குளிர்சாதனப் பெட்டியில் வைக்கப்படும் பொருட்கள் எவ்வாறு குளிர்ச்சியடைகிறது?
இதற்கான துல்லியமான விடையை அறிய வெப்பவியக்கவியலின் (thermodynamics) அடிப்படைகளை அறிதல் தேவை. (அதைப் பின்னால் விளக்குகிறேன்!)
எளிதாகச் சொல்வதென்றால் ‘வெப்பம்’ என்பது ஒருவகை ஆற்றல். ‘குளிர்’ என்பது வெப்பம் குறைந்த நிலை.
குளிரூட்டியின் உள்ளிருந்து வெப்பம் வெளியேற்றப்படுகிறது, இதனால் அதன் உள்ளே குளிர்ச்சி உண்டாகிறது. அதனுள் இருக்கும் பொருள்களும் குளிர்வடைகின்றன (வெப்பத்தை இழக்கின்றன!).
இப்போது வெப்பவியக்கவியலுக்கு வருவோம்,
வெப்பம் ஒருவகை ஆற்றல் என்றோம், ஆற்றல் அழிவின்மை விதி (conservation of energy) என்ற கோட்பாட்டைக் கேள்விபட்டிருப்பீர்கள்.
ஒரு அமைப்பின் ஒட்டுமொத்த ஆற்றல் மாறாமல் இருக்கும், அதன் இடைப்பட்ட நிலைகளில் ஒருவகை ஆற்றல் மற்றொருவகை ஆற்றலாக மாறலாம், ஆனால் ஒட்டுமொத்த அளவு மாறாது - இதுதான் ஆற்றல் அழிவின்மை விதி.
ஆனால், நடைமுறையில் இது மட்டும் செயலில் இல்லை என்பதை நாம் எளிதில் உணரலாம்.
எடுத்துக்காட்டாய், ஒரு கோப்பை சூடான தேநீரை மேசை மேல் வைத்திருந்தால் அது குளிரடையுமே தவிர மேலும் வெப்பமாவதில்லை.
அதாவது, தேநீரிலிருந்து வெப்ப ஆற்றல் சுற்றுச்சூழலுக்குச் செல்கிறதே தவிர, சுற்றுச்சூழலிலிருந்து வெப்ப ஆற்றல் தேநீருக்குள் நுழைவதில்லை.
(அவ்வாறு நுழைந்தாலும் ஆற்றல அழிவின்மை விதிக்கு எந்த பங்கமும் உண்டாகாது, ஆனால் அது நிகழ்வதில்லை!)
எனவே, ஆற்றல் அழிவின்மையைத் தாண்டி ஆற்றல் (குறிப்பாய் வெப்ப ஆற்றல்) பாயக்கூடிய திசைக்கும் ஒரு விதி இருக்கிறது என்பதை நாம் உணரலாம்.
இதைத்தான் வெப்பவியக்கவியலின் இரண்டாவது விதி என்பர் (துல்லியமான விதியைச் சொல்லி உங்களைக் குழப்ப வேண்டா என்று எண்ணுகிறேன்! கருத்து மேலே சொன்னதுதான்! ஆற்றல் அழிவின்மைதான் வெப்பவியக்கவியலின் முதல் விதி! மூன்றாவது விதியும் ஒன்று உளது!)
ஆக, (குளிரூட்டு போன்ற) ஒரு பெட்டியை வைத்து, அதனுள் சூடான பொருளை வைத்தால் அது தன் சூட்டை இழந்து சுற்றுச்சூழல் வெப்பநிலைக்கே வரும். ஆனால், அதனால் அதற்கு மேல் குளிரடைய முடியாது. (நம்மூரில் சராசரி சுற்றுச்சூழல் வெப்பநிலை சுமார் 25 முதல் 30 பாகை செல்சியசு. இதனை ‘அறை வெப்பநிலை’ (room temperature) என்போம்.)
சுற்றுச்சூழலைவிட ஒரு பொருளைக் குளிரூட்ட வேண்டுமென்றால் நாம் ‘வேலை’ செய்ய வேண்டும் (இயக்க ஆற்றலை பயன்படுத்த வேண்டும்!)
ஒரு குளிரூட்டியில் நான்கு அடிப்படை கருவிகள் / அமைப்புகள் இருக்கும்.
அழுத்தி (Compressor)
ஒடுக்கி (Condenser)
விரிவாக்கி (Expander)
ஆவியாக்கி (Evaporator)
இவற்றின் ஊடாக ஒரு குளிர்பதனப் பொருள் (refrigerant) சுழற்சி முறையில் பாயும்.
குளிர்பதனப் பொருளின் கொதிநிலை (boiling point) மிகக் குறைந்ததாக இருக்கும் (0 பாகை செல்சியசிற்கும் குறைவு!)
அது ‘அழுத்தி’யினுள் செலுத்தப்பட்டு உயரழுத்தத்துடன் வெளிப்படும், உயரழுத்த ஆவியான அதை ’ஒடுக்கி’யினூடகச் செலுத்துகையில் அது திரவமாக மாறும்.
இந்நிலையில் அது ஒரு பகுதி வெப்பத்தை வெளியேற்றிவிடும் (ஒடுக்கியிலிருந்து வெப்பம் சுற்றுச்சூழலுக்கு வெளியேறும்)
பின்னர், உயரழுத்த திரவமான அதனை ’விரிவாக்கி’யினூடாகச் செலுத்துகையில் அது விரிவடையும், அவ்வாறு விரிவடைகையில் அதன் அழுத்தம் குறையும்,
அழுத்தம் குறைந்த அத்திரவம்
’ஆவியாக்கி’யில் செல்கையில் வெப்பமேற்று வாயுவாகும்.
ஆவியாக்கி குளிரூட்டிப் பெட்டியினுள் இருக்கும் (பொதுவாக இது உறைவறையின் (freezer) பெட்டியாக அமைக்கப்பட்டிருக்கும்!)
இங்குதான், குளிர்பதனப் பொருள் குளிரூட்டி அறையின் வெப்பத்தை ஏற்று ஆவியாகிறது.
ஆக, இந்தச் சுழற்சியில் குளிர்பதனப் பொருள் ஆவியக்கி மூலம் குளிரூட்டிக்குள் இருக்கும் வெப்பத்தை உறிஞ்சி, ஒடுக்கியின் மூலம் அதனை சுற்றுச்சூழலில் வெளியேற்றுகிறது.
இச்சுழற்சி தொடர்ந்து நிகழ நிகழ குளிரூட்டியினுள் இருக்கும் வெப்பம் மெல்ல குறைந்து கொண்டே வரும். (ஆனால் இதற்கு ஒரு எல்லை இருக்கிறது, ஒரு கட்டத்தில் குளிரூட்டியின் உட்பக்க வெப்பம் குளிர்பதனப் பொருளின் ஆவியாதல் வெப்பத்தைக் காட்டிலும் அதிகமாக குறைவாக இருக்கும், அப்போது குளிர்பதனப் பொருளால் மேற்கொண்டு வெப்பத்தை உறிஞ்ச இயலாத நிலை ஏற்படும், அதற்குக் கீழ் நம்மால் குளிரூட்ட இயலாது!)
இப்படத்தில் குளிரூட்டு உறுப்புகள் குளிரூட்டுப் பெட்டியில் (பொதுவாக) எங்கே அமைந்திருக்கும் என்று தோராயமாகக் காட்டியுள்ளேன்.
அழுத்தி என்பது கீழே இருக்கும். இதனோடு ஒரு விசைப்பொறி (motor) இணைக்கப்பட்டிருக்கும். குளிரூட்டி இயங்குகையில் நமக்குக் கேட்கும் ஒலி இதிலிருந்துதான் வருகிறது.
விரிவாக்கி என்பது ஒரு தனி கருவி அல்ல, அது ஒரு மிக நுண்ணிய புழை கொண்ட குழாய் அவ்வளவே, அந்த நுண்டுளை வழியாக வாயு வெளியேறுகையில் அழுத்தம் குறையும்.
ஒடுக்கி பெட்டியின் பின்புறம் இருக்கும். இதிலிருந்து வெப்பம் வெளியேறும். (எனவேதான், ஒரு குளிரூட்டியை ஒரு மூடிய அறைக்குள் திறந்த நிலையில் வைத்து இயக்கினால் அறை குளிராகாது மேலும் வெப்பமேறும்!)
இதே அடிப்படையில்தான் காற்பதனி/ குளிர்பதனியும் (Airconditioner, A/c) இயங்குகிறது. அதிலும் இதே உறுப்புகள் இருக்கும்.
ஆவியாக்கி அறைக்குள் இருக்கும். மற்ற பாகங்கள் தனிப்படுத்தப்பட்டு அறைக்கு வெளியே இருக்கும்.
அறைக்குள் இருக்கும் காற்று ஆவியாக்கியில் பட்டு குளிராகும். (ஆவியாக்கிக்குள் வரும் குளிர்பதனப் பொருள் அறைக்காற்றின் வெப்பத்தை ஏற்றுக்கொண்டு, ஒடுக்கி மூலம் அறைக்கு வெளியேவிடும்.)
இதில் கவனிக்க வேண்டியது, அறைக்காற்றின் வெப்பம் மட்டுமே வெளியேற்றப்படுகிறது, அறைக் காற்றே அல்ல! (அதாவது, குளிர்பதனம் செய்யப்பட்ட அறையில் இருக்கும் காற்றே மீண்டும் மீண்டும் அவ்வறைக்குள் செலுத்தப்படும். உயிர்வளியின் அளவு குறையாமல் இருக்க வெளிக்காற்றைச் சற்று கலக்கும் படி அமைத்திருப்பர். மேலும், சரியான காற்றுச் சுழற்சிகளையும் அறையில் ஏற்படுத்தியிருத்தல் தேவை!)
வெப்பச் சுழற்சி மட்டுமின்ற மின், காந்தம் என்று வேறு பல முறைகளிலும் குளிரூட்டலாம். அறிவியல் சோதனைகளில் தேவைப்படும் மிக தாழ் வெப்பநிலைகளை உருவாக்க காந்தப் புல மாற்றங்களால் ஏற்படும் குளிர்வு கைக்கொள்ளப்படுகிறது.
No comments:
Post a Comment