதால் குண்டு கீழே விழுந்து விடுகிறது. கீழே விழுந்த வேகத்தைப் பயன்படுத்தி கீழே உள்ள சரிவில் இறங்கி மீண்டும் முதல் துளை வழியே மேலே ஏறுகிறது..மீண்டும் காந்தம் அதை இழுக்கிறது,,,மீண்டும் துளை..இப்படியே குண்டு காலம் காலமாக இயங்கிக் கொண்டிருக்கும்..ஆகா நல்ல ஐடியா..வெயிட்..இது வேலை செய்யாது...ஏனென்றால் பந்து கீழே விழுந்து மீண்டும் மேலே ஏறுகிறதே? அப்போது அதற்கு ஒரு சிறிய அளவு வெளிப்புற ஆற்றல் தேவைப்பட்டால் தான் அது துளையின் வழியாக மேலே ஏறுமாம்..அதாவது சிறிய பேட்டரி மூலம் இயங்கும் ஒரு கையை (ARM ) வைத்து பந்தை கொஞ்சம் மேலே தள்ளிவிடுவது..இல்லையென்றால் பந்து சந்திக்கும் உராய்வு அதை மேலே ஏறுவதற்கு முன் தடுத்து நிறுத்தி "கொஞ்சம் ரெஸ்ட் எடுப்பா" என்று நிறுத்தி விடும்..அல்லது பந்து காந்தத்தால் இழுக்கப்பட்டு துளையில் விழாமல் அப்படியே போய் ஒட்டிக் கொண்டு விடும்..



அடுத்ததாக 'unbalanced wheel ' எனப்படும் எப்போதும் சமநிலை பெறாத சக்கரம் ..கீழே காட்டியுள்ளது போல...சக்கரத்தின் வலது புறம் பாருங்கள், சக்கரத்தின் மையத்திற்கும் குண்டிற்கும் உள்ள தூரம் அதிகமாக உள்ளது. சக்கரத்தின் இடது புறம் இந்த தூரம் குறைவாக உள்ளது. இதனால் இந்த சக்கரம் பாலன்ஸ் செய்யப்படாமல் உள்ளது. எனவே ஒரு முறை சுற்றி விட்டு விட்டால் விஷ்ணு பகவானின் சுதர்ஷன சக்கரம் மாதிரி இது எப்போதும் சுழலும் ...ஆனால் சுழலவில்லை..ஏன் சுழலவில்லை என்று யாராவது சொன்னால் நன்றாக இருக்கும்.


அடுத்ததாக நீங்கள் DRINKING BIRD எனப்படும் 'குடிக்கும் பறவையைப் 'பார்த்திருக்கக் கூடும்..படம் கீழே...அது நிற்காமல் தண்ணீர் குடிக்கிறது..பின்னர் மேலே எழுகிறது.பின்னர் மீண்டும் குனிந்து குடிக்கிறது... இது ஒரு வகையில் பார்த்தால் நம்மால் சாத்தியமான ஒரு PMM என்று சொல்லலாம்..

இது ஒரு வெப்ப இயந்திரம். ஒரு கண்ணாடிக் குழாய் (பறவையின் உடல்) இரண்டு ஒரே அளவான கண்ணாடிக் குமிழ்களை இணைக்கிறது. கண்ணாடிக் குமிழ்களில் இருந்து காற்று நீக்கப்பட்டுள்ளது. பறவை மெத்திலீன் குளோரைட் எனப்படும் எளிதில் ஆவியாகும் ஒரு திரவத்தால் நிரப்பப்படுகிறது. பறவையின் மூக்கு தண்ணீரை சுலபமாக உறிஞ்சும் ஒரு வகை சவ்வினால் செய்யப்பட்டுள்ளது. முதலில் பறவையின் மூக்கை நன்றாக ஈரம் செய்தோம் என்றால் அந்த ஈரம் மெதுவாகக் காற்றில் ஆவியாக ஆரம்பிக்கிறது. இதனால் பறவையின் தலைப்பாகம் குளிர்கிறது. (ஆவியாவதற்கு வெப்பம் செலவாகி விடுவதால்)இது உள்ளே இருக்கும்
மெத்திலீன் குளோரைட் ஆவியை படிமம் ஆக்குகிறது (condense ) சில சமயங்களில் நீராவி குளிர்ந்து உங்கள் பாத்ரூம் கண்ணாடி மீது அழுக்கு மாதிரி படியுமே அதுமாதிரி! வெப்பவியல் விதிகளின் படி வெப்பநிலை குறைந்தால் அங்கே அழுத்தமும் குறையும்..திரவ விதிகளின் படி திரவம் அழுத்தம் அதிகமான இடத்தில் இருந்து அழுத்தம் குறைவான இடத்திற்குப் பாயும்..அது மேலே இருந்தாலும்..எனவே பறவையின் அடிப்பாகத்தில் உள்ள திரவம் அழுத்தத்தை சமன் செய்ய தலைக்கு வருகிறது...இப்போது தலை கனமாகி விடுவதால் பறவை குனிகிறது..குனியும் பறவையின் மூக்கு கோப்பையில் உள்ள நீரை உறிஞ்சி மறுபடியும் ஈரமாகிறது.பறவையின் அடிப்பாகத்தில் இருந்த ஆவி தலைக்கு விரைகிறது தலையில் இருந்த திரவம் மீண்டும் மேலே ஏறி அடிப்பாகம் கனமாகிறது பறவை மேலே எழுகிறது ..cycle repeats ..

ஒரு குறிப்பு..அமெரிக்கா போனால் இந்த பொம்மையை வாங்கி வந்து உங்கள் குழந்தைகளுக்கு ஆசையாக விளையாடக் கொடுத்து விடாதீர்கள்..கண்ணாடி உடைந்தால் உள்ளே இருக்கும் திரவம் தோலைப் பதம் பார்த்து விடும் ஜாக்கிரதை..

அடுத்து FLOAT BELT எனப்படும் ஒரு மாடல்..

திரவங்களுக்கு இயற்கையாகவே உள்ள ஒரு பண்பு அதில் போடப்படும் பொருட்களை மேலே தூக்கி விடுவது(Buoyancy )..இதை சாதகமாக்கிக் கொண்டு உருவாக்கியது தான் இந்த மாடல்.




இதில் மிதக்கும் பந்துகள் ஒரு பெல்ட்டால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன..திரவம் அந்த பந்துகளில் ஒன்றை buoyancy தத்துவத்தின் படி மேலே தூக்கி விடும். இதனால் எல்லா பந்துகளும் கொஞ்சம் நகர்ந்து அடியில் உள்ள இன்னொரு பந்து திரவத்தினுள் நுழையும்.. அதையும் திரவம் தூக்கி விட இப்படியே போய்க் கொண்டிருக்கும்..வெயிட் , இதுவும் வேலை செய்யவில்லை..ஏனென்றால் பந்து திரவத்தில் நுழையும் போது அந்த 'கேப்' வழியாக திரவம் கசிவதை நிறுத்த முடியவில்லை..மேலும் பந்தை உள்ளே நுழைக்கத் தேவையான ஆற்றல் திரவம் பந்தை மேலே தூக்கும் ஆற்றலை விட அதிகமாக இருந்தது..


கடைசியாக இன்னொரு மாடலைப் பார்க்கலாம்.
Brownian ratchet என்று இது அழைக்கப்படுகிறது.ஒரு திரவத்திலோ வாயுவிலோ அதன் மூலக்கூறுகள் வெறுமனே அங்கும் இங்கும் அலைந்து கொண்டிருக்கும் என்று முதலிலேயே அணு அண்டம் அறிவியலில் பார்த்திருக்கிறோம். இதை பிரௌனியன் இயக்கம் என்பார்கள்.படத்தைப் பாருங்கள்..




இதில் ஒரு கியர் தெரிகிறது அல்லவா? அது ஒரு திசையில் மட்டும் நகரும் படி வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த கியர் இன்னொரு paddle wheel என்று அழைக்கப்படும் ஒரு சக்கரத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, அந்த பேடில் வீல் ஒரு திரவத்தினுள் முங்கி வைக்கப்பட்டுள்ளது. திரவத்தின் மூலக்கூறுகள் பேடில் வீலின் பக்கங்களை விடாது மோதுகின்றன. இதனால் அது சுழன்று (இந்த சக்கரங்கள் ரொம்பக் குட்டியாக இருப்பதால் சுழலுமாம்!) அதனுடன் இணைக்கப்பட்ட கியரும் சுழல்கிறது. கியர் ஒரு திசையில் மட்டும் சுழல்வதால் அதை வைத்துக் கொண்டு ஒரு சிறிய வெயிட்டைத் தூக்க முடியும்.

சரி இதுவும் சின்சியராக ஏனோ வேலை செய்யவில்லை. உனக்கும் பெப்பே உங்க அப்பனுக்கும் பெப்பே என்று அப்படியே அசையாமல் நின்று விட்டது.

இந்த அமைப்பின் இரண்டு பகுதிகளும் வெவ்வேறு வெப்பநிலையில் இருந்தால் மட்டுமே இது வேலை செய்யுமாம்.

எவ்வளவு தான் தோல்வி அடைந்தாலும் இன்னும் நிறைய பேர் இதற்காக ராப்பகலாக உழைத்துக் கொண்டு தான் இருக்கிறார்கள்.இன்னும் சில பேர் ரொம்ப சாதுர்யமாக கஷ்டமான டிசைன் எல்லாம் செய்து ஸ்க்ரூ, பைப்புகள், கியர் என்று இஷ்டத்திற்குப் போட்டு ஆய்வு செய்ய வருபவர்களை மயங்கி விழச் செய்யும் அளவு ஏதேதோ செய்கிறார்கள்.பார்க்க படம்..


என்ன தான் நாம் தலைகீழாக நின்றாலும் இந்த
perpetual motion machines எல்லாம் வெறுங்கையில் முழம் போடுவது, மந்திரத்தால் மாங்காய் விழவைப்பது போல psudo science தான்..
இதை வடிவமைப்பதற்கு நாம் இயற்கையின் நிறைய விதிகளை மீற வேண்டும்..ஆற்றலை நாமாக உருவாக்க முடியாது, வெப்பம் குளிர்ந்த இடத்தில் இருந்து சூடான இடத்துக்குப் போகாது போன்ற அடிப்படையான விதிகள்..நாம் போன அத்தியாயத்தில் பார்த்த மாதிரி நியூட்டன் விதியின் படி எந்த ஒரு பொருளும் ஒரு முறை இயக்கத்தில் செலுத்தப்பட்டு விட்டால் நிற்காமல் இயங்கிக் கொண்டிருக்கும்..இது ஒரு விதத்தில் perpetual motion தான்..ஏன் நம் பூமி சூரியனை சுற்றுவது கூட perpetual motion தான்..ஆனால் இதை வைத்து ஏதாவது உருப்படியான வேலை செய்யலாம் என்றால் உராய்வு, காற்றின் தடை, ஈர்ப்பு விசை போன்ற சமாச்சாரங்கள் குறுக்கே வந்து தடுத்து விடுகின்றன...


~சமுத்ரா



13 comments:

Chitra said...

well-written ....well-explained. Thank you.

Sketch Sahul said...

interesting...continue...

Anonymous said...

wow.. nalla irukunga.. thanks and continue pls.

Suresh

Anonymous said...

சினிமா , அரசியல் னு மட்டும் இல்லாம அறிவியல்லையும் தமிழை வளர்க்கணும்.
உங்கள் பதிவிற்கு மிக்க நன்றி.

சுரேஷ்

p said...

உங்கள் பதிவிற்கு மிக்க நன்றி.

p said...

உங்கள் பதிவிற்கு மிக்க நன்றி.
-அன்புடன் பல்லவன்

elangovan said...

Have explained very simple to everyone understand. Pls continue...

வானம் said...

???

Anonymous said...

உங்களின் கட்டுரை மிகவும் பயனுள்ளது, அருமை.... நன்றி!

Anonymous said...

Amazing Blog! Keep writing for us!

Ivlo easya tamilil science concepts explain panrathukku oru exceptional talent vendum. That you have!

Royal Salute to your works.

Thanks,
Arunkumar (Abu Dhabi)

Abarajithan said...

அறிவியல் உலகம் இப்படித்தான்.. கொஞ்சம் நட்டு கழன்ற கேசுகள் உலாவுற இடம்... டாவின்சியும் இப்படி ஒரு கருவியை வடிவமைத்ததாக நினைவு..

Jegan said...

கலக்குங்க சமுத்ரா. இந்த மாதிரி விஷயமெல்லாம் பள்ளியில் கிடைக்காது. இருந்தாலும் ஒரு எழவும் புரியாது. படித்தாலும் மதிப்பெண்ணை குறிவைத்து கடம் அடித்திருப்போம். உங்கள் கட்டுரைகளை படிக்கும்போது அறிவியல் மீதான காதல் வளருது. அறிவியலில் எனக்கு interest வர காரணம் The Great SUJATHA. இப்போ நீங்க. உங்கள் எழுத்துக்களில் நல்லா முதிர்ச்ச்சி இப்போ தெரியுது. வீண் வார்த்தை பிரயோகங்கள் இல்லாமல் சொல்ல வந்ததை தெளிவாக சொல்கிறீர்கள். நன்றி.

Jegan Vel said...

மிக அருமை.. தமிழில் இப்படியொரு பதிவு படிப்பது அபூர்வம். தொடரட்டும் உங்கள் பணி