நீர்த்துளி ஏன் கோளமாகிறது? சில பூச்சிகள் நீர்ப்பரப்பில் ஏன் மூழ்காமல் நடக்கின்றன? தாவரங்களில் நீர் வேரிலிருந்து இலைக்கு எப்படி ஏறுகிறது? இவற்றுக்கு விடை பரப்பு இழுவிசையில் (surface tension) உள்ளது.
1. பரப்பு இழுவிசை
ஒரு திரவத்தின் மேற்பரப்பு ஒரு இறுக்கிய மென்படலம் (stretched membrane) போல் செயல்படுகிறது. காரணம்: மேற்பரப்பு மூலக்கூறுகள் உள்நோக்கி மட்டுமே ஈர்க்கப்படுவதால், மேற்பரப்பு தன் பரப்பளவைக் குறைக்க முயல்கிறது.
Surface tension
T = F/L (N m⁻¹)அன்றாட உதாரணங்கள்
- மழைத்துளி கோளமாக இருப்பது (குறைந்த பரப்பளவு = குறைந்த சக்தி).
- சில பூச்சிகள் நீர்ப்பரப்பில் நடப்பது.
- சவர்க்காரம் (detergent) பரப்பு இழுவிசையைக் குறைத்துத் துணியை நனைக்கிறது.
2. நுண்குழாய் ஏற்றம் (Capillarity)
ஒரு குறுகிய குழாயில் (capillary tube) திரவம் தானாக ஏறுவது அல்லது இறங்குவது. நீர் கண்ணாடியில் ஏறும் (ஒட்டுதிறன் > பிணைப்புத்திறன்); பாதரசம் இறங்கும்.
Capillary rise
h = 2T cosθ / (rρg)h = ஏற்ற உயரம், r = குழாய் ஆரை, θ = தொடு கோணம். குழாய் குறுகலானால் (r சிறிது) ஏற்றம் அதிகம் (h ∝ 1/r). தாவரங்களில் நீர் ஏறுவதற்கு இதுவும் ஒரு காரணம்.
3. தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
எ.கா. தரப்பட்ட தரவுகள்: T = 0.072 N m⁻¹, r = 0.2 mm, θ ≈ 0°, ρ = 1000, g = 10.
படி 1: h = 2T cosθ/(rρg).
படி 2: h = (2 × 0.072 × 1)/(0.2×10⁻³ × 1000 × 10).
இறுதி முடிவு: h ≈ 0.072 m = 7.2 cm.
தேர்வாளர் குறிப்பு
- h ∝ 1/r: குறுகிய குழாயில் அதிக ஏற்றம்.
- θ < 90° (நீர்/கண்ணாடி) → ஏற்றம்; θ > 90° (பாதரசம்) → இறக்கம்.
- detergent T-ஐக் குறைக்கிறது (ஏற்றம்/துளி அளவைக் குறைக்கும்).
4. தேர்வுப் பாணி வினா
வினா
இரும்பு ஊசி நீரில் மூழ்கினாலும், மெதுவாக வைத்தால் ஏன் மிதக்கிறது?
விடையைக் காண்க
அடர்த்தியால் ஊசி மூழ்க வேண்டும்; ஆனால் மேற்பரப்பின் பரப்பு இழுவிசை ஒரு மென்படலம் போல் ஊசியின் எடையைத் தாங்கி அதை மிதக்கச் செய்கிறது (மேற்பரப்பு உடையும் வரை).
🎯 MCQ பயிற்சி — 20 கேள்விகள்
விடையைத் தெரிவுசெய்யவும் — பின்னர் ஒவ்வொரு விருப்பத்துக்கும் ஏன் சரி / தவறு எனும் விளக்கமும் ஆழமான விளக்கமும் (deep explanation) தோன்றும்.
Q1 / 20
★★★★★
மேற்பரப்பு இழுவிசை (surface tension) γ?
(1) அலகு பருமனுக்கு விசை
தவறு.
(2) அலகு நீளத்துக்கு மேற்பரப்பில் செயல்படும் விசை (= அலகு பரப்புக்கான ஆற்றல்) / force per unit length along a surface (= energy per unit area)
சரி.
(3) அலகு பரப்புக்கு அழுத்தம்
அது அழுத்தம்.
(4) நீளம்/பரப்பு
இல்லை.
(5) அலகற்றது
அலகு உள்ளது.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): γ = F/L (N m⁻¹) = E/A (J m⁻²) — இரண்டும் ஒரே அலகு (kg s⁻²). மேற்பரப்பின் மூலக்கூறுகள் கீழ்நோக்கி இழுக்கப்பட்டிருப்பதால் மேற்பரப்பு "நீட்டிய சவ்வு" போல் செயல்படுகிறது.
Q2 / 20
★★★★★
மேற்பரப்பு இழுவிசையின் அலகு?
(1) N/m²
அது அழுத்தம்.
(2) N/m
சரி = J/m².
(3) J
இல்லை.
(4) Pa
அழுத்தம்.
(5) J/m³
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): γ-இன் SI அலகு N m⁻¹ (= J m⁻²). நீர் γ ≈ 0.073 N m⁻¹ (20°C); பாதரசம் ≈ 0.47.
Q3 / 20
★★★★★
நீர் துளிகள் ஏன் கோளம் வடிவில்?
(1) ஈர்ப்பு / gravity
எதிர்மாறு.
(2) மேற்பரப்பு இழுவிசை — குறை மேற்பரப்பு பரப்பை எதிர்த்து குறை ஆற்றல் / surface tension minimises surface area & energy
சரி.
(3) அழுத்தம் / pressure
இல்லை.
(4) காந்தம் / magnetism
இல்லை.
(5) வெப்பம் / heat
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): கோளம் = கொடுக்கப்பட்ட பருமனுக்கு சிறிய மேற்பரப்பு கொண்ட வடிவம் → குறை மேற்பரப்பு ஆற்றல் (γA). எனவே சிறிய துளிகள் கோளம். பெரிய துளிகள் ஈர்ப்பால் தட்டையாகும்.
Q4 / 20
★★★★★
நீரில் சில பூச்சிகள் (உ-ம். water strider) எவ்வாறு நடக்கின்றன?
(1) மிதப்பு (Archimedes) / buoyancy
அது மட்டும் போதாது.
(2) மேற்பரப்பு இழுவிசை அவற்றின் எடையைத் தாங்குகிறது / surface tension supports their weight
சரி.
(3) காந்தம் / magnetism
இல்லை.
(4) மின்சாரம் / electricity
இல்லை.
(5) வேகம் / speed
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): பூச்சியின் காலடிகள் நீர் மேற்பரப்பை சிறிது வளைக்கின்றன; மேற்பரப்பு "நீட்டிய சவ்வு" போல் மேல்நோக்கு விசையை அளித்து எடையை சமன்படுத்துகிறது. நீர் சவர்க்காரம் சேர்த்தால் γ குறைந்து பூச்சி மூழ்கும்.
Q5 / 20
★★★★★
ஒரு வளி குமிழியில் (soap film, இரு பக்கம்) அதிக அழுத்தம் ΔP?
(1) γ/r
அது திரவத் துளி.
(2) 2γ/r
அது ஒற்றை மேற்பரப்பு.
(3) 4γ/r
சரி — இரு மேற்பரப்பு.
(4) γr
தவறு.
(5) γ/r²
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Soap bubble இரு மேற்பரப்புகள் (வெளி & உள்) கொண்டது; ஒவ்வொன்றும் 2γ/r ஐ பங்களிக்கும் → ΔP = 4γ/r. திரவத் துளி ஒற்றை மேற்பரப்பு → ΔP = 2γ/r.
Q6 / 20
★★★★☆
நுண்துளைப் பதிவேற்றம் (capillary rise) h?
(1) h = 2γ cosθ/(ρgr)
சரி — Jurin's law.
(2) h = 2γ/(ρgr) cosθ-ஐ விட்டு
cosθ விடுபட்டது.
(3) h = γ/(ρgr)
தவறு.
(4) h = r/(2γ)
தலைகீழ்.
(5) h = ρg/(γr)
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): h = 2γ cosθ/(ρgr); θ = தொடர்பு கோணம், r = குழாய் ஆரை. நீர்/கண்ணாடி: θ ≈ 0° → h நேர், h ↑. பாதரசம்/கண்ணாடி: θ > 90° → cosθ < 0 → h எதிர்மறை (இறங்கும்).
Q7 / 20
★★★★☆
நுண்துளைக் குழாயின் ஆரை இரட்டிப்பாக்கப்பட்டால் h?
(1) இரட்டிப்பு / doubles
இல்லை.
(2) பாதி / halves
சரி — h ∝ 1/r.
(3) நான்கு மடங்கு / four times
இல்லை.
(4) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(5) கால் பங்கு / quarter
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): h ∝ 1/r (Jurin). சிறிய ஆரை → பெரிய பதிவேற்றம். தாவரக் கோழைகளில் (xylem) தண்ணீர் ஏற்றத்தின் காரணம்.
Q8 / 20
★★★★☆
வெப்பநிலை அதிகரிக்கையில் γ?
(1) அதிகரிக்கும் / increases
இல்லை.
(2) குறையும் / decreases
சரி.
(3) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
கிரிட்டிக்கல் நிலையில்.
(5) எதிர்மறை / negative
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): வெப்பநிலை↑ → மூலக்கூறு வேகம்↑, ஈர்ப்பு பலம் குறை → γ↓. கிரிட்டிக்கல் வெப்பநிலையில் γ = 0 (திரவ-வாயு வேறுபாடு மறையும்).
Q9 / 20
★★★★☆
திரவத் துளிக்குள் அதிக அழுத்தம் ΔP?
(1) γ/r
தவறு.
(2) 2γ/r
சரி — Laplace.
(3) 4γ/r
அது soap bubble.
(4) γr
தவறு.
(5) γ/r²
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Laplace: ஒற்றை வளைந்த மேற்பரப்புக்கு ΔP = 2γ/r. சிறிய துளி → அதிக அழுத்தம். சிறிய குமிழ்கள் பெரிய குமிழ்களில் இணைய வேண்டியதன் காரணம் (Laplace pressure).
Q10 / 20
★★★★☆
நீர் கண்ணாடியில் ஏறுகிறது (concave meniscus). பாதரசம் கண்ணாடியில்?
(1) ஏறும் / rises
இல்லை.
(2) இறங்கும் (convex) / depresses (convex)
சரி.
(3) மாறாது / no change
இல்லை.
(4) கொதிக்கும் / boils
இல்லை.
(5) உறையும் / freezes
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): நீர்/கண்ணாடி: ஈர்ப்பு > பிணைப்பு (adhesion > cohesion) → θ < 90° → concave meniscus, ஏற்றம். பாதரசம்/கண்ணாடி: பிணைப்பு > ஈர்ப்பு (cohesion > adhesion) → θ > 90° → convex meniscus, இறக்கம்.
Q11 / 20
★★★★☆
மேற்பரப்பு பரப்பை A கூட்ட தேவையான வேலை?
(1) W = γ/ΔA
தலைகீழ்.
(2) W = γ·ΔA
சரி — γ = E/A.
(3) W = ΔA/γ
தலைகீழ்.
(4) W = γ²ΔA
தவறு.
(5) W = 0
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): γ = அலகு பரப்புக்கான ஆற்றல் (J m⁻²) → மேற்பரப்பை ΔA-ஆல் கூட்ட வேலை W = γ·ΔA. (Soap-உடன் γ குறை → குமிழ் உருவாக்கம் எளிதாகும்.)
Q12 / 20
★★★☆☆
சவர்க்காரம் (soap) நீரின் γ-ஐ எவ்வாறு பாதிக்கிறது?
(1) கூட்டும் / raises
எதிர்மாறு.
(2) குறைக்கிறது (surfactant) / lowers (surfactant)
சரி.
(3) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியமாக்கும் / makes zero
இல்லை.
(5) எதிர்மறையாக்கும் / makes negative
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Surfactants (சவர்க்காரம், detergents) நீர் மேற்பரப்பில் சேர்ந்து மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான ஈர்ப்பைக் குறைத்து γ-ஐ ≈30 mN m⁻¹ வரை குறைக்கின்றன → நீர் ஆடைகளை எளிதில் நனைக்கும் (சுத்தம் செய்ய உதவும்), நுரை உருவாகும்.
Q13 / 20
★★★★☆
γ = 0.073 N m⁻¹, r = 0.5 mm நீர் துளி. ΔP?
(1) 146 Pa
γ/r.
(2) 292 Pa
சரி — 2γ/r = 2×0.073/5×10⁻⁴.
(3) 584 Pa
soap bubble.
(4) 73 Pa
தவறு.
(5) 0 Pa
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ΔP = 2γ/r = 2×0.073/(0.5×10⁻³) = 0.146/5×10⁻⁴ = 292 Pa.
Q14 / 20
★★★☆☆
மேற்பரப்பு மூலக்கூறுகளுக்கான அதிக ஆற்றல்?
(1) ஒன்றும் இல்லை / no reason
உண்டு.
(2) அவை அரை-மட்டுமே சுற்றியுள்ள மூலக்கூறுகளால் கட்டப்பட்டுள்ளன → அதிக நிலை-ஆற்றல் / they are bonded only partly by neighbours → higher potential energy
சரி.
(3) அவை சூடாக / they are hotter
இல்லை.
(4) அதிக நிறை / more mass
இல்லை.
(5) அலகற்றது / dimensionless
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திரவத்தின் உள் மூலக்கூறு அனைத்துத் திசைகளிலும் ஈர்க்கப்பட்டு குறை PE. மேற்பரப்பு மூலக்கூறு கீழே மட்டுமே ஈர்க்கப்படுகிறது → அதிக PE → மேற்பரப்பு ஒரு ஆற்றல் சேமிப்பு (மேற்பரப்பு ஆற்றல்).
Q15 / 20
★★★☆☆
நுண்துளைப் பதிவேற்றம் தாவரத்தில் என்ன பயன்?
(1) சக்தி உற்பத்தி / generate power
இல்லை.
(2) xylem வழியே தண்ணீரை வேரிலிருந்து இலைக்கு உயர்த்துதல் / lifts water from root to leaf via xylem
சரி.
(3) ஒளி உருவாக்கம் / make light
இல்லை.
(4) வளியியல் / weather
இல்லை.
(5) மிதப்பு / floating
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): தாவர xylem கூட்டுக் குழாய்களின் சிறிய ஆரை (≈10 μm) → h = 2γ/(ρgr) நூற்றுக்கணக்கான மீட்டர் வரை. transpiration (ஆவியாதல்) ஈர்ப்புடன் சேர்ந்து மேலும் உயர்த்தும்.
Q16 / 20
★★★☆☆
ஒரு பெரிய (R) குமிழ் ஒரு சிறிய (r) குமிழுடன் இணைக்கப்படுகிறது — காற்று?
(1) சிறிய → பெரிய / small → large
சரி — சிறிய குமிழ் அழுத்தம் அதிகம்.
(2) பெரிய → சிறிய / large → small
எதிர்மாறு.
(3) நகராது / no flow
அழுத்த வேறுபாடு உள்ளது.
(4) சம பகிர்வு / equal sharing
இல்லை.
(5) நிலையில்
நிலையற்றது.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ΔP = 4γ/r (soap bubble); r சிறிது → P அதிகம். எனவே சிறிய குமிழிலிருந்து பெரியதற்கு காற்று பாய்ந்து சிறிய குமிழ் சிறியதாகி மறையும், பெரியது வளரும். (Laplace pressure-இன் முக்கிய விளைவு.)
Q17 / 20
★★★☆☆
நீர் கண்ணாடிக் குழாயில் தொடர்பு கோணம் θ ≈ ?
(1) 0° (முழுமை ஈரம்) / 0° (complete wetting)
சரி — ஈர்ப்பு > பிணைப்பு.
(2) 90° (நடுநிலை) / 90° (neutral)
இல்லை.
(3) 140° (பாதரசம் போல்) / 140° (mercury-like)
அது பாதரசம்.
(4) 180° (ஈரமற்ற) / 180° (non-wetting)
இல்லை.
(5) 45°
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): நீர் சுத்தமான கண்ணாடியை நன்கு ஈரப்படுத்துகிறது → θ ≈ 0° → concave meniscus → நுண்துளையில் ஏறும். (மெழுகு/கொழுப்பு கொண்ட மேற்பரப்பில் θ அதிகம்.)
Q18 / 20
★★★☆☆
ஒரு swing-கம்பி γ-ஐ அளக்க முடியுமா?
(1) இல்லை, சாத்தியமற்றது / no
சாத்தியம்.
(2) ஆம் — அலகு நீளத்துக்கு விசையை அளந்து γ = F/(2L) (இரு மேற்பரப்பு) / yes — measure force per length; γ = F/(2L) for a film with two surfaces
சரி.
(3) மட்டும் ஒலியால் / only with sound
இல்லை.
(4) மட்டும் வெப்பத்தால் / only with heat
இல்லை.
(5) மட்டும் காந்தம் / magnetism only
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): U-வடிவ swing-கம்பியில் ஒரு திரவப் படலம் (உ-ம். soap) வைத்து, படலத்தை நீட்ட தேவையான விசை F-ஐ அளக்க: F = 2γL (இரு மேற்பரப்புகள்). γ = F/(2L).
Q19 / 20
★★★☆☆
நீர் γ (20°C) தோராய மதிப்பு?
(1) 0.073 N m⁻¹
சரி.
(2) 73 N m⁻¹
மிக.
(3) 7.3 N m⁻¹
மிக.
(4) 7.3×10⁻⁴ N m⁻¹
மிகக் குறை.
(5) 0.473 N m⁻¹
அது பாதரசம்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): நீர் γ ≈ 0.073 N m⁻¹ (= 73 mN m⁻¹, 20°C); பாதரசம் ≈ 0.47; சவர்க்காரக் கரைசல் ≈ 0.025–0.03.
Q20 / 20
★★★☆☆
பாதரசம் கண்ணாடி தெர்மோமீட்டரில் ஏறுவதில்லை — காரணம்?
(1) γ பெரிது / large γ
ஓரளவு ஆனால்.
(2) θ > 90° (cohesion > adhesion) / θ > 90°
சரி.
(3) அடர்த்தி குறை / low density
அடர்த்தி அதிகம்.
(4) மிக நீண்ட / too long
இல்லை.
(5) மட்டும் வாயு / only gas
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): பாதரசத்தின் θ ≈ 140° (cosθ < 0); h = 2γ cosθ/(ρgr) எதிர்மறை → குழாயில் பாதரசம் இறங்கும். தெர்மோமீட்டர் வெப்பத்தால் விரியும் பருமன் காரணம் (கேபிலரிட்டி அல்ல).
📝 கட்டமைக்கப்பட்ட வினாக்கள் — 3
கட்டமைப்பு வினா 1
8 புள்ளி
நுண்துளைப் பதிவேற்றம்.
(a) Jurin's law h = 2γ cosθ/(ρgr) எனத் தருவிக்க (சக்தி சமன்).
விடை
நீர்-காற்று மேற்பரப்பு கோடு குழாய் சுவரின் சுற்றளவில் (2πr) நீர்நிலையை மேல்நோக்கி இழுக்கிறது: மேல்நோக்கு விசை = 2πr·γ·cosθ. திரவ நீர்நிலையின் எடை: W = ρ·πr²·h·g (கீழ்நோக்கு). சமநிலையில்: 2πr γ cosθ = ρπr²h g → h = 2γ cosθ/(ρgr).
(b) γ=0.073, ρ=1000, r=0.2 mm, θ=0° எனில் h.
விடை
h = (2×0.073×1)/(1000×10×2×10⁻⁴) = 0.146/2 = 0.073 m (7.3 cm)
(c) பாதரசம்/கண்ணாடியில் h எதிர்மறை — காரணம்?
விடை
பாதரசம் கண்ணாடியை ஈரப்படுத்தாது (θ ≈ 140°, cosθ < 0); cohesion > adhesion → convex meniscus → குழாயில் இறங்கும்.
கட்டமைப்பு வினா 2
6 புள்ளி
குமிழ்கள்.
(a) γ=0.025 N m⁻¹ சோப்பு கரைசலில் r=2 mm குமிழ் — அதிக அழுத்தம்?
விடை
ΔP = 4γ/r = 4×0.025/(2×10⁻³) = 0.1/0.002 = 50 Pa
(b) அதே γ-வுடன் r=1 mm நீர் துளி (ஒற்றை மேற்பரப்பு) ΔP?
விடை
ΔP = 2γ/r = 2×0.025/10⁻³ = 50 Pa
கட்டமைப்பு வினா 3
5 புள்ளி
மேற்பரப்பு கொள்கை.
(a) மேற்பரப்பு ஆற்றல் என்றால் என்ன, γ-ஐ இரு வரையறை வழியில் கூறுக.
விடை
மேற்பரப்பு மூலக்கூறுகள் கீழ்நோக்கி மட்டுமே ஈர்க்கப்படுவதால் அதிக நிலை-ஆற்றல் (J m⁻²). γ = அலகு நீளத்துக்கு மேற்பரப்பில் செயல்படும் விசை (N m⁻¹) = அலகு பரப்புக்கான மேற்பரப்பு ஆற்றல் (J m⁻²); இரு வடிவமும் அலகுச் சமம்.
(b) சவர்க்காரம் ஏன் நீரை ஆடைகளை ஈரப்படுத்த உதவுகிறது எனக் கூறுக.
விடை
சவர்க்காரம் surfactant — நீர் γ-ஐக் குறைத்து cosθ-ஐ அதிகரித்து; எனவே நீர் நூல்களின் இடைவெளியில் எளிதில் பரவி அழுக்கை அகற்றுகிறது.
✍️ கட்டுரை வினாக்கள் — 4
கட்டுரை வினா 1
10 புள்ளி
(a) மேற்பரப்பு இழுவிசையை (γ) வரையறுத்து, இரு சமமான வரையறைகள் (N m⁻¹ vs J m⁻²) எவ்வாறு ஒன்றுபடுகின்றன எனக் காட்டுக. (b) ஒரு திரவத் துளி கோளமாக இருப்பதன் காரணம் & மேற்பரப்பு ஆற்றல் கொள்கையைக் கூறுக. (c) γ=0.072, r=0.5 mm நீர் துளியில் ΔP.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) γ = அலகு நீளத்துக்கு திரவ மேற்பரப்பில் செயல்படும் விசை (N m⁻¹). சமமாக: ஒரு மேற்பரப்பை ΔA-ஆல் வளர்க்க தேவையான வேலை W = γ·ΔA → γ = W/A (J m⁻²). N m⁻¹ = N m / m² = J/m² → அலகுச் சமம்.
(b) மேற்பரப்பு ஆற்றல் = γ × A. ஒரு கொடுக்கப்பட்ட பருமனுக்கு கோளம் சிறிய A கொண்டது → குறைந்த மேற்பரப்பு ஆற்றல். ஈர்ப்பு புறக்கணிக்கத்தக்கதாக இருக்கும் சிறிய துளிகள் கோளம்; பெரிய துளிகள் ஈர்ப்பால் தட்டையாகின்றன.
(c)
(b) மேற்பரப்பு ஆற்றல் = γ × A. ஒரு கொடுக்கப்பட்ட பருமனுக்கு கோளம் சிறிய A கொண்டது → குறைந்த மேற்பரப்பு ஆற்றல். ஈர்ப்பு புறக்கணிக்கத்தக்கதாக இருக்கும் சிறிய துளிகள் கோளம்; பெரிய துளிகள் ஈர்ப்பால் தட்டையாகின்றன.
(c)
ΔP = 2γ/r = 2×0.072/(5×10⁻⁴) = 0.144/5×10⁻⁴ = 288 Pa
கட்டுரை வினா 2
10 புள்ளி
(a) நுண்துளைப் பதிவேற்றம் h = 2γ cosθ/(ρgr) எனத் தருவிக்க (சக்தி சமன்). (b) நீர் கண்ணாடியில் ஏறுவதையும் பாதரசம் இறங்குவதையும் தொடர்பு கோணம் (θ) கொண்டு விளக்குக. (c) தாவரத்தில் இதன் பயன்.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) குழாய் சுவரின் சுற்றளவில் (2πr) நீர்-காற்று மேற்பரப்பு கோடு குழாய்ச் சுவரின் மீது ஈர்க்கிறது; செங்குத்து கூறு = 2πr·γ·cosθ → திரவ நீர்நிலையை மேல்நோக்கி இழுக்கும் விசை. திரவ எடை = ρ(πr²h)g → சமநிலை: 2πr γ cosθ = ρπr²hg → h = 2γ cosθ/(ρgr).
(b) நீர்/கண்ணாடி: adhesion > cohesion → θ ≈ 0° → cosθ > 0 → h > 0 (ஏறும்), concave meniscus. பாதரசம்/கண்ணாடி: cohesion > adhesion → θ ≈ 140° → cosθ < 0 → h < 0 (இறங்கும்), convex meniscus.
(c) தாவரத்தின் xylem குழாய்களின் சிறிய ஆரை (≈10 μm) → h பெருகி, transpiration-உடன் சேர்ந்து வேரிலிருந்து இலைக்குத் தண்ணீரை உயர்த்த உதவுகிறது.
(b) நீர்/கண்ணாடி: adhesion > cohesion → θ ≈ 0° → cosθ > 0 → h > 0 (ஏறும்), concave meniscus. பாதரசம்/கண்ணாடி: cohesion > adhesion → θ ≈ 140° → cosθ < 0 → h < 0 (இறங்கும்), convex meniscus.
(c) தாவரத்தின் xylem குழாய்களின் சிறிய ஆரை (≈10 μm) → h பெருகி, transpiration-உடன் சேர்ந்து வேரிலிருந்து இலைக்குத் தண்ணீரை உயர்த்த உதவுகிறது.
கட்டுரை வினா 3
10 புள்ளி
(a) ஒரு திரவத் துளிக்குள் (ΔP = 2γ/r) & ஒரு soap குமிழுக்குள் (ΔP = 4γ/r) அதிக அழுத்தத்தை தருவிக்க. (b) சிறிய குமிழ் ஏன் பெரிய குமிழுக்குள் காற்றை விட்டு வழங்குகிறது எனக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) ஒரு கோள மேற்பரப்பை இரு பாதி கோளாகப் பிளந்து, மேற்பரப்பு இழு விசை (சுற்றளவில்) = வளி அழுத்த விசை: 2πr·γ = ΔP·πr² → ΔP = 2γ/r (ஒற்றை மேற்பரப்பு திரவத் துளி). Soap குமிழுக்கு உள் & வெளி இரு மேற்பரப்புகள் → இரட்டிப்பு: ΔP = 4γ/r.
(b) P ∝ 1/r → சிறிய குமிழுக்குள் அழுத்தம் அதிகம். ஒரு குழாயால் இணைக்கப்பட்டால் காற்று உயர் P-இலிருந்து குறை P-க்குப் பாயும் → சிறிய குமிழிலிருந்து பெரிய குமிழுக்கு → சிறியது சுருங்கி மறையும், பெரியது வளரும். (Laplace pressure-இன் அதிசயமான விளைவு.)
(b) P ∝ 1/r → சிறிய குமிழுக்குள் அழுத்தம் அதிகம். ஒரு குழாயால் இணைக்கப்பட்டால் காற்று உயர் P-இலிருந்து குறை P-க்குப் பாயும் → சிறிய குமிழிலிருந்து பெரிய குமிழுக்கு → சிறியது சுருங்கி மறையும், பெரியது வளரும். (Laplace pressure-இன் அதிசயமான விளைவு.)
கட்டுரை வினா 4
10 புள்ளி
(a) Surfactants (சவர்க்காரம், detergents) ஏன் சுத்தம் செய்வதில் முக்கியம் எனக் கூறுக. (b) வெப்பநிலை γ-ஐ எவ்வாறு பாதிக்கிறது, கிரிட்டிக்கல் வெப்பநிலையில் என்ன நடக்கும் எனக் கூறுக. (c) Water strider பூச்சி நீரில் ஏன் மிதக்கிறது எனக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) சவர்க்காரம் = surfactant: ஒரு பகுதி நீர்-விரும்பி, மற்ற பகுதி கொழுப்பு-விரும்பி. நீரின் γ-ஐக் குறைத்து cosθ-ஐ அதிகரிக்க → நீர் ஆடைகளை எளிதில் ஈரப்படுத்தும் & பரவும். கொழுப்பு துளிகளைச் சுற்றி கருக்கள் (micelles) உருவாக்கி அழுக்கை திரவத்தில் கரைய வைக்கும்.
(b) வெப்பநிலை↑ → மூலக்கூறு வேகம்↑ → ஈர்ப்பு பலம்↓ → γ↓. கிரிட்டிக்கல் வெப்பநிலை T_c-இல் γ → 0; திரவ-வாயு வேறுபாடு மறையும் (கிரிட்டிக்கல் ஓப்பலெசன்ஸ்).
(c) பூச்சியின் காலுக்குக் கீழ் நீர் மேற்பரப்பு "நீட்டிய சவ்வு" போல் சிறிது வளைய, மேற்பரப்பு இழுவிசையின் செங்குத்து கூறு பூச்சியின் எடைக்குச் சமமான மேல்நோக்கு விசையை அளிக்கிறது. சவர்க்காரம் சேர்த்து γ குறைந்தால் பூச்சி மூழ்கும்.
(b) வெப்பநிலை↑ → மூலக்கூறு வேகம்↑ → ஈர்ப்பு பலம்↓ → γ↓. கிரிட்டிக்கல் வெப்பநிலை T_c-இல் γ → 0; திரவ-வாயு வேறுபாடு மறையும் (கிரிட்டிக்கல் ஓப்பலெசன்ஸ்).
(c) பூச்சியின் காலுக்குக் கீழ் நீர் மேற்பரப்பு "நீட்டிய சவ்வு" போல் சிறிது வளைய, மேற்பரப்பு இழுவிசையின் செங்குத்து கூறு பூச்சியின் எடைக்குச் சமமான மேல்நோக்கு விசையை அளிக்கிறது. சவர்க்காரம் சேர்த்து γ குறைந்தால் பூச்சி மூழ்கும்.