Question

'R' ആരമുള്ള ഒരു കാപ്പിലറി 20ºC ൽ 'h' ഉയരമുള്ള ജല വർദ്ധനവ് കാണിക്കുന്നു. താപനില വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം കുറയുന്നു. ഇനിപ്പറയുന്നവയിൽ ഏതാണ് ശരിയായ നിരീക്ഷണം?

• A. കാപ്പിലറിയിലെ ജലനിരപ്പ് വർദ്ധിക്കുന്നു
• B. ജലനിരപ്പ് മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നു
• C. ജലനിരപ്പ് കുറയുന്നു
• D. കാപ്പിലറിയിൽ നിന്ന് വെള്ളം കവിഞ്ഞൊഴുകുന്നു

Answer 1

Answer:

C. ജലനിരപ്പ് കുറയുന്നു

കാപ്പിലറി പ്രവർത്തനവും താപനിലയും

• ഒരു ദ്രാവകം നേർത്ത കുഴലുകളിലൂടെയോ (കാപ്പിലറി ട്യൂബുകൾ) സുഷിരങ്ങളുള്ള പദാർത്ഥങ്ങളിലൂടെയോ സ്വയമേവ ഉയരുകയോ താഴുകയോ ചെയ്യുന്ന പ്രതിഭാസമാണ് കാപ്പിലറി പ്രവർത്തനം (Capillary action).
• ഇത് ദ്രാവകത്തിന്റെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം (Surface tension), കുഴലിന്റെ ഭിത്തികളോടുള്ള അഡിഷൻ (Adhesion), ദ്രാവക തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള കൊഹീഷൻ (Cohesion) എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

കാപ്പിലറി ഉയരത്തിന്റെ സൂത്രവാക്യം

• ഒരു കാപ്പിലറി ട്യൂബിലെ ദ്രാവകത്തിന്റെ ഉയരം (h) താഴെ പറയുന്ന സൂത്രവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് നിർണ്ണയിക്കാം:
  h = (2T cosθ) / (ρgr)
• ഇവിടെ,
  • h = കാപ്പിലറി ഉയരം
  • T = ദ്രാവകത്തിന്റെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം
  • θ (തീറ്റ) = ദ്രാവകവും കുഴലിന്റെ ഭിത്തിയും തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്ക കോൺ (Contact angle)
  • ρ (റോ) = ദ്രാവകത്തിന്റെ സാന്ദ്രത
  • g = ഗുരുത്വാകർഷണ ത്വരണം
  • r = കാപ്പിലറി ട്യൂബിന്റെ ആരം
• ഈ സൂത്രവാക്യം അനുസരിച്ച്, ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം (T) കുറയുകയാണെങ്കിൽ, കാപ്പിലറി ഉയരം (h) കുറയും. അതുപോലെ, സാന്ദ്രത (ρ) കുറയുകയാണെങ്കിൽ, കാപ്പിലറി ഉയരം (h) കൂടും.

താപനിലയും ഉപരിതല പിരിമുറുക്കവും

• ദ്രാവകങ്ങളുടെ താപനില വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, അവയുടെ തന്മാത്രകൾക്ക് കൂടുതൽ ഗതിക ഊർജ്ജം (Kinetic energy) ലഭിക്കുന്നു.
• ഈ അധിക ഊർജ്ജം തന്മാത്രകൾക്കിടയിലുള്ള ആകർഷണ ബലങ്ങളെ (കൊഹെസിവ് ബലങ്ങൾ) ദുർബലമാക്കുന്നു.
• ഫലമായി, ദ്രാവകത്തിന്റെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം താപനില വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ കുറയുന്നു.
• ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിൽ (ക്രിട്ടിക്കൽ താപനില) ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം പൂജ്യമാകും.

താപനിലയും സാന്ദ്രതയും

• സാധാരണയായി, ജലത്തിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ (4°C-ന് മുകളിൽ), അതിൻ്റെ സാന്ദ്രത (Density) കുറയുന്നു.
• എന്നിരുന്നാലും, കാപ്പിലറി ഉയരത്തിൽ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കത്തിന്റെ സ്വാധീനമാണ് സാന്ദ്രതയുടെ സ്വാധീനത്തെക്കാൾ പ്രധാനമായി കണക്കാക്കുന്നത്.

ജലനിരപ്പ് കുറയുന്നതിന്റെ കാരണം

• ചോദ്യത്തിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, താപനില വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ ജലത്തിന്റെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം കുറയുന്നു.
• കാപ്പിലറി ഉയരത്തിനുള്ള സൂത്രവാക്യം (h = (2T cosθ) / (ρgr)) അനുസരിച്ച്, 'T' (ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം) കുറയുന്നത് 'h' (കാപ്പിലറി ഉയരം) കുറയാൻ നേരിട്ട് കാരണമാകുന്നു.
• അതുകൊണ്ട്, താപനില കൂടുമ്പോൾ ജലനിരപ്പ് കുറയുന്നു.

മത്സര പരീക്ഷകൾക്കായുള്ള പ്രധാന വസ്തുതകൾ

• ബ്ലോട്ടിംഗ് പേപ്പർ മഷി ഒപ്പിയെടുക്കുന്നത്, എണ്ണ വിളക്കിലെ തിരിയിലൂടെ എണ്ണ മുകളിലേക്ക് കയറുന്നത്, സസ്യങ്ങൾ വേരുകളിലൂടെ ജലം വലിച്ചെടുക്കുന്നത്, ടവൽ വെള്ളം വലിച്ചെടുക്കുന്നത് എന്നിവയെല്ലാം കാപ്പിലറി പ്രവർത്തനത്തിന് ഉദാഹരണങ്ങളാണ്.
• ഉപരിതല പിരിമുറുക്കത്തിന്റെ SI യൂണിറ്റ് ന്യൂടൺ/മീറ്റർ (N/m) അല്ലെങ്കിൽ ജൂൾ/മീറ്റർ² (J/m²) ആണ്.
• ചൂടുവെള്ളം തണുത്ത വെള്ളത്തേക്കാൾ മികച്ച ക്ലീനിംഗ് ഏജന്റാണ്, കാരണം ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം കുറവായതിനാൽ തുണികളുടെ സുഷിരങ്ങളിലേക്ക് എളുപ്പത്തിൽ തുളച്ചുകയറുന്നു.
• ഒരു ദ്രാവകത്തിൽ മാലിന്യങ്ങൾ കലർത്തുന്നതും ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം കുറയ്ക്കാൻ ഇടയാക്കും (ഉദാഹരണത്തിന്, സോപ്പ് ചേർക്കുമ്പോൾ).