पाण्याचे उत्कलन

"उकळत्या पाण्यात पाणी उकळता येईल काय?"
"म्हणजे कसे?"
"समजा, एका ४ लिटर मापाच्या पातेल्यात ३ लिटर पाणी आहे. पातेले गॅसशेगडीवर ठेवले आहे. गॅसची ज्योत पेटलेली आहे. पातेल्यातील पाणी उकळत आहे."
"उकळत आहे ना? मग झाले तर. आणखी काय उकळायचे आहे?"
"अर्धा लिटर मापाचे एक उभंटे पातेले आहे. त्यात ३०० मिली. पाणी आहे."
"बरं पुढे?"
"हे लहान पातेले पकडीने गच्च पकडले आणि त्या उकळत्या पाण्यात असे उभे धरले की लहान पातेल्याचा खालचा काही भाग उकळत्या पाण्यात बुडला आहे. मात्र हे पाणी त्या पाण्यात मिसळत नाहे. तसेच दोन पातेली एकमेकांना कुठेही स्पर्श करीत नाहीत."
"आले लक्षात. तुमचा प्रश्न काय आहे?"
" पुरेसा वेळ दिल्यास लहान पातेल्यातील पाणी उकळू लागेल काय?"
" उकळत्या पाण्याचे तापमान १०० अंश सिंटिग्रेड मानता येईल ना?"
"हो. अगदी."
"पुरेसा वेळ दिल्यावर लहान पातेल्यातील पाण्याचे तापमान १०० अंश सेंटिग्रेड होईल ना? पाण्याचा उत्कलन बिंदू तेवढाच आहे ना?"
"हो. निश्चित."
"म्हणजेच लहान पातेल्यातील पाणी उकळू लागेल."
"नाही उकळणार."
"अरेच्चा! का नाही?"
" विचार करा."
................................................................................................................
लहान पातेल्यातील पाणी उकळणार नाही. त्याचे कारण काय?

मूळस्रोतः फिजिक्स फॉर एंटरटेनमेंट...ले. या. पेरिलमन
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

लेखनविषय: दुवे:

Comments

या पेरेलमान काय मस्त लिहितात

कल्पक गमतीदार रीतीने भौतिकीची तत्त्वे विशद करणे, प्रसिद्ध साहित्यकृतींचे रंजक दाखले देणे, यात "या पेरेलमान" यांची जोड नाही.
हा जिंदादिल बहुश्रुत माणूस आपल्या ओळखीचा आहे, आपण फक्त त्याला अजून प्रत्यक्ष भेटलो नाही असे त्याचे लेखन वाचताना वाटायचे.
यांना दुसर्‍या महायुद्धात लेनिनग्राडच्या वेढ्यात उपासमारीने मरण आले हे पुढे वाचण्यात आले - आपल्या कुटुंबातल्या कोण्या व्यक्तीचे हाल झाल्यासारखे हळहळायला झाले. स्वतःलाच चुचकारायला मी कल्पना करतो की त्या हालाखीतसुद्धा त्याने स्वतःला, आजूबाजूच्यांना हसतमुखपणे धीर दिला असेल.
पेरेलमान जगते तर त्यांच्या प्रखर तेजाने आपण गुणग्राहक चाहते अधिकाधिक उजळून निघालो असतो. वाचन झाल्यानंतर त्यांच्या पुस्तकांइतपत आपलेही ज्ञान झाल्यावर आपल्याला आणखी सुधारता येत नाही. तर्कक्रीडेच्या भरार्‍या मारण्यासाठीची एक गर्भित उर्जा लागते. आता ती अतिरिक्त उर्जा आपण पामर कसे मिळवणार?
टग्या यांच्या खाली दिलेल्या गर्भित सूचनेनुसार रूपक अधिक वाढवले.

सुप्त उष्णता

श्री. टग्या यांनी लिहिल्यानंतर आणखी काही लिहिण्याची गरज उरलेली नाही. छोट्या उभट भांड्यातल्या पाण्याचे तापमान १०० अंश सेल्सियस पर्य़ंत पोचेल, पण त्या पाण्याला जो पर्यंत प्रतिग्रॅम ५३९.५५ कॅलरी इतकी उष्णता मिळणार नाही तो पर्यंत छोट्या भांड्यातले पाणी दिलेल्या परिस्थितीत उकळणे शक्य नाही.
उष्णतेची देवाणघेवाण होसाठी दोन वस्तूंच्या तापमानात जास्त-ते-कमी असा फरक असलाच पाहिजे हे मात्र तितकेसे खरे नसावे. मातीच्या माठातले पाणी गार होत जाते त्यावेळी आतील पाण्यातली उष्णता बाहेर झिरपलेल्या अधिक तापमानाच्या जलबिंदूंकडे जाते आणि त्यांच्या बाष्पीभवनाला खर्च होते. खरे तर बाहेरील उष्णतेमुळे आतील पाणी गरम व्हायला पाहिजे. --वाचक्‍नवी

माठ

माठातील पाणी थंड का होते हे न उलगडलेल्या कोड्यातील एक आहे असे ऐकून आहे.

उष्णतेच्या स्थानांतरणासाठी तापमानातील फरकाप्रणाचे (व बरोबरच), क्षेत्रफळ (ज्यातून उष्णतेची देवाणघेवाण होऊ शकेल) देखील महत्वाचे आहे असे शिकल्याचे आठवत (कप/बशी).

इथे माठातील छिद्रांत तयार होणार्‍या पाण्याच्या थेंबांच्या कमी आकाराच्या व तुलनेने अधिक आकारमानाच संबंध असावा असे वाटते.

(माठ) तो.

तापगतिशास्त्राचा दुसरा नियम

ज्या प्रमाणात बाष्पीभवनाने विश्वातली एंट्रोपी (विस्कळितता) वाढते त्याचा तापमानाच्या दृष्टीने कुठेतरी हिशोब लावावा लागतो, ते उर्वरित पाणी थंड होऊन लागतो.

उत्कलनः संवाद पुढे चालू

मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
"..... यावर मी विचार करीत होतो. पण आपले एक सदस्य श्री. टग्या यांनी मला सगळे समजावून सांगितले. "
" ते तुम्हाला समजले का?"
"हो. त्यांच्या गुप्त उष्णता (लेटंट हीट) या दोन शब्दांमुळे डो़क्यात लख्ख प्रकाश पडला आणि सगळे समजलेच. लेटंट हीट साठी 'अप्रकट उष्णता, अनुद्भूत उष्णता' असे शब्द ऐकले आहेत. "
"या उत्कलनाच्या संदर्भात आणखी एक प्रश्न सुचला. तो विचारतो."
"विचारा,विचारा. आता मला मुळीच चिंता नाही. माझे मित्र टग्या मला उत्तर सांगतील."
" अरे वा! ते तुमचे मित्रवर्य झाले का? छान. आता प्रश्न ऐका. सुनीता विल्यम्स यानातून पृथ्विप्रदक्षिणा करीत होती. तेव्हा समजा, म्हणजे आपलं समजा हं, तिने गॅस शेगडीवर अथवा विजेच्या शेगडीवर चहा साठी आधण ठेवले असते तर ते पाणी उकळता उकळले नसते. आधण यायला खूप म्हणजे खूपच वेळ लागला असता. याचे कारण काय?"

अंडी

एव्हरेस्टवर उकडलेली अंडी न मिळण्याचे कारण व वरील प्रश्नाचे उत्तर एकच असावे.

नाही, येथे गुरुत्वाकर्षणाशी संबंध आहे

येथे हवेच्या दाबाशी संबंध नसून गुरुत्वाकर्षणाशी आहे. गरम पाणी हलके असते, गुरुत्वाकर्षणाचा परिणाम होत असल्यास शेगडीपासून दूर जाते. आणि वरील थंड पाण्यास खाली येऊन, उष्णतेशी संपर्क साधण्याची संधी मिळते.
सुनिता विल्यम्स यांचे पाणी (थंडच) उतू जाईल. सांडलवंड टाळण्यासाठी त्यांनी ते उकळायचा प्रयत्न करू नये.

यानातील जलोत्कलन

मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
या संदर्भात श्री. धनंजय लिहितात "येथे हवेच्या दाबाचा संबंध नसून गुरुत्वाकर्षणाचा संबंध आहे." ते योग्यच आहे.
श्री.टग्या म्हणतात" .... यापैकी काही उष्णता कशीही करून भांड्यापर्यंत पोहोचलीच, तर फक्त विस्तवानजीकचे पाणी तापेल, आणि (गुरुत्वाकर्षणाभावी ) कन्व्हेक्शन (अभिसरण ) नसल्यामुळे, उरलेले पाणी तापणे हे मुख्यत्वेकरून वहनावर अवलंबून राहील, ज्याला (पाणी हा त्यामानाने तितकासा चांगला वाहक नसल्यामुळे) आणखीच जास्त वेळ लागेल, त्यामुळे विस्तवाच्या नजीकचे पाणी उकळले तरी उर्वरित पाणी बराच काळ उकळणार नाही, हे सर्व मान्य...."
मुळात हा प्रश्न देताना माझ्या मनात हेच उत्तर होते. श्री. टग्या यांनी ते अधिक विस्तृतपणे आणि प्रभावीपणे मांडले आहे.त्यांना मनःपूर्वक धन्यवाद!

अवघड

प्रश्न अवघड आहे, कारण उकळण्याची क्रिया नेमकी कशी होते हे पूर्णपणे समजलेले नाही. अवकाशात कन्वेक्शन काम करणार नाही, तसेच बुडबुडेही 'वर' जाणार नाहीत. नासाच्या शास्त्रज्ञांनी हा प्रयोग अवकाशात केला. यासाठी त्यांनी पाणी न वापरता फ्रेऑन वापरले. हे बंद भाड्यात केले होते, नाहीतर भांड्यात द्र्व रहाणे अशक्य. यात असे दिसले की सर्व बुडबुडे एकत्र होउन त्यांचा एक मोठा बुडबुडा तयार होतो (चित्रफीत).

अधिक माहिती इथे सापडेल.

----
L'enfer, c'est les autres -- Jean-Paul Sartre

सर्वस्वी नवीन

मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
श्री राजेन्द्र यांनी कमाल केली. त्यांनी दिलेली माहिती मला सर्वस्वी नवीन आहे. यानातील जलोत्कलनाचा हा प्रश्न इतका गुंतागुंतीचा असेल याची कल्पना नव्हती.गुरुत्वाकर्षण नसल्यामुळे अभिसरण होणार नाही. त्यामुळे उत्कलनाला खूपच वेळ लागेल एवढेच वाटत होते. श्री. राजेन्द्र यांनी सांगोपांग अशा अधिकृत माहितीचा संदर्भ दिला. ती सर्व माहिती वाचली. श्री. राजेन्द्र यांना शतशः धन्यवाद.

 
^ वर