நீர்மம்

நீர்மம் (Lliquid) என்பது கிட்டத்தட்ட அமுக்கவியலாத ஒரு பாய்பொருள் ஆகும். பாயம், திரவம் என்ற பெயர்களாலும் நீர்மம் அழைக்கப்படுகிறது. நீர்மம் தான் கொண்டுள்ள கொள்கலனின் வடிவத்தை ஏற்கிறது. நீர்மத்தின் கன அளவு அதன் அழுத்தத்தைப் பொறுத்து மாறாமல் நிலையாய் இருக்கும். நீர், எண்ணெய், உருகிய மாழை (உலோகம்), பழச்சாறு போன்றவை நீர்மப் பொருள்கள் ஆகும். இயற்கையில் காணப்படும் நான்கு பருப்பொருள்களில் நீர்மமும் ஒன்றாகும். திண்மம், வளிமம், பிளாசுமா என்பன மற்ற மூன்று பருப்பொருள்களாகும். இவற்றுள், உறுதியாய்ச் சொல்லக்கூடிய கன அளவு இருப்பினும் நிலையான வடிவம் இல்லாதது நீர்மம் மட்டுமே. மூலக்கூற்று இடைவிசையால் பிணைக்கப்பட்ட, அணுக்கள் போன்ற, பருப்பொருளின் சிறிய அதிர்வுறும் துகள்களால் ஆனது நீர்மம். தண்ணீர் மட்டுமே பூமியில் கிடைக்கக்கூடிய பொதுவான நீர்மம் ஆகும். ஒரு வளிமத்தைப் போல நீர்மத்தால் பாயமுடியும். ஆனால், கொள்கலத்தின் வடிவத்தை மட்டுமே இதனால் ஏற்க முடியும். பெரும்பாலான நீர்மங்கள் அமுக்கப்படுவதை எதிர்க்கின்றன என்றாலும் சிலவற்றை அமுக்க முடியும். வாயுவைப் போல நீர்மம் கொள்கலத்திலுள்ள இடம் முழுக்க விரவாமல் இருக்கும். அதோடு, நிலையான அடர்த்தியையும் பெற்றிருக்கும். பரப்பு இழுவிசை என்ற தனித்துவப் பங்கு நீர்ம நிலைக்கே உரியதாகும். ஈரமாக்கும் பண்பும் நீர்மங்களுக்கு மட்டுமே உண்டு.

ஒரு நீர்மத்தின் அடர்த்தியானது பொதுவாகத் திண்மத்தின் அடர்த்திக்கு நெருக்கமாகவும், வாயுவின் அடர்த்தியைவிட அதிகமாகவும் காணப்படுகிறது. எனவே நீர்மம், திண்மம் இரண்டும் சுருங்கிய பொருளாகக் கருதப்படுகிறது. மறுபுறம் நீர்மங்களும் வாயுக்களும் பாயும் திறன் கொண்டிருப்பதால் இவ்விரண்டையும் பாய்மங்கள் என்கிறோம். புவியில் தண்ணீர் ஏராளமாக இருக்கிறது என்றாலும், பிரபஞ்சத்தில் அறியப்பட்டுள்ளவரை பருப்பொருளின் இந்தநிலை உண்மையில் குறைந்ததாக உள்ளது. ஏனெனில், நீர்மங்களாக இருப்பதற்கு ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய வெப்பநிலையும் / அழுத்த அளவீடும் தேவைப்படுகிறது. பிரபஞ்சத்தில் மிகவும் அதிகமான பருப்பொருளாக வளிமம் சிறிதளவு திண்மங்களின் சுவடுகளுடன் காணப்படுகிறது. நட்சத்திரங்கள் உள்ளேயும் நட்சத்திரங்களுக்கிடையேயான மேகங்களிலும் அல்லது பிளாசுமா வடிவத்தில் பருப்பொருளின் இவ்வாயு வடிவம் நிரம்பியுள்ளது.

அறிமுகம்

திடப் பொருள், நீர்மப் பொருள், வாயுப் பொருள், பிளாசுமாப் பொருள் என்பன இயற்கையில் காணப்படும் முதன்மையான அடிப்படைப் பருப்பொருட்களாகும். நீர்மம் ஒரு பாய்பொருளாகும் திடப்பொருள்களைப் போலில்லாமல் நீர்மத்தில் உள்ள மூலக்கூறுகள் சுதந்திரத்துடன் நகரும் வல்லமை பெற்றுள்ளன. திண்மத்திலுள்ள மூலக்கூறுகள் வலிமையாகப் பிணைக்கப்பட்டிருப்பதைப் போல் நீர்மத்தில் பிணைக்கப்படவில்லை. நீர்மத்தில் உள்ள பிணைப்பு தற்காலிகமானதேயாகும். இதனால்தான் திண்மம் அசைவற்று திண்மையுடனும் நீர்மம் பாயும் தன்மையும் பெற்றுள்ளன.

ஒரு நீர்மம், வாயுவைப் போலவே பாய்மத்தின் பண்புகளைக் காட்டுகிறது. பாயும் பண்பை பெற்றுள்ள ஒரு நீர்மம் அது இருக்கும் கொள்கலனின் வடிவத்தை ஏற்கிறது. ஒரு மூடப்பட்ட கொள்கலனில் நீர்மம் வைக்கப்பட்டால் கொள்கலனின் சுவர்கள் மீது அனைத்து திசைகளிலும் சமமாக அழுத்தத்தைச் செலுத்துகிறது. ஓர் உறைக்குள் வைக்கப்படும் நீர்மத்தை எந்த வடிவத்திற்கு வேண்டுமானாலும் அமுக்க முடியும். வாயுக்களைப் போல ஒரு நீர்மம் மற்றொரு நீர்மத்துடன் உடனடியாக எப்பொழுதும் ஒன்றாகக் கலப்பதில்லை. கொள்கலனில் உள்ள வெற்றிடத்தில் நிரம்புவதுமில்லை. தனக்காக ஒரு மேற்பரப்பை உருவாக்கிக் கொள்ளும் அதிக அழுத்த நிலை தவிர நீர்மம் அமுக்கத்திற்கு உட்படுவதில்லை. இத்தகைய பண்புகள் நீர்மங்களை நீரியல் கருவிகளில் பயன்படுத்த பொருத்தமாக உள்ளன.

நீர்மத்தின் துகள்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று உறுதியாக ஆனால் திண்மையின்றி கட்டுண்டுள்ளன. இவை சுதந்திரமாக ஒன்றைச் சுற்றி ஒன்று நகர்வதால் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட துகள் இயக்கத்தைப் பெறுகின்றன. நீர்மத்தின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது அதன் மூலக்கூறுகளின் அதிர்வுகளும் அதிகரிக்கின்றன இதனால் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயுள்ள தூரமும், அதிகரிக்கிறது. நீர்மத்தின் வெப்பநிலை அதன் கொதிநிலைப் புள்ளியை அடையும் போது, மூலக்கூறுகளை நெருக்கமாகப் பிணைத்துள்ள ஓரினக்கவர்ச்சி விசை உடைகிறது. மேலும் அதிகமாக வெப்பப்படுத்துகையில் நீர்மப்பொருள் தன் நீர்ம நிலையை மாற்றிக் கொண்டு வளிம நிலைக்குச் செல்கிறது. வெப்பநிலை குறையும்போது மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான இடைவெளியும் குறைகிறது. நீர்மத்தின் வெப்பநிலை அதன் உறைநிலைக்குச் செல்லும்போது மூலக்கூறுகள் ஒரு குறிப்பிட்ட சிறப்பு அமைப்பில் நெருக்கப்படுகின்றன. மேலும் குளிரூட்டும்போது ஏற்படும் படிகமாதல் எனப்படும் இந்நிகழ்வால் மூலக்கூறுகள் அதிகத் திண்மையை அடைகின்றன. நீர்மம் தன்னுடைய திண்ம நிலையிலிருந்து மாற்றமடைந்து திண்ம நிலைக்கு மாறுகிறது.

உதாரணங்கள்

பாதரசம் மற்றும் புரோமின் தனிமங்கள் மட்டுமே சாதாரண வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்த சூழ்நிலையில் நிலையான நீர்மங்களாக உள்ளன. பிரான்சியம், சீசியம், காலியம், ருபீடியம் போன்ற மேலும் நான்கு தனிமங்கள் அறை வெப்பநிலைக்கு சற்று அதிகமான உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளன ^[1] சோடியம்பொட்டாசியம் உலோகக்கலவை (NaK), காலின்சுடன் எனப்படும் உருகும் உலோகக்கலவை மற்றும் சில பாதரச உலோகக்கலவைகள் உள்ளிட்டவை அறைவெப்பநிலையில் நீர்மங்களாக உள்ள சில உலோகக்கலவைகளாகும்.

தண்ணீர், எத்தனால் மற்றும் பல கரிமக் கரைப்பான்கள் போன்ற தூய்மையான பொருட்கள் சாதாரண சூழ்நிலையில் நீர்மங்களாக உள்ளன. நீர்மநிலையில் உள்ள நீர், வேதியியல் மற்றும் உயிரியல் பிரிவுகளுக்கு மிகவும் இன்றியமையாததாகக் கருதப்படுகிரது. மேலும் உயிர் வாழ்கைக்கு தண்ணீர் ஓர் அத்தியாவசியத் தேவை என்றும் நம்பப்படுகிறது.

தண்ணிர், பாறைகுழம்பு, கனிமவேதியல் கரைப்பான்கள், பல அமிலங்கள் உள்ளிட்டவை கனிம நீர்மங்களாகக் கருதப்படுகின்றன.

சாயங்கள், பால், பல வேறுபட்ட பொருட்களின் கலவையான கனிமங்கள், வெளுக்கும் நீர்மங்கள், எண்ணெய்கள், பெட்ரோல், கூழ்மங்கள், தொங்கல்கள், இரத்தம் போன்ற அன்றாட பயன்பாட்டிலுள்ள வீட்டு உபயோகப் பொருட்களும் நீர்மங்களாகக் கருதப்படுகின்றன.

பல வாயுக்களை குளிர்விப்பதன் மூலமாக அவற்றை நீர்மங்களாக மாற்றமுடியும். நீர்ம ஆக்சிசன், நீர்ம நைட்ரசன், நீர்ம ஐதரசன், நீர்ம ஈலியம் போன்றவை இதற்குச் சில உதாரணங்களாகும். வளிமண்டல சூழலில் எல்லா வளிமங்களையும் நீர்மமாக்கமுடியாது. 5.1 வளிமண்டல அழுத்தத்தில் மட்டுமே கார்பனீராக்சைடு வளிமத்தை நீர்மமாக்க முடியும்.

சில பொருட்களை பாரம்பரிய அடிப்படை பருப்பொருட்கள் வகையில் பாகுபடுத்த இயலா நிலையில் உள்ளன. அவை திண்மத்தைப் போல, நீர்மத்தைப் போல பண்புகளைப் பெற்றுள்ளன. நீர்மப்படிகங்கள், உயிரியல் சவ்வுகள் போன்றவை இதற்கு உதாரணங்களாகும்.

பயன்பாடுகள்

உயவுப் பொருட்கள், கரைப்பான்கள், குளிரூட்டிகள் என்று பலவகையான பயன்களை நீர்மங்கள் வழங்குகின்றன. நீரியல் அமைப்புகளில், ஆற்றல் பரிமாற்றத்திற்கும் நீர்மங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நீர்மங்களை உயவுப்பொருளாகப் பயன்படுத்துவது தொடர்பான ஆய்வுகளில் உராய்வியல் கவனம் செலுத்துகிறது. நீர்மக் கூறுகளின் பாகுத்தன்மை மற்றும் பாய்மப் பண்புகளை வெப்ப இயக்க எல்லை வரையிலும் ஆய்வு செய்ய பொருத்தமான உயவுப்பொருளாக எண்ணெய்கள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறிப்பாக இயந்திரங்கள் பற்சக்கரங்கள், உலோக வேலைகள், நீரியல் கருவிகள் போன்றவற்றில் எண்ணெய்கள் சிறந்த உயவுப் பொருட்களாகப் பயன்படுகின்றன.^[2].

பிற நீர்மங்களை அல்லது திண்மங்களைக் கரைக்கும் கரைப்பானாகப் பல நீர்மங்கள் பயன்படுகின்றன. வர்ணங்கள், மேற்பூச்சுகள், மற்றும் பசைகள் உள்ளிட்ட பல்வேறு வகையான பயன்பாடுகளை கரைசல்கள் வழங்குகின்றன. எண்ணெய்ப் பசை, மசகு, இயந்திர பாகங்களில் வடியும் கரி எண்ணெய் முதலியவற்றை தூய்மைப்படுத்த தொழிற்சாலைகளில் நாப்தா மற்றும் அசிட்டோன் போன்ற நீர்மங்கள் பயன்படுகின்றன. உயிரினங்களின் உள்ளே உருவாகும் அல்லது சுரக்கும் அல்லது கழிவாக வெளியேறும் உடல் நீர்மங்களும் நீர்மங்களேயாகும்.

சோப்புகளிலும் அழுக்குநீக்கிகளிலும் பொதுவாக பரப்பியங்கிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆல்ககால் போன்ற கரைப்பான்கள் பெரும்பாலும் நுண்ணுயிர்க் கொல்லிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அழகுசாதனப் பொருட்கள், மைகள், சீரொளி ஊடகத்தில் நீர்மச்சாயம் போன்றவற்றில் இவை காணப்படுகின்றன. தாவர எண்ணெய்களை பிரித்தெடுக்கும் தொழிற்சாலைகளில் நீர்மங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன ^[3].

நீர்மங்கள் வாயுக்களைக்காட்டிலும் அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளன, நீர்மங்களின் பாய்மப்பண்பு திறனால், இயந்திர பாகங்களின் அதீத வெப்பத்தை நீக்குவதற்கு உதவும் பொருத்தமான ஒரு பொருளாக நீர்மம் பயன்படுகிறது. கதிர்வீசுக் கருவி போன்ற வெப்ப பரிமாற்றக் கருவியினால் வெப்பத்தை நீக்கலாம் அல்லது ஆவியாக்கலின் போதும் வெப்பத்தை வெளியேற்றலாம்.^[4]. இயந்திரங்கள் மிகையாக சூடாவதைத் தடுக்க தண்ணீர் அல்லது கிளைக்கால் குளிரூட்டிகளைப் பயன்படுத்துகிறார்கள் ^[5]. அணு உலைகளில் தண்ணீர் அல்லது சோடியம் அல்லது பிசுமத் போன்ற நீர்ம உலோகங்கள் குளிரூட்டிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன ^[6].இராக்கெட்டுகளின் உந்துதல் அறைகளைக் குளிர்விக்க நீர்ம உந்தி படலங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன^[7]. இயந்திரங்களின் உபரி வெப்பத்தை நீக்க தண்ணீர் மற்றும் எண்ணெய்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இயந்திரத்தையும் கருவியையும் அழிவிலிருந்து காப்பாற்றவும் நீர்மங்கள் யன்படுத்தப்படுகின்றன.

வியர்த்தலின் போது வியர்வை ஆவியாக்குவதன் மூலம் மனித உடலில் இருந்து வெப்பம் வெளியேறுகிறது. வெப்பமூட்டும், காற்றோட்டம், மற்றும் காற்று சீரமைப்புத் தொழிற்சாலைகளில் தண்ணிர் போன்ற நீர்மங்கள் வெப்பத்தை ஒரு பகுதியிலிருந்து வேறொரு பகுதிக்கு பரிமாற்ற பயன்படுத்தப்படுகின்றன ^[8].

நீரியல் அமைப்புகளின் பிரதான அங்கமாக நீர்மங்கள் பயன்படுகின்றன. பாசுகல் விதி வழங்கும் நீர்மசக்தியை இவை அனுகூலமாகப் பயன்படுத்திக் கொள்கின்றன. பண்டைய காலந்தொட்டே குழாய்கள் மற்றும் தண்ணீர் சக்கரங்கள் போன்ற கருவிகள் நீர்மங்களின் இயக்கத்தை இயந்திர வேலையாக மாற்றிக் கொள்வது பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. நீரியல் குழாய்களின் வழியாக எண்ணெய்கள் உந்தப்படுகின்றன. இவை இந்த சக்தியை நீரியல் உருளைகளுக்கு மாற்றித் தருகின்றன. மோட்டார் வாகனத் தடைகள் மற்றும் இயந்திரவியல் சக்தி பரிமாற்றங்கள், கனரக கருவிகள், மற்றும் விமானக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் போன்ற பல பயன்பாடுகளில் நீரியல் கருவிகள் பயன்படுகின்றன. பாரங்களைத் தூக்கவும் பஞ்சு போன்றவற்றை அழுத்தவும் பல்வேறு நீரியல் அழுத்திகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

அளவியல் கருவிகளிலும் சில சமயங்களில் நீர்மங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பாதரசம் போன்ற நீர்மங்களின் வெப்ப விரிவுப் பண்பை வெப்பநிலைமானிகள் பயன்படுத்திக் கொள்கின்றன. அழுத்த அளவிகள் நீர்மங்களின் எடையைப் பயன்படுத்தி காற்றழுத்தத்தை அளவிடுகின்றன.

இயந்திரவியல் பண்புகள்

கன அளவு

நீர்மங்களின் அளவுகள் பொதுவாக கன அளவின் அலகுகளாலேயே அளவிடப்படுகின்றன. அனைத்துலக முறை அலகுகள் முறையில் பயன்படுத்தப்படும் கனமீட்டர் (மீ3) மற்றும் இதன் பிரிவுகளான லிட்டர், கன சென்டி மீட்டர், மில்லி லிட்டர் உள்ளிட்ட அலகுகள் இதில் அடங்கும்.

நீர்மத்தின் கன அளவு அதன் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தின் மூலம் நிர்ணயம் செய்யப்படுகிறது. வெப்பப்படுத்தும்போது நீர்மங்கள் பொதுவாக விரிவடைகின்றன. குளிர்விக்கும்போது அவை சுருங்குகின்றன. 0 °செல்சியசு மற்றும் 4 °செல்சியசு வெப்பநிலைகளில் தண்ணீர் மட்டும் இதற்கு விதிவிலக்காகும். வெப்பஇயக்கவியல் மற்றும் பாய்மவிசையியலில், அமுங்குமை என்பது அழுத்த மாற்றத்தால் பாய்மம் அல்லது திண்மத்தின் பருமனளவில் ஏற்படுகின்ற மாற்றத்தின் அளவீடாகும். நீர்மங்கள் சிறிய அளவு அமுங்குமையைக் கொண்டுள்ளன. உதாரணத்திற்கு தண்ணீர் ஓர் அலகு வளிமண்டல அழுத்த அதிகரிப்புக்கு மில்லியனுக்கு 46.4 பகுதிகள் அளவுக்கு அமுங்குமை அடைகிறது ^[9]. 4000 பார் (அளவை) அழுத்தத்தில் அறை வெப்பநிலையில் தண்ணீர் தன் கன அளவில் 11% அளவுக்கு குறைகிறது ^[10].

நீர்மங்கள் அல்லது வளிமப் பொருட்களின், இயக்க வினைப் பண்புகள், தன்மைகள், அவை எப்படி வெவ்வேறு ஊடகங்களூடாக பாய்கின்றன அல்லது கடந்து செல்லுகின்றன மற்றும் அவற்றால் விளையும் பயன்கள் யாவை போன்றவற்றை ஆராய்கின்றன. பாய்ம இயக்கவியல் ஆய்வில் நீர்மங்கள் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதிலும் குறிப்பாக நீர்மங்களின் அமுக்கவியலா பாய்வைப் பற்றிப் படிக்கும் போது இவை முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன.

இந்த அமுக்கவியலா இயல்பு, ஒரு நீர்மத்தை நீரியல் ஆற்றலை கடத்துவதற்கு பொருத்தமானதாக்குகிறது. ஏனெனில் அமுக்கமையால் மிகக் குறைந்த அளவு ஆற்றல் இழப்பே ஏற்படுகிறது^[10]. எனினும், மிக சிறிய அமுக்குமையானது வேறு ஒரு நீரியல் நிகழ்வுக்கு வழிவகுக்கும். தடுக்கிதழ் திடீரென மூடப்படும்போது குழாய்களை அடித்தல் எனப்படும் நீரதிர்வு தோன்றுகிறது. இதனால் தடுக்கிதழில் அழுத்தமிகுதி ஏற்பட்டு ஒலியின் வேகத்திற்கு கீழான வேகத்தில் பின்னோக்கி நகர்கிறது. நீர்மங்களின் அமுக்கவியலா இயல்பினால் வெற்றிடமாதல் என்ற மற்றொரு நிகழ்வு உண்டாகிறது. ஏனெனில் நீர்மங்களிடம் உள்ள சிறிய நெகிழ்வுத்தன்மை காரணமாக அவை உயர் கொந்தளிப்பு ஓட்ட திசையை நோக்கி இழுக்கப்படுகின்றன.

குறைந்த அழுத்தப் பகுதியில் உள்ள ஒரு நீர்மம் ஆவியாகி குமிழ்களாக உருவாகிறது. இவை உயர் அழுத்த பகுதிகளில் நுழையும்போது உடைந்து சிதைகின்றன. உடைந்த குமிழிகள் இருந்த வெற்றிடத்தை இட்டு நிரப்ப அதிக வேகத்தில் நீர்மம் பாய்கின்றது ^[11].

அழுத்தம் மற்றும் மிதத்தல்

ஒரு புவியீர்ப்புத் தளத்தில் நீர்மங்கள் அவை இடம்பெற்றுள்ள கலனின் சுவர்கள் மீதும் அந்நீர்மத்தில் உள்ள பொருளின் மீதும் அழுத்தத்தைச் செலுத்துகின்றன. இவ்வழுத்தம் எல்லா திசைகளிலும் கடத்தப்படுகிறது. மேலும் ஆழத்திற்குச் செல்லசெல்ல இவ்வழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. சீரான புவியீர்ப்புத் தளத்தில் ஒரு நீர்மம் அமைதி நிலையில் உள்ளபோது அது செலுத்தும் அழுத்தம், p ஆகவும் ஆழம் z ஆகவும் உள்ளபோது

p=\rho gz\,

இங்கு,

\rho \,

என்பது நீர்மத்தின் அடர்த்தி யைக் குறிக்கிறது.

g\,

என்பது புவியீர்ப்பு முடுக்கம் ஆகும்.

இவ்வாய்ப்பாட்டில் பாய்ம இடைப்பரப்பின் அழுத்தம் சுழியமாகக் கருதப்படுகிறது. பரப்பு இழுவிசை விளைவுகள் புறக்கணிக்கப்படுகின்றன.

நீர்மங்களில் மூழ்கியுள்ள பொருட்கள் மிதத்தலுக்கு உட்படுகின்றன. பிற பாய்மங்களிலும் மிதத்தல் நிகழ்கிறது என்றாலும் அதிக அடர்த்தி உள்ள நீர்மங்களில் வலிமையாக உள்ளது.

மேற்பரப்புகள்

நீர்மத்தின் கன அளவு கொள்கலனின் கன அளவோடு சரியாகப் பொருந்தவில்லை எனில் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட மேற்பரப்புகளைக் காணமுடியும். நீர்மத்தின் மேற்பரப்பு ஒரு மீள் சவ்வு போல செயல்படுகிறது. பரப்பு இழுவிசை தோன்றும் இடங்களில் சொட்டுகள் மற்றும் குமிழ்கள் உருவாவதை அனுமதிக்கிறது. மேற்பரப்பு அலைகள், மயிர்த்துளைத்தாக்கம், ஈரமாக்கும், மற்றும் இயல்பு மேற்பரப்பில் பதற்றம் மற்ற விளைவுகளாகும். மேற்பரப்பு அலைகள், நுண்குழாய் நுழைவு, ஈரமாக்குதல், சிற்றலைகள் போன்றவை பரப்பு இழுவிசையின் காரணத்தால் உருவாகும் பிற விளைவுகளாகும். ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட நீர்மத்தின் வடிவவியல் புறத்தடைகள் மீநுண்ணிய அளவுகளால் வரையறுக்கப்பட்டுகின்றன. பெரும்பாலான மூலக்கூறுகள் மேற்பரப்பு விளைவுகளால் சிறிதளவு பாதிக்கப்படுகின்றன. இதனால், பேரளவு நீர்மத்தின் மொத்தமான இயற்பியல் பண்புகளிலிருந்து விலகியிருக்கின்றன.

கட்டிலா மேற்பரப்பு

கட்டற்ற மேற்பரப்பு என்பது ஒரு பாய்மத்தின் மேற்பரப்பு இணைத் தகைவு நறுக்கம், சாதாரண பூச்சிய நேர்குத்து நறுக்கம் இடைப்பட்ட எல்லையாகும். உதாரணம்:புவியின் வளிமண்டலத்தில் உள்ள நீர்ம நீர் மற்றும் காற்று போன்றவை.

மட்டம்

நீரின் மட்டம் என்பது போல் நீர்ம மட்டம் என்பது கட்டற்ற மேற்பரப்பில் நீர்மத்தின் உயரம் என்பதுடன் தொடர்புடையது ஆகும். குறிப்பாக இதன் அதிகபட்ச உயரமாகும். மட்ட உணரிகளைக் கொண்டு இவ்வுயரம் அளவிடப்படுகிறது.

பாய்மம்

இப்படத்தில் இரு வெவ்வேறு இயக்கவியல் பிசுக்குமையினை கொண்ட பாய்மங்களின் ஓட்டம் எவ்வாறு வேறுபடுகிறது என்பதனை காணலாம். இடப்பக்கம் உள்ள பாய்மத்திற்கு இயக்கவியல் பிசுக்குமை வலப்பக்கம் உள்ள பாய்மத்தை விட கூடுதல் ஆகும்.

ஒரு பொருள், நறுக்கு விசை தன் மேல் செலுத்தப்படும் பொழுது தொடர்ந்து தன் உரு மாறிக் கொண்டே இருந்தால் அதனை பாய்மம் என்று கொள்ளலாம்.

காற்று, நீர், எண்ணெய், ஆகியவற்றினை பாய்மத்திற்கு எடுத்துக்காட்டாக கொள்ளலாம்.

பாய்ம பண்புகள்

அடர்த்தி, பிசுக்குமை ஆகிய இவை இரண்டும் ஒரு பாய்மம் பாயும் விதத்தை நிர்ணயிக்கும் பண்புகள் ஆகும். இவ்விரு பண்புகளையும் உள்ளடக்கி இயக்கவியல் பிசுக்குமையை சான்றோர்கள் வரையறுத்துள்ளனர். பிசுக்குமையை அடர்த்தியினை கொண்டு வகுத்தால் கிடைப்பது இயக்கவியல் பிசுக்குமை ஆகும். ஒரு பாய்ம ஓட்டத்தினை நிர்ணயிப்பதில் இயக்கவியல் பிசுக்குமை பெரும் பங்காற்றும். ஓரிடத்தில் ஓரே விசைக்கொண்டு ஓடும் இருவேறு பாய்ம ஓட்டத்திற்கு வேற்றுமையை தருவது இப்பண்பே ஆகும்.

ஒரு குழாயில் இருந்து வெளிப்படுகின்ற இருவெவ்வேறு இயக்கவியல் பிசுக்குமையினை கொண்ட பாய்ம ஓட்டத்தினை அருகில் உள்ள படத்தில் காணலாம். இயக்கியவியல் பிசுக்குமை கூடுதலாக உள்ள பாய்மம் சீராக வெளிப்பட்டு ஓடுவதையும், பிசுக்குமை குறைந்த பாய்மம் சீரற்று ஓடுவதையும் படத்தில் காணலாம். இப்படிப்பட்ட ஓட்டங்களை நாம் அன்றாட வாழ்விலும் காண முடியும். தேங்காய் எண்ணெயை (இயக்கவியல் பிசுக்குமை = 30 x 10 ⁻⁶ மீ ²நொ⁻¹) குழாயிலிருந்து வெளிப்படுவதை நாம் எண்ணெய் வாங்கும் கடையில் பார்த்திருக்க கூடும். அந்த ஓட்டம் படத்தில் பச்சை நிற பாய்மம் வெளிப்படுவதைப் போல சீராக இருக்கும். அதே இடத்தில் இயக்கவியல் பிசுக்குமை குறைந்த பாய்மம் (எடுத்து காட்டாக நீரினை எடுத்துக் கொள்ளலாம், நீரின் இயக்கவியல் பிசுக்குமை = 0.55 x 10 ⁻⁶ மீ ²நொ⁻¹) படத்தில் வலப்பக்கம் உள்ள வெண்ணிற பாய்மத்தைப் போல் சீரற்று ஓடியிருக்கும்.

ஒலி செலுத்துகை

பாய்மத்தில் ஒலியின் திசைவேகம் என்ற $c={\sqrt {K/\rho }}$ வாய்ப்பாட்டால் கண்டறியப்படுகிறது. இங்கு K என்பது பாய்மத்தின் பருமக் குணகத்தையும் , ρ பாய்மத்தின் அடர்த்தியையும் குறிக்கிறது. தூய நீரில் 25 பாகை செல்சியசு வெப்பநிலையில் இதன் அளவு சி=1497 மீ/வினாடி கொதிநிலைக்கு கீழாகவுள்ள வெப்பநிலையில் நீர்மநிலையில் உள்ள எந்தவொரு பருப்பொருளும் வாயுச்சுருங்குதலின் சமநிலையை எட்டும்வரை தொடர்ந்து ஆவியாகிக் கொண்டேயிருக்கும். இந்நிலையில் வாயுவின் ஆவி ஒடுக்கமும். நீர்மத்தின் ஆவியாதலும் ஒரே விகிதத்தில் இருக்கும். ஆவியாகும் நீர்மம் தொடர்ந்து நீக்கப்பட்டால் நீர்மம் நிலையாக இருக்கமுடியாது. கொதிநிலையில் ஒரு நீர்மம் வாயுவின் ஆவி ஒடுக்கத்தைக் காட்டிலும் மிக விரைவாக ஆவியாகிறது. மீவெப்பப்படுத்தலும் சில சூழ்நிலைகளில் இதை தடுக்க முடியும் என்றாலும் கொதிநிலைக்கு மேலே செல்லும்போது ஒரு நீர்மம் பொதுவாக கொதிக்கிறது.

உறைநிலைக்கு கீழான வெப்பநிலையில் ஒரு நீர்மம் திண்ம நிலையிலுள்ள படிகமாக மாற முயல்கிறது. வாயுநிலை மாற்றம் போலில்லாமல் நிலையான அழுத்தத்தில் இங்கு மீகுளிரூட்டல் இல்லாமல் நீர்மம் முழுமையாக படிகமாவதில்லை. உதாரணம்: கொள்கலனில் உள்ள தண்ணீர் மற்றும் பனிக்கட்டி சமநிலையை அடைந்து இரு நிலைகளிலும் காணப்படுகிறது. இவ்வாறே எதிர் மாற்றமான திண்மத்திலிருந்து நீர்மத்திற்கு உதாரணமாக உருகுதல் வினை கருதப்படுகிறது.

விண்வெளியில் நீர்மங்கள்

விண்வெளியில் அல்லது வெற்றிடத்தில் நீர்மங்கள் ஏன் இல்லை என்பதை நிலை விளக்க வரைபடம் விளக்குகிறது. கோள்களின் மேற்பரப்பு மற்றும் நிலவுகளின் உட்புறங்கள் போன்ற இடங்கள் தவிர்த்து மற்றெங்கும் அழுத்தம் பூச்சியமாக இருப்பதால் அங்கெல்லாம் திரவம் இருப்பதற்கான சாத்தியம் இல்லை. தண்ணீர் மற்றும் வேறு நீர்மங்கள் விண்வெளிக்கு கொண்டு செல்லப்பட்டாலும் அவை அங்குள்ள வெப்பநிலையைப் பொருத்து உடனடியாக கொதிக்க அல்லது உறையத் தொடங்குகின்றன. பூமிக்கு அருகில் உள்ள விண்வெளியிலும் சூரிய ஒளி படாத இடங்களில் தண்ணிர் உறைந்து விடுகிறது. சூரிய ஒளி இதன்மீது படும்போது ஆவியாதல் மற்றும் பதங்கமாதல் போன்ற நிகழ்வுகள் நடைபெறுகின்றன.

சந்திரனில் தண்ணீர் பனிக்கட்டியாகவே காணப்படுகிறது. சூரிய ஒளியே படாத நிழல்படர்ந்த துளைகளிலும் சூடேற்றமே அடையாத பாறை குவியல்களுக்கு மத்தியில் உள்ள சில பாறைகளில் மட்டுமே தண்ணீர் தண்ணிராகவே இருக்கும் வாய்ப்பு இருக்கிறது.

சனி கோளின் சுற்றுப்பாதையில் அருகே இருக்கும் சில இடங்களில் சூரிய ஒளி அதிக மயக்கமூட்டும் ஒளியாக உள்ளபோது பனிக்கட்டி நேரடியாக நீராவியாக பதங்கமாகிறது. சனி கோளின் வளையங்கள், நீண்ட வாழ்நாள் கொண்ட பனிக்கட்டிகளால் உருவாகியிருக்கலாம் என்பதற்கான சான்றாக இது உள்ளது.

கரைசல்கள்

வேதியியலில், கரைசல் என்பது, இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட சேர்மங்கள் சேர்ந்த ஒரு படித்தான கலவையே கரைசல் ஆகும். அல்லது கரைபொருள் ஒன்று கரைப்பானுடன் கலந்து உருவாகின்ற ஒருபடித்தான கலவையை கரைசல் என்கிறோம்.

நீர்மங்கள் யாவும் கலத்தல் என்ற சிறப்புப் பண்பைப் பெற்றுள்ளன. தினசரி வாழ்க்கையில் கலவா நீர்மங்களுக்கு எடுத்துக்காட்டாக எண்ணெய் மற்றும் தண்ணிரைக் குறிப்பிடுவார்கள். இதே போல கலக்கும் நீர்மங்களுக்கு எடுத்துக்காட்டாக தண்ணீர் மற்றும் ஆல்ககாலைக் குறிப்பிடுவார்கள். ஒன்றாகக் கலந்த கலக்கும் நீர்மங்களை பின்னக் காய்ச்சிவடித்தல் முறையில் பிரிக்கமுடியும்.

நுண் பண்புகள்

நிலைக் கட்டமைப்புக் காரணிகள்

நீர்மம் ஒன்றில் அணுக்கள் படிக அணுக்கோவையாக உருவாவதில்லை அல்லது அவை நீண்டகால சீரொழுங்கு எதையும் காட்டுவதில்லை. எக்சுகதிர் மற்றும் நியூட்ரான் விளிம்பு விளைவுகளில் பிராக் உச்சிகள் இல்லாமலிருப்பது இதை உறுதிப்படுத்துகிறது. சாதாரண சூழ்நிலைகளில் வட்ட சமச்சீர் விளிம்பு விளைவு முறையில் நீர்ம திசைச்சீர்மையை வெளிப்படுகிறது. ஆரத்திசையில் விளிம்பு விளைவின் செறிவில் சிறிதளவு ஏற்ற இறக்கங்கள் காணப்படுகின்றன. நிலையான கட்டமைப்புக் காரணியால் S(q) இந்த ஏற்ற இறக்கங்கள் விவரிக்கப்படுகின்றன. நியூட்ரான் அல்லது போட்டான் வழங்கிய அலை எண் q=(4π/λ)sinθ மற்றும் பிராக் கோணம் θ முதலியன இக்கட்டமைப்புக் காரணியுடன் தொடர்பு கொண்டவையாகும். இந்த ஊசலாட்டங்கள் S(q) நீர்மத்தின் அருகாமையிலுள்ள சீரொழுங்கை வெளியிடுகின்றன. அதாவது ஓர் அணுவுக்கும் அருகாமையிலுள்ள சில ஓடுகளுக்கும் உள்ள ஒப்புமைத் தொடரை அவை வெளியிடுகின்றன.

ஒலிச் சிதைவு மற்றும் கட்டமைப்பு தளர்வு

மேலே கூறப்பட்ட ஒலியின் திசைவேக வாய்ப்பாடு $c={\sqrt {K/\rho }}$ பருமக் குணகம் K வைக் கொண்டுள்ளது. K இன் மதிப்பு தற்சார்பு அதிர்வெண் எனில் அந்நீர்மமானது நேர்கோட்டு ஊடகமாகச் செயல்படும். எனவே சிதறுதல் இல்லாமலும் பிணைப்பு முறையின்றியும் ஒலி பரவுதல் நிகழ்கிறது. ஆனால் நடைமுறையில் எந்த நீர்மமும் சிறிதளவாவது அதிகரிக்கும் அலைவரிசையுடன் சிதறுதலை வெளிப்படுத்துகிறது. குறைவு அலைவரிசை $K_{0}$ யிலிருந்து அதிக அலை வரிசை $K_{\infty }$ எல்லைக்கு K கடந்துபோகிறது. சாதாரணமான நீர்மங்களில் கிகா எர்ட்சுக்கும் டெரா எர்ட்சுக்கும் இடைப்பட்ட அலைவரிசைகளில் இக்கடத்தல் நிகழ்கிறது. துணை-கிகா எர்ட்சு அலைவரிசைகளில் ஒரு சாதாரண நீர்மம் நறுக்க அலைகளை நீடிக்கச் செய்வதில்லை. நறுக்க குணகத்தின் பூச்சிய அலைவரிசை $G_{0}=0$ ஆகும். சில சமயங்களில் இப்பண்பு நீர்மங்களின் வரையறுக்கப்பட்ட பண்பாக கருதப்படுகிறது ^[12]^[13]. எனினும் பருமக் குணகம் K போன்றே நறுக்கக் குணகம் G யும் அலைவரிசையைச் சார்ந்தது ஆகும். மீயொலி அலைவரிசைகளில் நீர்மம் போன்ற $G_{0}$ வில் இருந்து திண்மம் போன்ற பூச்சியமல்லாத $G_{\infty }$ எல்லைக்கு கடத்தல் நிகழ்கிறது.

கிரேமர்சு-குரோனிக் தொடர்புக் கொள்கையின்படி ஒலியின் திசைவேகச் சிதறல் (உண்மைப் பகுதி K அல்லதுr G அளிப்பது) அதிகபட்ச அலைக் குறைப்புடன் (கற்பனைப் பகுதி K அல்லது G அளிப்பது) கடந்து போகிறது. நேர்கோட்டு துலங்கல் கோட்பாட்டின்படி K அல்லது G வெளிக் குழப்பத்திற்குப் பின்னரான சமநிலையை விவரிக்கிறது. இந்த காரணத்தினாலேயே சிதறல் படிநிலைகளான கிகா எர்ட்சு, டெரா எர்ட்சு போன்றவை நிகழ்கின்றன. இதைக் கட்டமைப்புத் தளர்வு என்றும் அழைக்கிறார்கள். ஏற்ற இறக்க-சிதறல் கோட்பாட்டின்படி, சமநிலை நோக்கிய தளர்வானது சமநிலையில் உள்ள ஏற்ற இறக்கங்களுடன் நெருக்கமான தொடர்பு கொண்டுள்ளது. ஒலி அலைகளுடன் தொடர்புடைய அடர்த்தி ஏற்ற இறக்கங்கள் பிரிலுவான் சிதறல் மூலம் பரிசோதனைமுறையாக கண்காணிக்க. முடியும்.

குறிப்புகள்

பொருள்களின் நான்கு நிலைகள்: திண்மம், நீர்மம், வளிமம், பிளாஸ்மா (இயற்பியல்) (மின்மவளிம நிலை)

மேற்கோள்கள்

↑ Theodore Gray, The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe New York: Workman Publishing, 2009 p. 127 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1-57912-814-9
↑ Theo Mang, Wilfried Dressel ’’Lubricants and lubrication’’, Wiley-VCH 2007 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 3-527-31497-0
↑ George Wypych ’’Handbook of solvents’’ William Andrew Publishing 2001 pp. 847–881 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1-895198-24-0
↑ N. B. Vargaftik ’’Handbook of thermal conductivity of liquids and gases’’ CRC Press 1994 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-8493-9345-0
↑ Jack Erjavec ’’Automotive technology: a systems approach’’ Delmar Learning 2000 p. 309 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1-4018-4831-1
↑ Gerald Wendt ’’The prospects of nuclear power and technology’’ D. Van Nostrand Company 1957 p. 266
↑ ’’Modern engineering for design of liquid-propellant rocket engines’’ by Dieter K. Huzel, David H. Huang – American Institute of Aeronautics and Astronautics 1992 p. 99 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1-56347-013-6
↑ Thomas E Mull ’’HVAC principles and applications manual’’ McGraw-Hill 1997 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-07-044451-X
↑ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tables/compress.html
↑ ^10.0 ^10.1 Intelligent Energy Field Manufacturing: Interdisciplinary Process Innovations By Wenwu Zhang -- CRC Press 2011 Page 144
↑ Fluid Mechanics and Hydraulic Machines by S. C. Gupta -- Dorling-Kindersley 2006 Page 85
↑ Born, Max (1940). "On the stability of crystal lattices". Mathematical Proceedings (Cambridge Philosophical Society) 36 (2): 160–172. doi:10.1017/S0305004100017138. Bibcode: 1940PCPS...36..160B. http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=2032432.
↑ Born, Max (1939). "Thermodynamics of Crystals and Melting". Journal of Chemical Physics 7 (8): 591–604. doi:10.1063/1.1750497. Bibcode: 1939JChPh...7..591B. http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v7/i8/p591_s1?isAuthorized=no.

[1] Theodore Gray, The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe New York: Workman Publishing, 2009 p. 127 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1-57912-814-9

[2] Theo Mang, Wilfried Dressel ’’Lubricants and lubrication’’, Wiley-VCH 2007 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 3-527-31497-0

[3] George Wypych ’’Handbook of solvents’’ William Andrew Publishing 2001 pp. 847–881 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1-895198-24-0

[4] N. B. Vargaftik ’’Handbook of thermal conductivity of liquids and gases’’ CRC Press 1994 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-8493-9345-0

[5] Jack Erjavec ’’Automotive technology: a systems approach’’ Delmar Learning 2000 p. 309 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1-4018-4831-1

[6] Gerald Wendt ’’The prospects of nuclear power and technology’’ D. Van Nostrand Company 1957 p. 266

[7] ’’Modern engineering for design of liquid-propellant rocket engines’’ by Dieter K. Huzel, David H. Huang – American Institute of Aeronautics and Astronautics 1992 p. 99 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 1-56347-013-6

[8] Thomas E Mull ’’HVAC principles and applications manual’’ McGraw-Hill 1997 பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-07-044451-X

[9] ttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tables/compress.html

[ReferenceA-10] 10.0 ^10.1 Intelligent Energy Field Manufacturing: Interdisciplinary Process Innovations By Wenwu Zhang -- CRC Press 2011 Page 144

[11] Fluid Mechanics and Hydraulic Machines by S. C. Gupta -- Dorling-Kindersley 2006 Page 85

[12] Born, Max (1940). "On the stability of crystal lattices". Mathematical Proceedings (Cambridge Philosophical Society) 36 (2): 160–172. doi:10.1017/S0305004100017138. Bibcode: 1940PCPS...36..160B. http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=2032432.

[13] Born, Max (1939). "Thermodynamics of Crystals and Melting". Journal of Chemical Physics 7 (8): 591–604. doi:10.1063/1.1750497. Bibcode: 1939JChPh...7..591B. http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v7/i8/p591_s1?isAuthorized=no.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]