ScienceWaliKahani

ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ, ಸಂಚಿಕೆ 4

ಬೆಟ್ಟದಲ್ಲಿ ರಾಜ್ಮಾ ಯಾಕೆ ಬೇಯಲಿಲ್ಲ? ಕುದಿಬಿಂದು ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದ ವಿಜ್ಞಾನ

  • 9ನೇ ತರಗತಿ
  • 11ನೇ ತರಗತಿ ದ್ರವ್ಯದ ಉಷ್ಣ ಗುಣಗಳು
  • 12ನೇ ತರಗತಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ
  • NEET
  • JEE

ಪಿಂಕಿ ಪಾಜಿ ಲೇಹ್‌ನಲ್ಲಿ, ಸಮುದ್ರ ಮಟ್ಟದಿಂದ 3500 ಮೀಟರ್ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಡಾಬಾ ತೆರೆದಿದ್ದರು. ಇಪ್ಪತ್ತು ಹಸಿದ ಬೈಕರ್‌ಗಳು ಅವರ ಫೇಮಸ್ ರಾಜ್ಮಾ ಆರ್ಡರ್ ಮಾಡಿದರು, ಅವರ ಲೀಡರ್ ಅರ್ಧ ಗಂಟೆ ಸಮಯ ಕೊಟ್ಟ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ರಿವ್ಯೂನಲ್ಲಿ "ಡಾಬಾ ತಣ್ಣಗೆ, ರಾಜ್ಮಾ ಹಸಿ" ಎಂದು ಬರೆಯುತ್ತಿದ್ದ.

ಆದರೆ ಮೂರು ಗಂಟೆ ಕುದಿದರೂ ಕಾಳು ಕಲ್ಲಿನಂತೆ ಗಟ್ಟಿ. ಪಾಜಿ ಸಿಲಿಂಡರ್ ಪೂರ್ತಿ ತೆರೆದರು. ನೀರು ಇನ್ನೂ ಜೋರಾಗಿ ಕುದಿಯಿತು, ಆದರೆ ರಾಜ್ಮಾ ಹಾಗೇ ಇತ್ತು.

ಆಗ ಪಕ್ಕದಲ್ಲಿ ಟೀ ಮಾರುವ, ರಾತ್ರಿ JEE ಗೆ ಓದುವ ತ್ಸೆರಿಂಗ್ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್ ಹಾಕಿದಳು. ನೀರು ಕುದಿಯುತ್ತಿತ್ತು, ಆದರೆ ತಾಪಮಾನ ಬರೀ 88 °C.

1. ನೀರು ಯಾವಾಗ ಕುದಿಯುತ್ತದೆ?

ನೀರಿನ ಒಳಗೇ ಆವಿಯ ಗುಳ್ಳೆಗಳು ಹುಟ್ಟಲು ಸಾಧ್ಯವಾದಾಗ ನೀರು ಕುದಿಯುತ್ತದೆ. ನೀರಿನ ಆವಿ ಒತ್ತಡ (vapour pressure), ಅಂದರೆ ಅದರ ಸ್ವಂತ ಆವಿಯ ತಳ್ಳುವಿಕೆ, ಮೇಲಿಂದ ಒತ್ತುವ ಗಾಳಿಯ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಸಮ ಆದಾಗ ಇದು ನಡೆಯುತ್ತದೆ.

ಕುದಿತ: ಆವಿ ಒತ್ತಡ = ಹೊರಗಿನ ಒತ್ತಡ

ಕುದಿಬಿಂದು ಮೇಲಿನ ಒತ್ತಡದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತ

ಸಮುದ್ರ ತೀರದಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಒತ್ತಡ 1 ಅಟ್ಮಾಸ್ಫಿಯರ್, ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಆವಿ ಒತ್ತಡ 100 °C ನಲ್ಲಿ 1 atm ಆಗುತ್ತದೆ. ಅದಕ್ಕೇ "ನೀರು 100 °C ಗೆ ಕುದಿಯುತ್ತದೆ" ಎನ್ನುವುದು ಸಮುದ್ರ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಸರಿ.

ತ್ಸೆರಿಂಗ್‌ಳ ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್: ನೀರು ಕುದಿಯುತ್ತಿದೆ, ಆದರೆ ರೀಡಿಂಗ್ 88 °C ನಲ್ಲಿ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ.
ತ್ಸೆರಿಂಗ್‌ಳ ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್: ನೀರು ಕುದಿಯುತ್ತಿದೆ, ಆದರೆ ರೀಡಿಂಗ್ 88 °C ನಲ್ಲಿ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ.

2. ಬೆಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಕುದಿಬಿಂದು ಯಾಕೆ ಕಡಿಮೆ

ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಹೋದಂತೆ ನಮ್ಮ ಮೇಲೆ ಗಾಳಿ ಕಡಿಮೆ, ಹಾಗಾಗಿ ಗಾಳಿಯ ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆ. ಲೇಹ್‌ನಲ್ಲಿ ಅದು ಸುಮಾರು 0.65 atm, ಸಮುದ್ರ ಮಟ್ಟದ ಸುಮಾರು ಮೂರನೇ ಎರಡು ಭಾಗ. ನೀರಿನ ಆವಿ ಒತ್ತಡ ಈ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲೇ ತಲುಪುತ್ತದೆ.

ಆವಿ ಮೇಲಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಗಾಳಿ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಒತ್ತುತ್ತದೆ: ಲೇಹ್‌ನಲ್ಲಿ ಗಾಳಿ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತುತ್ತದೆ, ಹಾಗಾಗಿ ನೀರು ಬೇಗ ಕುದಿಯುತ್ತದೆ.
ಆವಿ ಮೇಲಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಗಾಳಿ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಒತ್ತುತ್ತದೆ: ಲೇಹ್‌ನಲ್ಲಿ ಗಾಳಿ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತುತ್ತದೆ, ಹಾಗಾಗಿ ನೀರು ಬೇಗ ಕುದಿಯುತ್ತದೆ.

ಉಪಯುಕ್ತ ಸುಲಭ ನಿಯಮ: ಪ್ರತಿ 300 ಮೀಟರ್ ಮೇಲೆ ಹೋದರೆ ಕುದಿಬಿಂದು ಸುಮಾರು 1 °C ಕಡಿಮೆ.

3500 ÷ 300 ≈ 12 → 100 − 12 = 88 °C

ತ್ಸೆರಿಂಗ್ ಅಳೆದ ಅದೇ 88 °C

ಸ್ಥಳ ಎತ್ತರ ಗಾಳಿಯ ಒತ್ತಡ ನೀರು ಕುದಿಯುವುದು
ಮಂಗಳೂರು ಸಮುದ್ರ ಮಟ್ಟ 1 atm 100 °C
ಶಿಮ್ಲಾ 2200 m ≈ 0.77 atm ≈ 93 °C
ಲೇಹ್ 3500 m ≈ 0.65 atm ≈ 88 °C
ಎವರೆಸ್ಟ್ ತುದಿ 8849 m ≈ 0.33 atm ≈ 70 °C

3. ದೊಡ್ಡ ಬೆಂಕಿ ಯಾಕೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡಲ್ಲ

ನೀರು ಕುದಿಯಲು ಶುರುವಾದ ಮೇಲೆ ಅದರ ತಾಪಮಾನ ಏರುವುದು ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ದೊಡ್ಡ ಬೆಂಕಿಯ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿ ಎಲ್ಲಾ ನೀರನ್ನು ಆವಿ ಮಾಡಲು ಹೋಗುತ್ತದೆ (ಬಾಷ್ಪೀಕರಣದ ಗುಪ್ತ ಉಷ್ಣ, ಪ್ರತಿ ಗ್ರಾಂಗೆ ಸುಮಾರು 2260 J), ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಅಲ್ಲ.

ಹಾಗಾಗಿ ಪಾಜಿ ಎಷ್ಟು ಗ್ಯಾಸ್ ಸುಟ್ಟರೂ ರಾಜ್ಮಾ 88 °C ನಲ್ಲೇ ಇತ್ತು, ಮತ್ತು 88 °C ನಲ್ಲಿ ಕಾಳು ತುಂಬಾ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಬೇಯುತ್ತದೆ.

4. ಪ್ರೆಶರ್ ಕುಕ್ಕರ್: ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಿಸಿ, ಕುದಿಬಿಂದು ಹೆಚ್ಚಿಸಿ

ಪ್ರೆಶರ್ ಕುಕ್ಕರ್ ಆವಿಯನ್ನು ಒಳಗೇ ಹಿಡಿದಿಡುತ್ತದೆ. ಒಳಗಿನ ಒತ್ತಡ ಹೊರಗಿನ ಗಾಳಿಗಿಂತ ಸುಮಾರು 1 atm ಹೆಚ್ಚು ಆದಾಗ ಮಾತ್ರ ಸೀಟಿಯ ತೂಕ ಆವಿಯನ್ನು ಹೊರಗೆ ಬಿಡುತ್ತದೆ.

ಕುಕ್ಕರ್ ಆವಿಯನ್ನು ಹಿಡಿದಿಡುತ್ತದೆ: ಒಳಗೆ ಸುಮಾರು 0.65 + 1 ≈ 1.65 atm, ಹಾಗಾಗಿ ನೀರು ಸುಮಾರು 115 °C ಗೆ ಕುದಿಯುತ್ತದೆ.
ಕುಕ್ಕರ್ ಆವಿಯನ್ನು ಹಿಡಿದಿಡುತ್ತದೆ: ಒಳಗೆ ಸುಮಾರು 0.65 + 1 ≈ 1.65 atm, ಹಾಗಾಗಿ ನೀರು ಸುಮಾರು 115 °C ಗೆ ಕುದಿಯುತ್ತದೆ.

0.65 atm + 1 atm ≈ 1.65 atm → ಕುದಿತ ≈ 115 °C

ಸಮುದ್ರ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಇದೇ ಕುಕ್ಕರ್ ಸುಮಾರು 2 atm ಮತ್ತು 120 °C

ಎಷ್ಟು ವೇಗ? 10 °C ನಿಯಮ

ಅಡುಗೆಯೂ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ: ಪಿಷ್ಟ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ಒಡೆಯುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ನಿಯಮ (NCERT 12ನೇ ತರಗತಿ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ): ಪ್ರತಿ 10 °C ಏರಿಕೆಗೆ ಕ್ರಿಯೆಯ ದರ ಸುಮಾರು ಡಬಲ್.

115 − 88 ≈ 27 °C ≈ 10 °C ನ 2.7 ಹಂತ → 2^2.7 ≈ 6.5 ಪಟ್ಟು ವೇಗ

3 ಗಂಟೆ ÷ 6.5 ≈ 28 ನಿಮಿಷ

ಅದಕ್ಕೇ ಕುಕ್ಕರ್ ಸುಮಾರು 25 ನಿಮಿಷದಲ್ಲಿ ಸೀಟಿ ಹೊಡೆಯಿತು, ರಾಜ್ಮಾ "ಬೆಣ್ಣೆಯಷ್ಟು" ಮೆತ್ತಗಾಯಿತು.

5. ಅಭ್ಯಾಸ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

9ನೇ ತರಗತಿ

ಚೆನ್ನೈನಲ್ಲಿ ನೀರು 100 °C ಗೆ ಕುದಿಯುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಲೇಹ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ. ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣ: (a) ಕಡಿಮೆ ಆಮ್ಲಜನಕ (b) ಕಡಿಮೆ ಗಾಳಿಯ ಒತ್ತಡ (c) ತಣ್ಣನೆಯ ಹವಾಮಾನ (d) ಗಡಸು ನೀರು

ಉತ್ತರ ನೋಡಿ **(b) ಕಡಿಮೆ ಗಾಳಿಯ ಒತ್ತಡ.** ಆವಿ ಒತ್ತಡ ಹೊರಗಿನ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಸಮವಾದಾಗ ಕುದಿತ ಆಗುತ್ತದೆ; ಹೊರಗಿನ ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದರೆ ಅದು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲೇ ಆಗುತ್ತದೆ.

9–11ನೇ ತರಗತಿ

ಒಲೆಯ ಮೇಲೆ ನೀರು ಕುದಿಯುತ್ತಿರುವಾಗ ಬೆಂಕಿ ಡಬಲ್ ಮಾಡಿದರೆ ನೀರಿನ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಏನಾಗುತ್ತದೆ?

ಉತ್ತರ ನೋಡಿ ಅದು ಹಾಗೇ ಇರುತ್ತದೆ (ಕುದಿಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ). ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಉಷ್ಣ ಗುಪ್ತ ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ನೀರನ್ನು ಆವಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ನೀರು ಬೇಗ ಖಾಲಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಅಷ್ಟೇ.

11ನೇ ತರಗತಿ

"ಪ್ರತಿ 300 m ಗೆ ಸುಮಾರು 1 °C ಕಡಿಮೆ" ನಿಯಮ ಬಳಸಿ, 2400 m ಎತ್ತರದ ಗಿರಿಧಾಮದಲ್ಲಿ ಕುದಿಬಿಂದು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಿ.

ಉತ್ತರ ನೋಡಿ 2400 ÷ 300 = 8, ಹಾಗಾಗಿ ಸುಮಾರು **100 − 8 = 92 °C**.

NEET / JEE

ಒಂದು ಕ್ರಿಯೆಯ ದರ ಪ್ರತಿ 10 °C ಗೆ ಡಬಲ್ ಆಗುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನ 70 °C ನಿಂದ 100 °C ಆದರೆ ಎಷ್ಟು ಪಟ್ಟು ವೇಗವಾಗುತ್ತದೆ?

ಉತ್ತರ ನೋಡಿ 30 °C = 3 ಹಂತ, ಹಾಗಾಗಿ 2³ = **8 ಪಟ್ಟು** ವೇಗ.

NEET / JEE

ಪ್ರೆಶರ್ ಕುಕ್ಕರ್‌ನಲ್ಲಿ ಆಹಾರ ಯಾಕೆ ಬೇಗ ಬೇಯುತ್ತದೆ?

ಉತ್ತರ ನೋಡಿ ಅದು ನೀರಿನ ಮೇಲಿನ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಕುದಿಬಿಂದು ಏರುತ್ತದೆ (ಸಮುದ್ರ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 120 °C). ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅಡುಗೆಯ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ತುಂಬಾ ವೇಗವಾಗುತ್ತವೆ.

JEE

ನೀರಿನ ಬಾಷ್ಪೀಕರಣ ಗುಪ್ತ ಉಷ್ಣ ಸುಮಾರು 2260 J/g. ಈಗಾಗಲೇ ಕುದಿಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿರುವ 500 g ನೀರನ್ನು ಪೂರ್ತಿ ಆವಿ ಮಾಡಲು ಎಷ್ಟು ಉಷ್ಣ ಬೇಕು?

ಉತ್ತರ ನೋಡಿ Q = mL = 500 × 2260 = **11,30,000 J ≈ 1.13 MJ**. ಇದರಲ್ಲಿ ಯಾವುದೂ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದಿಲ್ಲ.

6. ವೀಡಿಯೊದ ಕ್ವಿಜ್

ಮೌಂಟ್ ಎವರೆಸ್ಟ್ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ನೀರು ಎಷ್ಟು ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಕುದಿಯುತ್ತದೆ?

ನೆನಪಿಡಿ

  • ಆವಿ ಒತ್ತಡ = ಹೊರಗಿನ ಒತ್ತಡ ಆದಾಗ ನೀರು ಕುದಿಯುತ್ತದೆ.
  • ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡ, ಕಡಿಮೆ ಕುದಿಬಿಂದು: ಪ್ರತಿ 300 m ಗೆ ಸುಮಾರು −1 °C; ಲೇಹ್ ≈ 88 °C, ಎವರೆಸ್ಟ್ ≈ 70 °C.
  • ಕುದಿಯುವಾಗ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಉಷ್ಣ ಗುಪ್ತ ಉಷ್ಣ ಆಗುತ್ತದೆ; ತಾಪಮಾನ ಏರಲ್ಲ.
  • ಪ್ರೆಶರ್ ಕುಕ್ಕರ್ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಿಸಿ ಕುದಿಬಿಂದು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ (ಸಮುದ್ರ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ≈ 120 °C).
  • ಸುಲಭ ನಿಯಮ: ಕ್ರಿಯೆಯ ದರ ಪ್ರತಿ 10 °C ಗೆ ಸುಮಾರು ಡಬಲ್.

ಪಠ್ಯಕ್ರಮ: NCERT 9ನೇ ತರಗತಿ ವಿಜ್ಞಾನ, ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಲಿನ ದ್ರವ್ಯ; NCERT 11ನೇ ತರಗತಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ, ದ್ರವ್ಯದ ಉಷ್ಣ ಗುಣಗಳು; NCERT 12ನೇ ತರಗತಿ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ.