ఇనుప బ్రిడ్జిలో గోళాకార నిర్మాణం అవసరం?

ఇనుప బ్రిడ్జిలో గోళాకార నిర్మాణం అవసరం?

ఉష్ణం - ద్రవ ఉష్ణోగ్రతా మాపకాలు
 ద్రవాలను వేడి చేసినప్పుడు వాటి ఘన పరిమాణం పెరుగుతుంది అనే సూత్రం ఆధారంగా ద్రవ ఉష్ణోగ్రత మాపకాలు పనిచేస్తాయి. వీటిలో ఏ ద్రవాన్నయినా ఉపయోగించుకోవచ్చు. కానీ ఈ ఉష్ణోగ్రత మాపకాల్లో నీటికి బదులుగా పాదరసాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
 దీనికి కారణాలు:
 1.    పాదరసం సంకోచ, వ్యాకోచాలు పరస్పరం సమానంగా ఉంటాయి. నీటి సంకోచ, వ్యాకోచాలు అసమానంగా ఉంటాయి.
 2.    నీరు పాత్ర గోడలకు అంటుకొని ఉంటుంది. కానీ పాదరసం పాత్ర గోడలకు అంటుకొని ఉండదు.
 3.    స్వభావరీత్యా పాదరసం వెండిలా మెరుస్తుంది. అందువల్ల దీన్ని క్విక్ సిల్వర్  అంటారు. ఈ కారణంగా రీడింగ్‌లను  ఎలాంటి దోషాలు లేకుండా కచ్చితంగా గుర్తించవచ్చు. నీటికి రంగు ఉండదు. అదేవిధంగా నీరు, గాజు వక్రీభవన గుణకాల విలువలు దాదాపు సమానంగా ఉంటాయి. అందువల్ల రీడింగ్‌లను కచ్చితంగా గుర్తించడం వీలు కాదు.
 4.    మనకు లభించే ద్రవ పదార్థాలన్నింటిలో  పాదరసానికి విశిష్టోష్ణం తక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి ఇది త్వరగా వేడెక్కి, త్వరగా చల్లబడే గుణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. నీటి విశిష్టోష్ణం ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి నీరు ఆలస్యంగా వేడెక్కి, ఆలస్యంగా చల్లబడుతుంది. అందువల్ల ఉష్ణోగ్రతలను తొందరగా నమోదు చేయడం వీలుకాదు.
     అతిశీతల ప్రాంతాల్లో వస్తువుల ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడానికి ఆల్కహాల్ ఉష్ణోగ్రత మాపకాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
     అతిశీతల ప్రాంతాల్లో వస్తువుల ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడానికి ఉపయోగించే ఏ ఉష్ణోగ్రత మాపకాన్నయినా సైరో మీటర్ అని అంటారు.
     వాహనాల రేడియేటర్లలో నీటిని కూలెంట్ (శీతలీకరణి)గా ఉపయోగిస్తారు. విశిష్టోష్ణం ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల నీరు ఆలస్యంగా వేడెక్కి, ఆలస్యంగా చల్లబడటమే దీనికి కారణం.
 
     విశిష్టోష్ణం
     m – పదార్థం ద్రవ్యరాశి
     Q – పదార్థానికి అందించిన ఉష్ణరాశి
     t – పదార్థ ఉష్ణోగ్రతలోని మార్పు
     విశిష్టోష్ణం అన్ని ఘన, ద్రవ, వాయు పదార్థాలకు ఉండే ఒక స్వాభావిక ధర్మం.  ఆయా పదార్థ స్వభావం ఆధారంగా విశిష్టోష్ణం విలువలు వేర్వేరుగా ఉంటాయి.
     
 పాదరసం (Hg)
     పాదరసం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవస్థితిలో లభించే ఒక మూలకం (లోహం).
 1.    దీన్ని సిన్నబార్ అనే ముడిధాతువు నుంచి సంగ్రహిస్తారు.
 2.    పాదరసం మంచి విద్యుత్, ఉష్ణ వాహకం. అందువల్ల దీన్ని ద్రవ ఉష్ణోగ్రత మాపకాల్లో ఉపయోగిస్తారు.
 3.    పాదరసం అన్ని లోహాలతో రసాయన చర్య జరిపి ఏర్పరిచే పదార్థాలను అమాళ్గంలు   అంటారు. కానీ పాదరసం ఇనుముతో రసాయనిక చర్యలో పాల్గొనదు. అందువల్ల దీన్ని ఇనుప పాత్రల్లో నింపి రవాణా చేస్తారు.
     పాదరసం కాలుష్యం వల్ల ‘మినిమెటా’ అనే వ్యాధి వస్తుంది. ఇది మొదటిసారిగా జపాన్‌లో వచ్చింది.
 
 పదార్థాల ఉష్ణ వ్యాకోచాలు
     ఘన పదార్థాల ఉష్ణ వ్యాకోచాలు: ప్రతి ఘన పదార్థంలో దాని ద్రవ్యరాశి 3 అక్షాల (x అక్షం - పొడవు, y అక్షం- వెడల్పు, z  అక్షం - ఎత్తు) వెంట విభజితమై ఉంటుంది. ఈ ఘన పదార్థాలను వేడి చేసినప్పుడు వాటి స్వభావం ఆధారంగా అణువుల మధ్య బంధ దూరంలో మార్పు వస్తుంది.
     కొన్ని ఘన పదార్థాలను వేడి చేసినప్పుడు వాటి అణువుల మధ్య బంధ దూరం తగ్గడం వల్ల అవి సంకోచిస్తాయి.
     ఉదా: రబ్బరు, గాజు (80 C°), ఫీజు తీగ, సిల్కు దుస్తులు, తలవెంట్రుకలు, ప్లాస్టిక్.
     కొన్ని ఘన పదార్థాలను వేడి చేసినప్పుడు వాటి అణువుల మధ్య బంధ దూరం పెరగడం వల్ల అవి వ్యాకోచిస్తాయి.
     ఉదా: అల్యూమినియం, రాగి, ఇనుము, ఉక్కు.
     కొన్ని ఘన పదార్థాలను వేడి చేసినప్పుడు లేదా చల్లబర్చినప్పుడు వాటి అణువుల మధ్య బంధ దూరంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు. ఇలాంటి ఘన పదార్థాల్లో సంకోచన, వ్యాకోచాలు ఉండవు.
     ఉదా: చెక్క దిమ్మె.
 ఘన పదార్థాలకు మూడు రకాల వ్యాకోచాలుంటాయి.
 1. దైర్ఘ్య వ్యాకోచం: ఘన పదార్థాలను వేడి చేసినప్పుడు ఒక అక్షం వెంట మాత్రమే వ్యాకోచిస్తే దాన్ని దైర్ఘ్య వ్యాకోచం అంటారు.
 2.    విస్తీర్ణ వ్యాకోచం: ఒక ఘన పదార్థాన్ని వేడి చేసినప్పుడు ఏదైనా 2 అక్షాల వెంట వ్యాకోచిస్తే దాన్ని విస్తీర్ణ వ్యాకోచం అంటారు.
     వైశాల్యం = పొడవు ణ వెడల్పు
 3.  ఘన పరిమాణ వ్యాకోచం: ఒక ఘన పదార్థాన్ని వేడి చేసినప్పుడు అన్ని అక్షాల వెంట వ్యాకోచిస్తే దాన్ని ఘన పరిమాణ వ్యాకోచం అంటారు.
     ఘన పరిమాణం  = పొ × వె × ఎత్తు
     పైన పేర్కొన్న మూడు రకాల ఉష్ణ వ్యాకోచాలను పరిశీలించినప్పుడు ఘన పరిమాణంలో ఉష్ణ వ్యాకోచం ఎక్కువగా ఉంటుందని తెలుస్తుంది.
 
     దైనందిన జీవితంలో  ఘన పదార్థాల ఉష్ణ వ్యాకోచానికి ఉదాహరణలు:
 1.    ఒక లోహ పలక మధ్య భాగంలో కొంత వ్యాసం ఉన్న ఒక రంధ్రం ఉంది. ఈ రంధ్రం మధ్య బిందువు వద్ద వేడి చేసినప్పుడు అందించిన ఉష్ణం అన్ని వైపులా సమానంగా వ్యాపిస్తుంది. కాబట్టి లోహ పలక వ్యాకోచానికి అనుగుణంగా రంధ్రం వ్యాసం కూడా పెరుగుతుంది.
 2.    అల్యూమినియం పాత్రలో ఒక ఇనుప పాత్ర బంధించి ఉంది. వీటిని వేరు చేయడానికి గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద వేడి చేయాలి. అప్పుడు ఇనుము కంటే అల్యూమినియం ఎక్కువగా వ్యాకోచించడం వల్ల దాని పరిమాణం పెరుగుతుంది. అప్పుడు రెండు  పాత్రలను సులభంగా వేరు చేయవచ్చు.
     ఒకవేళ ఇనుప పాత్రలో అల్యూమినియం పాత్ర బంధించి ఉంటే.. వాటిని వేరు చేయడానికి చల్లబర్చాలి. ఈ సందర్భంలో ఇనుము కంటే అల్యూమినియం ఎక్కువగా సంకోచించడం వల్ల దాని పరిమాణం తగ్గుతుంది.
 3.    ఇంటి పై కప్పుల నిర్మాణంలో కాంక్రీటుతోపాటు ఇనుమును ఉపయోగించడానికి  కారణం ఆ రెండు పదార్థాల సంకోచ, వ్యాకోచాలు పరస్పరం సమానంగా ఉండటమే.
 4.    విద్యుత్ బల్బులను, గాజు వస్తువులను సీల్ చేయడానికి ప్లాటినాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఎందుకంటే ఈ రెండు పదార్థాల సంకోచ, వ్యాకోచాలు పరస్పరం సమానంగా ఉంటాయి.
 5.    సిమెంట్ రోడ్డును నిర్మించేటప్పుడు రాళ్ల     మధ్య తగినంత ఖాళీని వదిలి వేయడం వల్ల అవి స్వేచ్ఛగా సంకోచన, వ్యాకోచాలు చేయగలుగుతాయి.
 6.    ఇనుప బ్రిడ్జిలను బిళ్లల ఆకారంలో నిర్మించి వాటిని స్తూపాకారం లేదా గోళాకారం ఉన్న నిర్మాణాలపై అమర్చుతారు. అందువల్ల ఆ ఇనుప బ్రిడ్జిలో ఉన్న బిళ్లలు స్వేచ్ఛగా సంకోచ, వ్యాకోచాలు చేయగలుగుతాయి.
 7.    చల్లటి గాజు దిమ్మెపై వేడి ద్రవాన్ని చల్లినప్పుడు గాజు పొరల మధ్య ఉండే అసమాన వ్యాకోచనాల వల్ల అది పగిలిపోతుంది.
 8.    ద్విలోహ ఫలక: దీన్ని ఇనుము, ఇత్తడి ఫలకలను ఉపయోగించి నిర్మిస్తారు. ఈ పరికరం స్వయంగా ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించుకుంటూ పని చేస్తుంది. కాబట్టి ‘దీన్ని ఉష్ణ తాపక నియంత్రక యంత్రం (థెర్మోస్టాట్)’ అని కూడా అంటారు.   ఆటోమెటిక్ ఐరన్ బాక్స్, రిఫ్రిజిరేటర్లలో ఉష్ణోగ్రతను క్రమబద్ధీకరించడానికి దీన్ని ఉపయోగిస్తారు.
 9.    ఇన్వార్ స్టీల్: ఈ మిశ్రమ లోహాన్ని వేడిచేసినా లేదా చల్లార్చినా దానిలో ఎలాంటి సంకోచన, వ్యాకోచనాలు ఏర్పడవు. కాబట్టి ఇన్వార్ స్టీల్‌ను కింద పేర్కొన్న పరికరాలను తయారుచేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
     ఎ. మీటర్ స్కేలు
     బి. శృతిదండం
     సి. లఘులోలకం
 
 రెండు వరుస రైలు పట్టాల మధ్య తగినంత ఖాళీని వదిలేస్తారు.
 దీని వల్ల ఉష్ణోగ్రతల్లో హెచ్చుతగ్గులకు అనుగుణంగా అవి స్వేచ్ఛగా సంకోచ, వ్యాకోచాలు చేయగలుగుతాయి.
 
 రెండు వరుస విద్యుత్ లేదా టెలిఫోన్ స్తంభాల మధ్య తీగలను కొంచెం వదులుగా బిగిస్తారు. దీని వల్ల శీతాకాలంలో తీగలు సంకోచించినా ప్రమాదం ఏర్పడకుండా ఉంటుంది.
 
 వేడిగాజు దిమ్మెపై చల్లటి ద్రవాన్ని చల్లినప్పుడు గాజు పొరల మధ్య ఉండే అసమాన సంకోచనాల వల్ల అది పగిలిపోతుంది.
 
 ఎడ్లబండి కొయ్య చక్రానికి ఇనుప చక్రాన్ని బిగించడానికి ముందు దాన్ని కొలిమిలో అమర్చి వేడి చేస్తారు. ఇనుప చక్రం వ్యాకోచించి దాని వ్యాసం పెరుగుతుంది. ఈ ఇనుప చక్రాన్ని
 కొయ్య చక్రంపై అమర్చి నీటిని చల్లినప్పుడు అది సంకోచించి గట్టిగా బిగుసుకుంటుంది.
 - సి.హెచ్. మోహన్
 సీనియర్ ఫ్యాకల్టీ, ఆర్.సి.రెడ్డి
 స్టడీ సర్కిల్, హైదరాబాద్.