விஞ்ஞானம் — பயிற்சி

1. (அ) உயிரினங்களின் உடலில் காணப்படும் ஏழு அடிப்படை இரசாயனக் கூறுகளைப் பெயரிட்டு, அவற்றை சேதனம் / அசேதனம் என வகுக்க. (4 புள்.)
(ஆ) உடல் திணிவில் ஏறக்குறைய 96% ஆக உள்ள நான்கு தனிமங்கள் எவை? அவற்றின் இரசாயனக் குறியீடுகளுடன் தருக. (3 புள்.)
(இ) "உயிரின் பெரும்பான்மை இரசாயனம் ஒரே சில மோனோமர்களின் பெருமூலக்கூறுகளால் கட்டப்படுகின்றது" — எடுத்துக்காட்டுகளுடன் இக்கூற்றை விளக்குக. (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஏழு கூறுகள் — கபோவைதரேற்று, புரதம், இலிப்பிட்டு, நியூக்ளியிக் அமிலம் (சேதனம்); நீர், கனியுப்பு, விற்றமின் (அசேதனம்).
C, H, O, N — கரியம், ஐதரசன், ஒட்சிசன், நைதரசன்.
கபோவைதரேற்று = (CH₂O)_n — மோனோசக்கரைடு மோனோமர்.
புரதம் = ~20 வகை அமினோ அமிலங்கள் (peptide bond மூலம் இணைந்து).
நியூக்ளியிக் அமிலம் = நியூக்ளியோடைடுகள் (pentose + நைதரசன் காரம் + பாஸ்பேட்).
இலிப்பிட்டு = கிளிசரோல் + கொழுப்பமிலம்.
ஆகவே சில அலகுகள், மீள்மீள் — பல்வேறு உயிரியல் வேலைகள்.

(அ) உயிரினங்களின் உடலில் காணப்படும் ஏழு அடிப்படை இரசாயனக் கூறுகள் — கபோவைதரேற்று, புரதம், இலிப்பிட்டு, நியூக்ளியிக் அமிலம், நீர், கனியுப்புக்கள், விற்றமின்கள். முதல் நான்கு (கரியம் அடிப்படையானவை) சேதனக் கூறுகள்; கடைசி மூன்று அசேதனக் கூறுகள்.

(ஆ) உடல் திணிவில் ஏறக்குறைய 96% ஆக நிற்பவை — கரியம் (C), ஐதரசன் (H), ஒட்சிசன் (O), நைதரசன் (N). மீதி பாஸ்பரசு, கந்தகம், சுண்ணம், சோடியம், பொட்டாசியம் ஆகியன சிறு பங்காகவும்; இரும்பு, தாமிரம், அயோடின் போன்றவை மிகச் சிறிய (trace) அளவாகவும் உள்ளன.

(இ) எத்தனை வேற்றுமை இருந்தாலும், உயிரின் இரசாயனம் ஒரே சில மோனோமர்களின் மீள்மீள் இணைப்பால் கட்டப்படுகின்றது:
• கபோவைதரேற்றின் மோனோமர் = ஒரு மோனோசக்கரைடு (குளுக்கோஸ்); இது ஆயிரக்கணக்கில் இணைந்தால் மாப்பொருள் / கிளைகொசன் / செல்லுலோஸ்.
• புரதத்தின் மோனோமர் = ஒரு அமினோ அமிலம்; ~20 வகை அமினோ அமிலங்களின் வெவ்வேறு வரிசையே ஒவ்வொரு வகை புரதத்தையும் தீர்மானிக்கின்றது.
• நியூக்ளியிக் அமிலத்தின் மோனோமர் = ஒரு நியூக்ளியோடைடு (pentose + காரம் + பாஸ்பேட்); அவற்றின் வரிசையே மரபுச் செய்தியாக மாறுகின்றது.
இவ்வாறு "சில அலகுகள் → பல்வேறு புதிய ஒழுங்குகள்" என்ற கொள்கையே உயிரின் பெரு அனுபவம்.

2. (அ) கபோவைதரேற்றுகளை — மோனோசக்கரைடு, டிசக்கரைடு, பல்சக்கரைடு என்ற மூன்று வகையாக ஒவ்வொன்றுக்கும் இரு உதாரணங்களுடன் தனிமச் சூத்திரம் + இயல்புகளை விளக்குக. (6 புள்.)
(ஆ) செறிவாக்கல் தாக்கம் (condensation) என்றால் என்ன? இரு மோனோசக்கரைடுகள் ஒரு டிசக்கரைடாக ஆகும் சமன்பாட்டை எழுதுக. (4 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மோனோசக்கரைடு — C₆H₁₂O₆; குளுக்கோஸ், பிரக்டோஸ்; இனிக்கும், கரையும், படிக.
டிசக்கரைடு — C₁₂H₂₂O₁₁; சக்கரோஸ், மால்டோஸ், லாக்டோஸ்.
பல்சக்கரைடு — (C₆H₁₀O₅)_n; மாப்பொருள், கிளைகொசன், செல்லுலோஸ், கைற்றின். இனிப்பு இல்லை, கரையாது.
செறிவாக்கல் — இரு மோனோமர் இணையும்போது ஒரு H₂O வெளியேற்றப்படுகிறது.
சமன்பாடு: 2 C₆H₁₂O₆ → C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O.
எதிர்த் தாக்கம் — நீராற் பகுத்தல் (hydrolysis); நீர் உள்ளே நுழைந்து பகுக்கும்.

(அ) கபோவைதரேற்றுகளை சக்கரைடு அலகுகளின் எண்ணிக்கைப்படி மூன்று வகை:

(1) மோனோசக்கரைடு (monosaccharide) — ஒரே ஓர் அலகு. பொது சூத்திரம் C₆H₁₂O₆. இயல்புகள்: இனிக்கும், நீரில் இலகுவாகக் கரையும், வெள்ளை படிக வடிவம், புளிக்கக்கூடியது. உதாரணம்: குளுக்கோஸ் (இரத்தத்தில், பழங்களில்), பிரக்டோஸ் (பழங்களில், தேனில்).

(2) டிசக்கரைடு (disaccharide) — இரு மோனோசக்கரைடு செறிவாக்கல் தாக்கத்தால் இணைந்தது. பொது சூத்திரம் C₁₂H₂₂O₁₁. இயல்புகள்: இனிக்கும், நீரில் கரையும். உதாரணம்: சக்கரோஸ் (குளுக்கோஸ் + பிரக்டோஸ் — கரும்பு, வீட்டுச் சர்க்கரை), லாக்டோஸ் (குளுக்கோஸ் + கலக்டோஸ் — பாலில்).

(3) பல்சக்கரைடு (polysaccharide) — நூற்றுக்கணக்கான — ஆயிரக்கணக்கான — மோனோசக்கரைடுகள் தொடரான செறிவாக்கல் தாக்கங்களால் இணைந்த பெருமூலக்கூறு. பொது சூத்திரம் (C₆H₁₀O₅)_n. இயல்புகள்: இனிப்பல்ல, நீரில் கரையாது, படிக வடிவம் இல்லை. உதாரணம்: மாப்பொருள் (starch) — தாவரச் சேமிப்பு வடிவம்; கிளைகொசன் (glycogen) — விலங்கு / மனிதச் சேமிப்பு வடிவம்; செல்லுலோஸ் — தாவர செல் சுவர் கட்டுமானம்; கைற்றின் (chitin) — பூச்சி exoskeleton + காளான்.

(ஆ) செறிவாக்கல் தாக்கம் (condensation reaction) என்பது இரு சிறிய மூலக்கூறுகள் இணையும்போது ஒரு நீர் மூலக்கூறு வெளியேற்றப்படுவதன் மூலம் ஒரு பெரிய மூலக்கூறு உருவாகும் தாக்கம். இரு மோனோசக்கரைடுகள் இணைந்து ஒரு டிசக்கரைடாக ஆகும் சமன்பாடு:

C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ → C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O

இதன் எதிர்த் தாக்கம் = நீராற் பகுத்தல் (hydrolysis); ஒரு நீர் மூலக்கூறு உள்நுழைந்து டிசக்கரைடைப் பிரிக்கின்றது. செரிமானத்தில் — வாயில் உமிழ்நீர் அமிலேஸ், சிறுகுடலில் maltase, sucrase — இவையெல்லாமே நீராற் பகுத்தல் நொதியங்களே.

3. (அ) புரதத்தின் கட்டுமான அலகாகிய அமினோ அமிலத்தின் பொதுவான கட்டமைப்பை வரைந்து விளக்குக. அதன் நான்கு பகுதிகளையும் பெயரிடுக. (4 புள்.)
(ஆ) புரதம் உடலில் மேற்கொள்ளும் நான்கு முக்கிய செயல்பாடுகளை, ஒவ்வொன்றுக்கும் ஓர் உண்மையான உதாரண மூலக்கூறுடன் தருக. (4 புள்.)
(இ) புரதம் நிறைந்த உணவுகளை இரு உதாரணங்களுடன் தருக. (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

அமினோ அமிலம் — மைய C + —NH₂ + —COOH + —H + R.
R = மாறுபடும் பகுதி; ~20 வகை அமினோ அமிலம்.
பெப்டைட் பிணைப்பு உருவாகி பொலிபெப்டைட் = புரதம்.
செயல்: கட்டமைப்பு (கெராட்டின்) — தோல், முடி, நகம்.
கடத்தல் (ஹீமோகுளோபின்) — ஒட்சிசன்.
எதிர்ப்பு (antibody) — நோய்க்கிருமி.
ஹார்மோன் (இன்சுலின்) — இரத்த சர்க்கரை.
நொதியம் (பெப்சின், அமிலேஸ்) — செரிமானம்.
புரத உணவு — பருப்பு, முட்டை, பால், மீன், இறைச்சி, சோயா.

(அ) அமினோ அமிலம் என்பது புரதத்தின் கட்டுமான அலகு. அதன் பொதுவான கட்டமைப்பு — ஒரு மைய கரியக் கருவை (α-carbon) மையமாகக் கொண்டு, அதனைச் சுற்றி நான்கு பகுதிகள் இணைந்துள்ளன:
(1) அமினோ குழு — —NH₂ (basic).
(2) கார்பாக்சிலிக் குழு — —COOH (acidic).
(3) ஓர் ஐதரசன் — —H.
(4) R-குழு (side chain) — மாறுபடும் பகுதி.
R-குழுவே ஒரு அமினோ அமிலத்தை மற்றொன்றில் இருந்து வேறுபடுத்துகின்றது. உலகின் ஒவ்வோர் உயிரியின் ஒவ்வொரு புரதமும் ~20 வகை அமினோ அமிலங்களின் வெவ்வேறு வரிசையாக மட்டுமே கட்டப்பட்டுள்ளன. ஒன்றின் —COOH மற்றொன்றின் —NH₂-உடன் செறிவாக்கல் தாக்கம் கொண்டு பெப்டைட் பிணைப்பு உருவாகின்றது; ஒரு நீர் மூலக்கூறு வெளியேற்றப்படுகின்றது.

(ஆ) புரதம் உடலில் செய்யும் நான்கு செயல்பாடுகள்:
1. கட்டமைப்பு (structural) — கெராட்டின் (keratin) தோல், முடி, நகம், கொம்பு போன்றவற்றின் கட்டுமானம்; கொலாஜன் (collagen) எலும்பு, தோலில் நெகிழ்வுத் தாங்கல்.
2. கடத்தல் (transport) — ஹீமோகுளோபின் (haemoglobin) சிவப்பு குருதி அணுக்களில் இருந்து ஒட்சிசனை நுரையீரலிலிருந்து திசுவுக்கு எடுத்துச் செல்கின்றது.
3. தற்காப்பு (defence) — எதிர்ப் பொருள்கள் (antibodies) நோய்க் கிருமிகளுடன் (antigen) இணைந்து அவற்றைச் சமாளிக்கின்றன.
4. தாக்க ஊக்கம் (catalysis) — நொதியங்கள்: உமிழ்நீர் அமிலேஸ் (மாப்பொருளைச் சீரணிக்கும்), பெப்சின் (வயிற்றில் புரதம்), டிரிப்சின் (சிறுகுடலில் புரதம்), லைபேஸ் (கொழுப்பு).
(மேலதிக செயல்பாடுகள்: ஹார்மோன் — இன்சுலின் சர்க்கரை ஒழுங்கு; இயக்கம் — actin, myosin தசை; இரத்த உறைதல் — fibrinogen.)

(இ) புரதம் நிறைந்த உணவுகள்: பருப்பு வகைகள் (பாசிப்பயறு, கொள்ளு), முட்டை, பால், மீன், இறைச்சி, சோயாமீன் (soya), கொட்டைகள் (முந்திரி, கடலை), சீஸ், காளான், பசிய இலைக் கறிகள்.

4. (அ) நொதியம் (enzyme) என்றால் என்ன? அதன் நான்கு முக்கிய இயல்புகளை விளக்குக. (5 புள்.)
(ஆ) நொதிய தாக்கத்தின் வீதம் வெப்பநிலையை எப்படிச் சார்ந்துள்ளது? வரைபடம் வரைந்து விளக்குக. (5 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நொதியம் = உயிரியில் தாக்கங்களை ஊக்கும் புரத ஊக்கி (biocatalyst).
தாக்கத்தைச் செய்த பிறகும் தான் மாறாமல் மீளக் கிடைக்கும்.
புரதத்தாலானவை → அதிக வெப்பத்தில் denature.
தனிச்சிறப்பு — lock + key principle.
உகந்த வெப்பநிலை ~37 °C.
உகந்த pH (பெப்சின் 2, அமிலேஸ் 7, டிரிப்சின் 8).
வெப்பநிலை: 0-37 °C வீதம் ↑ (collision ↑); 37 °C-க்கு மேல் ↓; ≥ 60 °C denatured.
வரைபடம் = bell-curve போல, peak 37 °C.

(அ) நொதியம் (enzyme) என்பது உயிரினங்களின் உடலினுள் நிகழும் வேதியியல் தாக்கங்களை ஊக்கப்படுத்தும் புரத ஊக்கி (biocatalyst). தாக்கம் வேகமாக நிகழ்வதற்காக நொதியம் தேவை; ஆனால் தாக்கம் முடிந்த பிறகு நொதியம் மாறாமல் அப்படியே மீளக் கிடைக்கின்றது — ஆகவே ஒரே நொதிய மூலக்கூறு தொடர்ந்து பல தாக்கங்களைச் செய்ய முடியும்.

நான்கு முக்கிய இயல்புகள்:
1. புரதத்தாலானவை — ஆகவே வெப்பத்தாலும், அதிக அமிலம் / காரத்தாலும் நாசமாக (denature) கூடியவை.
2. தனிச்சிறப்பு (specificity) — ஒரு நொதியம் ஒரே ஒரு குறிப்பிட்ட தாக்கப் பொருளை (substrate) மட்டுமே தாக்கும். பூட்டுக்குச் சாவி பொருந்துவது போல அமினோ அமில வரிசையின் 3-D அமைப்பால் பொருத்தம்.
3. உகந்த வெப்பநிலை — மனித நொதியங்களுக்கு ≈ 37 °C (உடல் வெப்பநிலை). 0 °C-இல் தாக்கம் கிட்டத்தட்ட நிற்கும்; 37 °C-இல் உச்சம்; 60 °C-க்கு மேல் நாசமாகும்.
4. உகந்த pH — பெப்சினுக்கு pH 2 (இரப்பை HCl); உமிழ்நீர் அமிலேஸுக்கு pH 7 (நடுநிலை வாய்); டிரிப்சினுக்கு pH 8 (சிறுகுடல் காரம்).
(மேலதிகம்: மீள்தன்மையற்றது (denaturation irreversible); குறைந்த அளவில் வேலை செய்யும்; சில நொதியங்களுக்கு cofactor / coenzyme தேவை.)

(ஆ) நொதிய தாக்க வீதம் — வெப்பநிலை வரைபடம் bell-curve (மணி வடிவம்) போல இருக்கும்:
• 0 °C — 37 °C: வெப்பநிலை அதிகரிக்க, மூலக்கூறுகளின் இயக்க சக்தி அதிகரித்து substrate–enzyme முட்டுகள் அதிகமாகி தாக்க வீதம் உயரும்.
• 37 °C இல் உச்ச வீதம் (optimum).
• 37 °C-க்கு மேல்: வெப்பநிலை உயர உயர நொதியத்தின் 3-D கட்டமைப்பு அழியத் தொடங்கி, active site பொருந்தாமை ஏற்பட்டு தாக்க வீதம் வீழ்கின்றது. ≈ 60 °C-க்கு மேல் முற்றிலும் denatured ஆகி தாக்கம் நிற்கின்றது.

(வரைபடம் — x-axis: வெப்பநிலை °C; y-axis: தாக்க வீதம். வரைகோடு 0-37 °C ஏற்றத் தொடக்கம், 37 °C peak, 60 °C-இல் சுழித்து zero.)

5. (அ) இலிப்பிட்டின் கட்டுமான அலகுகள் என்ன? அவை எவ்வாறு இணைந்து ஒரு டிரைகிளிசரைடாக ஆகின்றன என்பதைச் சமன்பாட்டுடன் விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) இலிப்பிட்டின் நான்கு முக்கிய செயல்பாடுகளைத் தருக. (4 புள்.)
(இ) 1 கிராம் கபோவைதரேற்றும் 1 கிராம் இலிப்பிட்டும் வெளியேற்றும் சக்தியை ஒப்பிடுக. வேறுபாட்டின் காரணம் என்ன? (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

கிளிசரோல் + 3 கொழுப்பமிலம்.
சமன்பாடு: glycerol + 3 fatty acid → triglyceride + 3 H₂O (condensation).
நீண்ட காலச் சக்திச் சேமிப்பு — adipose, விதைகள்.
வெப்பக் காப்பு — தோலடிக் கொழுப்பு.
செல்சவ்வின் கட்டுமானம் — phospholipid bilayer.
ADEK கடத்தல் / உறிஞ்சுதல்.
1 g கபோவைதரேற்று ≈ 17 kJ; 1 g இலிப்பிட்டு ≈ 39 kJ.
காரணம்: ஒட்சிசன் குறைவு → முழுமை ஒட்சியேற்றமாக சக்தி அதிகம்.

(அ) இலிப்பிட்டின் கட்டுமான அலகுகள் — கிளிசரோல் (glycerol) ஒரு மூன்று-கரிய ஆல்கஹால், மற்றும் கொழுப்பமிலங்கள் (fatty acids) நீளமான கரியச் சங்கிலி கொண்ட —COOH காரபாக்சிலிக் அமிலங்கள். ஒரு கிளிசரோல் + மூன்று கொழுப்பமிலம் செறிவாக்கல் தாக்கத்தால் இணைந்தால் டிரைகிளிசரைடு (triglyceride) எனப்படும் ஒரு கொழுப்பு உருவாகின்றது. இதன்போது மூன்று நீர் மூலக்கூறுகள் வெளியேற்றப்படுகின்றன.

கிளிசரோல் + 3 கொழுப்பமிலம் → டிரைகிளிசரைடு + 3 H₂O

இதன் எதிர்த் தாக்கம் = நீராற் பகுத்தல் (lipase நொதியம்).

(ஆ) இலிப்பிட்டின் நான்கு முக்கிய செயல்பாடுகள்:
1. நீண்ட காலச் சக்திச் சேமிப்பு — விலங்குகளில் தோல் கீழ் கொழுப்புத் திசு (adipose); தாவரங்களின் விதைகளில் எண்ணெய்.
2. வெப்பக் காப்பு (insulation) — தோலுக்குக் கீழ் உள்ள கொழுப்பு உடல் வெப்பத்தை வெளியேறவிடாமல் தடுக்கின்றது (வடதிருவ விலங்குகளில் blubber).
3. செல் சவ்வின் கட்டுமானம் — phospholipid double layer ஒவ்வொரு செல்லையும் சுற்றுகிறது; உள்-வெளி பொருள் இயக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்துகின்றது.
4. கொழுப்பில் கரையும் விற்றமின்கள் (A, D, E, K) குடலில் இலிப்பிட்டோடு சேர்த்தே உறிஞ்சப்படுகின்றன; கொழுப்பு இல்லாதவருக்கு இந்த விற்றமின்கள் உறிஞ்சப்படா.
(மேலதிகம்: உள் உறுப்புப் பாதுகாப்பு; பாலியல் ஹார்மோன் (testosterone, oestrogen) cholesterol-அடிப்படை.)

(இ) 1 கிராம் கபோவைதரேற்று ≈ 17 kJ சக்தியை வெளியேற்றும்; 1 கிராம் இலிப்பிட்டு ≈ 39 kJ — இரு மடங்கு! வேறுபாட்டின் காரணம் — கபோவைதரேற்றில் ஒட்சிசன் ஏற்கனவே 1:2:1 விகிதத்தில் இருப்பதால் ஒட்சியேற்றத்துக்கு அவ்வளவு புதிய O₂ தேவையில்லை. ஆனால் இலிப்பிட்டில் ஒட்சிசன் மிகவே குறைவு; ஆகவே முழுமையான ஒட்சியேற்றத்தில் (CO₂ + H₂O ஆக மாற) அதிக O₂ தேவை, அதிக ஆற்றல் வெளியேறும்.

6. (அ) நியூக்ளியோடைடு என்றால் என்ன? அதன் மூன்று கூறுகளைப் பெயரிட்டுச் சுருக்கமாக விளக்குக. (3 புள்.)
(ஆ) DNA-வுக்கும் RNA-வுக்கும் இடையே உள்ள நான்கு முக்கிய வேறுபாடுகளை அட்டவணை வடிவில் தருக. (5 புள்.)
(இ) நியூக்ளியிக் அமிலங்கள் உயிரியில் ஏன் இன்றியமையாதவை? இரண்டு செயல்பாட்டை எழுதுக. (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நியூக்ளியோடைடு = pentose + நைதரசன் காரம் + பாஸ்பேட் (3 கூறு).
DNA: இரட்டை இழை, deoxyribose, A T G C, மரபுக் கிடங்கு, கருவில்.
RNA: ஒற்றை இழை, ribose, A U G C, புரத உற்பத்தி, கருவிலிருந்து சைட்டோபிளாஸ்மா.
மரபுத் தகவல் சேமிப்பு, அடுத்த தலைமுறைக்குக் கடத்தல்.
புரத தொகுப்பு கட்டுப்பாடு (transcription, translation).

(அ) நியூக்ளியோடைடு (nucleotide) = நியூக்ளியிக் அமிலத்தின் கட்டுமான அலகு (மோனோமர்). அதன் மூன்று கூறுகள் —
(1) பெண்டோஸ் சக்கரைடு — 5-கரியக் கபோவைதரேற்று; DNA-வில் டியோக்சிரைபோஸ், RNA-வில் ரைபோஸ்.
(2) நைதரசன் கொண்ட காரம் (nitrogenous base) — DNA-வில் A, T, G, C; RNA-வில் A, U, G, C.
(3) பாஸ்பேட்டுக் குழு (phosphate group, —PO₄) — மற்ற நியூக்ளியோடைடுகளுடன் சேர்ந்து நியூக்ளியிக் அமில இழையை உருவாக்க உதவுகின்றது.

(ஆ) DNA — RNA வேறுபாடுகள்:

| பண்பு | DNA | RNA |
|---|---|---|
| இழை வடிவம் | இரட்டை இழை சுருள் | ஒற்றை இழை |
| பெண்டோஸ் | டியோக்சிரைபோஸ் | ரைபோஸ் |
| நைதரசன் காரங்கள் | A, T, G, C | A, U, G, C |
| இருப்பிடம் | முக்கியமாக கருவில் (சிறிது மைட்டோகான்ட்ரியா, குளோரோபிளாஸ்டில்) | கரு + சைட்டோபிளாஸ்மா + ரைபோசோம் |
| வேலை | மரபுத் தகவலின் நிலையான கிடங்கு | கருவில் இருந்து தகவலை எடுத்துச் சென்று புரத தொகுப்பு |
| நிலைத் தன்மை | மிகுந்த நிலை | குறுகிய காலத்தில் சிதைக்கப்படும் |

(இ) நியூக்ளியிக் அமிலங்களின் இன்றியமையாமை:
• மரபுத் தகவலை சேமித்து, பாதுகாத்து, அடுத்த தலைமுறைக்குக் கடத்தல் — ஒவ்வொரு செல்லும் தனது DNA-வைத் தனது மக்கட் செல்களுக்கு பகுந்து தருகின்றது.
• புரத உற்பத்தியின் கட்டுப்பாடு — DNA-வில் உள்ள A, T, G, C வரிசை mRNA-வாக மாற்றப்பட்டு ribosome-இல் அமினோ அமில வரிசையாக மொழியாக்கம் ஆகின்றது. ஆகவே செல்லின் ஒவ்வொரு புரதமும் DNA-வால் ஒழுங்குப்படுத்தப்படுகின்றது.

7. (அ) "சேதனக் கூறுகள் மட்டும் இல்லாமல், அசேதனக் கூறுகளும் உயிரிய உடலுக்கு இன்றியமையாதவை" — இக்கூற்றை, நீர், கனியுப்பு, விற்றமின் ஆகிய மூன்றின் செயல்பாட்டின் அடிப்படையில் விளக்குக. (6 புள்.)
(ஆ) கீழ்க்கண்ட குறைபாட்டு நோய்களுக்குப் பொருத்தமான விற்றமின் / கனிமத்தைக் குறிப்பிடுக: (4 புள்.)
(i) ரிக்கட்ஸ் (ii) இரத்தச் சோகை (iii) ஸ்கேர்வி (iv) கழுத்து வீக்கம் (goitre) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நீர் — கரைப்பான், கடத்தல், வெப்ப ஒழுங்கு, வேதியியல் ஊடகம்.
கனிமம் — Ca எலும்பு; Fe ஹீமோகுளோபின்; I தைராய்ட்.
விற்றமின் — A பார்வை; D எலும்பு; C கொலாஜன்; K உறைதல்.
ரிக்கட்ஸ் — D விற்றமின் (மற்றும் Ca, P).
இரத்தச் சோகை — இரும்பு / B₁₂.
ஸ்கேர்வி — C விற்றமின்.
goitre — அயோடின்.

(அ) சேதனக் கூறுகள் (carbohydrate, protein, lipid, nucleic acid) உயிரிய உடலின் கட்டுமானமும் சக்தியும்; ஆனால் அவை வேலை செய்வதற்கு அசேதனக் கூறுகள் தேவை.

• நீர் (water) — உடல் எடையில் 60-70% நீர். அதன் சிறப்பு இயல்புகளால் — (i) கரைப்பான்: உப்பு, சர்க்கரை, அமினோ அமிலம் எல்லாமே நீரில் கரைந்தே இரத்தம் வழி கடத்தப்படுகின்றன; (ii) வெப்ப ஒழுங்கு: கூடிய specific heat capacity-ஆல் உடல் வெப்பநிலை நிலையாக; (iii) வேதியியல் தாக்க ஊடகம்: உள் தாக்கங்கள் எல்லாமே நீரியல் தீர்வில்; (iv) வியர்வை வழி குளிர்வி.

• கனியுப்புக்கள் (mineral salts) — மிகச் சிறிய அளவில் தேவைப்பட்டாலும், கட்டாயம் தேவை. சுண்ணம் (Ca) எலும்பு, பல், இரத்த உறைதல், தசை சுருக்கம்; இரும்பு (Fe) ஹீமோகுளோபினின் கட்டுமான பகுதி, ஒட்சிசன் கடத்தலுக்கு; அயோடின் (I) தைராய்ட் ஹார்மோன் தயாரிப்புக்கு; சோடியம், பொட்டாசியம் நரம்புத் தூண்டல் + இதயத் துடிப்பு; பாஸ்பரசு ATP, DNA-வில்.

• விற்றமின்கள் (vitamins) — மிகச் சிறிய அளவே தேவை; ஆனால் இல்லாமல் குறைபாட்டு நோய்கள் வரும். A → பார்வை; D → Ca, P உறிஞ்சல், எலும்பு; E → antioxidant; K → இரத்தம் உறைதல்; B-தொகுதி → நரம்பு + வளர்சிதை மாற்றம்; C → கொலாஜன், ஈறு ஆரோக்கியம், எதிர்ப்பு.

ஆகவே சக்திக்கு கபோவைதரேற்று மட்டும் போதாது; புரதம் இருந்தாலும் நீர் இல்லாமல் கடத்த முடியாது; சர்க்கரை + புரதம் சாப்பிட்டாலும் சுண்ணம் இல்லாமல் எலும்பு வளராது; புரதம் அதிகம் சாப்பிட்டாலும் C விற்றமின் இல்லாமல் கொலாஜன் தயாராகாது. அதனாலேயே நார்த்தன்மையான, கலந்த உணவே ஆரோக்கியத்துக்கு அவசியம்.

(ஆ) குறைபாட்டு நோய் — விற்றமின் / கனிமம்:
(i) ரிக்கட்ஸ் (வளைந்த கால்) — D விற்றமின் (மற்றும் சுண்ணம், பாஸ்பரசு) குறைபாடு.
(ii) இரத்தச் சோகை (anaemia) — இரும்பு (சில சமயங்களில் B₁₂) குறைபாடு.
(iii) ஸ்கேர்வி — C விற்றமின் (ascorbic acid) குறைபாடு; ஈறு இரத்தம் கசிதல், பல் உதிர்தல்.
(iv) கழுத்து வீக்கம் (goitre) — அயோடின் குறைபாடு; தைராய்ட் ஹார்மோன் தயாரிப்பு குறைவு.

1. (அ) தூரம் — இடப்பெயர்ச்சி, கதி — வேகம் ஆகிய இரு ஜோடிக்களுக்கு இடையே உள்ள வேறுபாட்டை உதாரணத்துடன் விளக்குக. (6 புள்.)
(ஆ) 400 m வட்ட ஓட்டப் பாதையில் ஓர் ஓட்டக்காரர் முழுச் சுற்று ஒன்றை 80 s-இல் முடித்தார். அவரது மொத்த தூரம், இடப்பெயர்ச்சி, சராசரிக் கதி, சராசரி வேகம் என்பவற்றை கணக்கிடுக. (4 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

தூரம் = கடந்த பாதையின் மொத்த நீளம் (scalar).
இடப்பெயர்ச்சி = தொடக்கம் → இறுதி நேர்க்கோட்டு + திசை (vector).
கதி = தூரம்/நேரம் (scalar).
வேகம் = இடப்பெயர்ச்சி/நேரம் (vector).
மொத்த தூரம் = 400 m.
இடப்பெயர்ச்சி = 0 (தொடக்கம் = இறுதி).
சராசரிக் கதி = 400/80 = 5 m s⁻¹.
சராசரி வேகம் = 0.

(அ) தூரம் என்பது ஒரு பொருள் ஒரு இடத்திலிருந்து இன்னோர் இடத்துக்குச் செல்லும்போது கடந்த பாதையின் மொத்த நீளம். பாதை வளைந்தோ, சுற்றியோ, பல திருப்பங்கள் கொண்டோ இருந்தாலும், சேர்த்துக் கணக்கிட்ட நீளமே தூரம். இதற்கு திசை இல்லை; இது எண்ணிக் கணியம் (scalar). SI அலகு m.

இடப்பெயர்ச்சி என்பது தொடக்கப் புள்ளியிலிருந்து இறுதிப் புள்ளி வரை வரையப்படும் நேர்க்கோட்டு; அதன் அளவும் திசையும் சேர்ந்தது — ஆகவே காவிக் கணியம் (vector). SI அலகு m, ஆனால் திசையும் தெரிவிக்கப்பட வேண்டும்.

உதாரணம்: ஒருவர் வீட்டிலிருந்து கடைக்குச் சென்று மீண்டும் வீடு திரும்பினால் — கடந்த தூரம் 2 கி.மீ ஆகும் (போனது + வந்தது); ஆனால் இடப்பெயர்ச்சி பூஜ்ஜியம் (தொடக்கம் = இறுதி).

கதி என்பது ஓரலகு நேரத்தில் கடக்கும் தூரம் — scalar; SI அலகு m s⁻¹. வேகம் என்பது ஓரலகு நேரத்தில் ஏற்படும் இடப்பெயர்ச்சி — vector; SI அலகு m s⁻¹. அதனாலேயே ஒரு கூற்றில் '6 m s⁻¹ வடக்கு நோக்கி' என்று திசை இருந்தால் வேகம்; '6 m s⁻¹' மட்டுமே என்றால் கதி.

(ஆ) ஓட்டக்காரர்: முழுச் சுற்று → தொடக்கம் = இறுதி.
• மொத்த தூரம் = 400 m.
• இடப்பெயர்ச்சி = 0 m (தொடக்கம் = இறுதி).
• சராசரிக் கதி = 400 / 80 = 5 m s⁻¹.
• சராசரி வேகம் = 0 / 80 = 0 m s⁻¹.
இதனாலேயே 'சீரான கதி உள்ளவருக்கும் சராசரி வேகம் 0 ஆக இருக்கலாம்' என்ற முடிவு.

2. (அ) ஆர்முடுகல் என்றால் என்ன? அதன் SI அலகை எழுதுக. (3 புள்.)
(ஆ) ஓர் கார் 0-இலிருந்து 20 m s⁻¹-ஆக 5 s-இல் வேகம் கூட்டியது. பின் 10 s சீரான வேகத்தில் ஓடியது. இறுதியில் 4 s-இல் நின்றது. (i) ஆர்முடுகல், (ii) அமர்முடுகல், (iii) மொத்த இடப்பெயர்ச்சியை கணக்கிடுக. v–t வரைபை வரைக. (7 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஆர்முடுகல் = வேக மாற்றம்/நேரம்; SI = m s⁻².
ஆர்முடுகல் (கட்டம் 1) = 20/5 = 4 m s⁻².
அமர்முடுகல் (கட்டம் 3) = 20/4 = 5 m s⁻².
கட்டம் 1 இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 5 × 20 = 50 m.
கட்டம் 2 இடப்பெயர்ச்சி = 20 × 10 = 200 m.
கட்டம் 3 இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 4 × 20 = 40 m.
மொத்த = 290 m.
v–t graph: ஏற்றம் → கிடை → வீழ்ச்சி (trapezium).

(அ) ஆர்முடுகல் (acceleration) என்பது வேக மாற்றத்தின் வீதம். அதாவது ஓரலகு நேரத்தில் ஏற்படும் வேக மாற்றம்.

ஆர்முடுகல் a = (இறுதி வேகம் − ஆரம்ப வேகம்) / நேரம் = (v − u) / t

இது காவிக் கணியம் (vector). SI அலகு m s⁻² (மீற்றர் ஒரு செக்கன் ஸ்கொயருக்கு). நேர் ஆர்முடுகல் → வேகம் ஏறும்; எதிர் ஆர்முடுகல் (அமர்முடுகல்) → வேகம் வீழும்.

(ஆ) கட்டம் 1 (0 → 5 s): u = 0, v = 20 m s⁻¹, t = 5 s.
ஆர்முடுகல் = (20 − 0)/5 = 4 m s⁻².
இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 5 × 20 = 50 m.

கட்டம் 2 (5 → 15 s): சீரான வேகம் 20 m s⁻¹, t = 10 s.
ஆர்முடுகல் = 0.
இடப்பெயர்ச்சி = 20 × 10 = 200 m.

கட்டம் 3 (15 → 19 s): u = 20, v = 0, t = 4 s.
ஆர்முடுகல் = (0 − 20)/4 = −5 m s⁻²; அமர்முடுகல் = 5 m s⁻².
இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 4 × 20 = 40 m.

மொத்த இடப்பெயர்ச்சி = 50 + 200 + 40 = 290 m.

v–t வரைபு: ஒரு trapezium — (0,0) → (5,20) ஏற்றம்; (5,20) → (15,20) கிடை; (15,20) → (19,0) வீழ்ச்சி. கீழ்ப்பரப்பின் மொத்தம் 290 m.

3. (அ) வேக–நேர வரைபில் (i) கோட்டின் சாய்வு, (ii) கோட்டின் கீழ் பரப்பு என்ன குறிக்கின்றன என்பதை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) ஓய்விலிருந்து தொடங்கி, 4 s-இல் 12 m s⁻¹ வேகத்துக்கு சீராக ஆர்முடுகித்து, அடுத்த 4 s சீரான வேகத்தில் ஓடி, இறுதி 2 s-இல் சீர் அமர்முடுகலில் நின்ற பொருளுக்கு 10 s-இல் ஆர்முடுகலை, அமர்முடுகலை, மொத்த இடப்பெயர்ச்சியை கணக்கிடுக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சாய்வு (slope) = ஆர்முடுகல்.
கீழ்ப்பரப்பு (area under) = இடப்பெயர்ச்சி.
ஆர்முடுகல் = 12/4 = 3 m s⁻².
அமர்முடுகல் = 12/2 = 6 m s⁻².
கட்டம் 1 இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 4 × 12 = 24 m.
கட்டம் 2 இடப்பெயர்ச்சி = 12 × 4 = 48 m.
கட்டம் 3 இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 2 × 12 = 12 m.
மொத்த = 84 m.

(அ) வேக–நேர வரைபில்:
(i) கோட்டின் சாய்வு (slope) = ஆர்முடுகல். ஏனெனில் slope = Δv/Δt — இதன் வரையறையே ஆர்முடுகல். நேர் சாய்வு → வேகம் ஏறும்; எதிர் சாய்வு → வேகம் வீழும்; சாய்வு பூஜ்ஜியம் → சீரான வேகம்.
(ii) கீழ்ப்பரப்பு (area under) = இடப்பெயர்ச்சி. சீரான வேகத்தில் பரப்பு = v × t = இடப்பெயர்ச்சி (வேக × நேர அலகுகள் மீற்றராக சுருங்குகின்றன). சீர் ஆர்முடுகலில் வரைபு ஒரு முக்கோணம்; பரப்பு = ½ × அடி × உயரம்.

(ஆ) கட்டம் 1 (0 → 4 s): u = 0, v = 12, t = 4.
ஆர்முடுகல் = 12/4 = 3 m s⁻².
இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 4 × 12 = 24 m.

கட்டம் 2 (4 → 8 s): சீரான வேகம் 12 m s⁻¹, t = 4.
ஆர்முடுகல் = 0.
இடப்பெயர்ச்சி = 12 × 4 = 48 m.

கட்டம் 3 (8 → 10 s): u = 12, v = 0, t = 2.
ஆர்முடுகல் = (0 − 12)/2 = −6 m s⁻²; அமர்முடுகல் = 6 m s⁻².
இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 2 × 12 = 12 m.

மொத்த இடப்பெயர்ச்சி = 24 + 48 + 12 = 84 m.

4. (அ) புவியீர்ப்பினாலான ஆர்முடுகல் (g) என்றால் என்ன? அதன் தோராய பெறுமானமும் திசையும் என்ன? (3 புள்.)
(ஆ) ஓர் கல் 80 m உயரத்திலிருந்து ஓய்விலிருந்து கீழே வீழ்கிறது (g = 10 m s⁻²). (i) தரையை அடைய எடுத்த நேரம், (ii) தரை அடையும் வேகம் — கணக்கிடுக. (4 புள்.)
(இ) 'மேலே எறிந்த பொருளின் உச்ச புள்ளியில் ஆர்முடுகல் பூஜ்ஜியம்' — இக்கூற்று சரியா? காரணம் கூறுக. (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

g = புவியீர்ப்பால் ஏற்படும் ஆர்முடுகல்.
பெறுமானம் ≈ 10 m s⁻² (உலகச் சராசரி 9.8).
திசை = புவியின் மையத்தை நோக்கி (கீழ்நோக்கி).
t = √(2h/g) = √(160/10) = 4 s.
v = gt = 10 × 4 = 40 m s⁻¹.
கூற்று தவறு — உச்சத்தில் வேகம் 0 ஆனாலும் g தொடர்கிறது.
ஆகவே ஆர்முடுகல் = 10 m s⁻² (கீழ்நோக்கி) எப்போதும்.

(அ) புவியீர்ப்பினாலான ஆர்முடுகல் (g) என்பது புவியீர்ப்பு விசையால் ஒரு பொருளில் ஏற்படும் ஆர்முடுகல். காற்று எதிர்ப்பைப் புறக்கணித்தால், கீழ்நோக்கி விழும் ஒவ்வொரு பொருளும் — பால் ஆனாலும், கல் ஆனாலும், இறகு ஆனாலும் — ஒரே ஆர்முடுகலில் வீழும். அதன் தோராய பெறுமானம் g ≈ 10 m s⁻² (உலகச் சராசரி 9.8 m s⁻²). திசை: புவியின் மையத்தை நோக்கி — அதாவது கீழ்நோக்கி.

(ஆ) கல் 80 m உயரத்திலிருந்து ஓய்விலிருந்து வீழ்கிறது; u = 0; g = 10.
(i) தரையை அடைய நேரம்: s = ½ g t² → 80 = ½ × 10 × t² → 80 = 5 t² → t² = 16 → t = 4 s.
(ii) தரை அடையும் வேகம்: v = u + gt = 0 + 10 × 4 = 40 m s⁻¹ (கீழ்நோக்கி).

(இ) கூற்று தவறு. மேலே எறிந்த பொருளின் உச்ச புள்ளியில் — அக் கணத்தில் வேகம் 0 என்பது உண்மை (மேல்நோக்கி இயங்க இனி வேகம் இல்லை, கீழ்நோக்கி இன்னும் தொடங்கவில்லை). ஆனால் புவியீர்ப்பு விசை தொடர்கின்றது — ஆகவே ஆர்முடுகல் தொடர்கின்றது. அக் கணத்திலும் ஆர்முடுகல் = g = 10 m s⁻² (கீழ்நோக்கி). இதே ஆர்முடுகல்தான் அடுத்த கணத்தில் பொருளை மீண்டும் கீழ்நோக்கி தள்ளுகின்றது. வேகம் 0 ≠ ஆர்முடுகல் 0 — இரண்டு வேறு கணியங்கள்.

5. (அ) Scalar (எண்ணிக் கணியம்) மற்றும் Vector (காவிக் கணியம்) — இவ்விரண்டுக்கும் இடையே உள்ள வேறுபாட்டை விளக்குக. ஒவ்வொன்றுக்கும் இரு உதாரணம் தருக. (4 புள்.)
(ஆ) ஒரு பொருளின் வேக–நேர வரைபு பின்வருமாறு உள்ளது: 0 → 2 s ஏற்றம் 0-இலிருந்து 6 m s⁻¹; 2 → 6 s சீரான 6 m s⁻¹; 6 → 8 s வீழ்ச்சி 6-இலிருந்து 0. (i) ஒவ்வொரு கட்டத்தின் ஆர்முடுகலை, (ii) ஒவ்வொரு கட்டத்தின் இடப்பெயர்ச்சியை கணக்கிடுக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Scalar = அளவு மட்டும்; Vector = அளவு + திசை.
Scalar உதா: தூரம், கதி, காலம், திணிவு.
Vector உதா: இடப்பெயர்ச்சி, வேகம், ஆர்முடுகல், விசை.
கட்டம் 1: a = 6/2 = 3 m s⁻².
கட்டம் 2: a = 0.
கட்டம் 3: a = −6/2 = −3 m s⁻².
கட்டம் 1 இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 2 × 6 = 6 m.
கட்டம் 2 இடப்பெயர்ச்சி = 6 × 4 = 24 m.
கட்டம் 3 இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 2 × 6 = 6 m.

(அ) Scalar (எண்ணிக் கணியம்) என்பது அளவை மட்டுமே கொண்ட இயற்பியல் கணியம். திசை இல்லை. கூட்டல், கழித்தல் சாதாரண கணக்கு போலவே. உதாரணம்: தூரம், கதி, காலம், திணிவு, வெப்பநிலை, சக்தி.

Vector (காவிக் கணியம்) என்பது அளவு + திசை இரண்டையும் கொண்டது. கூட்டல்/கழித்தலுக்கு திசை சேர்த்துப் பார்க்க வேண்டும். உதாரணம்: இடப்பெயர்ச்சி, வேகம், ஆர்முடுகல், விசை, கணத்தாக்கு (momentum).

இவ்வேறுபாட்டால்தான் '5 m s⁻¹' என்பது கதி (scalar), '5 m s⁻¹ வடக்கு' என்பது வேகம் (vector).

(ஆ) கட்டம் 1 (0 → 2 s): u = 0, v = 6, t = 2.
ஆர்முடுகல் = (6−0)/2 = 3 m s⁻².
இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 2 × 6 = 6 m.

கட்டம் 2 (2 → 6 s): சீரான வேகம் 6 m s⁻¹, t = 4.
ஆர்முடுகல் = 0.
இடப்பெயர்ச்சி = 6 × 4 = 24 m.

கட்டம் 3 (6 → 8 s): u = 6, v = 0, t = 2.
ஆர்முடுகல் = (0−6)/2 = −3 m s⁻²; அமர்முடுகல் = 3 m s⁻².
இடப்பெயர்ச்சி = ½ × 2 × 6 = 6 m.

மொத்த இடப்பெயர்ச்சி = 6 + 24 + 6 = 36 m.

6. (அ) 30 m s⁻¹ வேகத்துடன் நிலைக்குத்தாக மேல்நோக்கி எறியப்பட்ட ஒரு பந்து உள்ளது. காற்று எதிர்ப்பை புறக்கணிக்க. g = 10 m s⁻². (i) உச்ச உயரத்தை அடைய எடுத்த நேரம், (ii) அடைந்த உச்ச உயரம், (iii) தரைக்கு மீண்டும் வர மொத்த நேரம், (iv) தரை வேகம் — கணக்கிடுக. (8 புள்.)
(ஆ) இம்மொத்த இயக்கத்தின் v–t வரைபை வரைய சொற்களில் விவரிக்க. (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

t_up = u/g = 30/10 = 3 s.
h = ½ut = ½ × 30 × 3 = 45 m.
மொத்த நேரம் = 2 × t_up = 6 s (symmetric).
தரை வேகம் = u = 30 m s⁻¹ (கீழ்நோக்கி).
v–t: (0,30) → (3,0) நேர் வீழ்ச்சி; (3,0) → (6,−30) தொடர் வீழ்ச்சி.

(அ) ஆரம்ப வேகம் u = 30 m s⁻¹ (மேல்நோக்கி); g = 10 m s⁻² (கீழ்நோக்கி, எதிராக).

(i) உச்ச உயரத்துக்கான நேரம்: உச்சத்தில் வேகம் v = 0. v = u − gt → 0 = 30 − 10 t → t = 3 s.

(ii) உச்ச உயரம்: h = u·t − ½g·t² = 30·3 − ½·10·9 = 90 − 45 = 45 m. (அல்லது h = u²/2g = 900/20 = 45 m.)

(iii) மொத்த நேரம் (சுற்றுப் பயணம்): ஆற்றல் பாதுகாப்பு + symmetry-ஆல் மேல்செல்ல எடுத்த நேரம் = கீழ் வர எடுக்கும் நேரம். ஆகவே மொத்த நேரம் = 2 × 3 = 6 s.

(iv) தரை வேகம்: மீண்டும் symmetry-ஆல், தரையில் வேகம் = ஆரம்ப வேகம் = 30 m s⁻¹ (இம்முறை கீழ்நோக்கி). சரிபார்ப்பு: கீழ்நோக்கி 3 s வீழ்ச்சியில் v = 0 + 10 × 3 = 30 m s⁻¹ ✓.

(ஆ) v–t வரைபு (சொற்களில்): y-அச்சு வேகம் (m s⁻¹), x-அச்சு நேரம் (s).
• (0, +30)-இல் தொடங்கி, சீராக கீழே சாய்ந்து (3, 0) புள்ளியில் t-அச்சைத் தொடுகிறது — மேல் நோக்கி இயங்கி உச்சத்தில் நிற்கின்றது.
• அப்புள்ளியிலிருந்து தொடர்ந்து கீழே சாய்ந்து (6, −30)-ஐ அடைகிறது — மீண்டும் கீழ்நோக்கி வேகமாக ஓடி தரையில் 30 m s⁻¹ வேகத்தை எட்டுகின்றது.
• கோட்டின் சாய்வு எப்போதும் −10 m s⁻² (= −g); ஒரு நேர்க் கோடு.
• நேர்க்குறிப் பகுதி (0–3 s) கீழ்ப் பரப்பு = +45 m (மேல்நோக்கிய இடப்பெயர்ச்சி). எதிர்க்குறி (3–6 s) = −45 m. மொத்தம் 0 — தரைக்கே திரும்பியுள்ளது.

7. (அ) 'காற்றை புறக்கணித்தால், ஒரே உயரத்திலிருந்து கீழே விழும் கல், இறகு இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் தரையை அடையும்' — இக்கூற்றை விளக்கி நிறுவுக. (4 புள்.)
(ஆ) ஒரு பொருள் 40 m s⁻¹ ஆரம்ப வேகத்தில் கீழ்நோக்கி ஒரு கட்டிடத்தின் உச்சியிலிருந்து எறியப்பட்டது. கட்டிடத்தின் உயரம் 80 m. (i) தரையை அடைய எடுத்த நேரம், (ii) தரை வேகம் — கணக்கிடுக. (g = 10) (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

g எல்லாப் பொருளுக்கும் ஒரே (காற்றை விட்டால்).
காற்று இருந்தபோது drag விசை கனம்-சார்ந்தது போலாகிறது; இறகு பின்தங்குகிறது.
Galileo, Apollo சந்திர சோதனை — verification.
நிலை 1: s = ut + ½gt² → 80 = 40t + 5t² → t² + 8t − 16 = 0.
t = (−8 + √(64 + 64))/2 = (−8 + 11.31)/2 ≈ 1.66 s.
v = u + gt = 40 + 10 × 1.66 ≈ 56.6 m s⁻¹.

(அ) கல், இறகு இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் தரையை அடைதல்.

நியூட்டனின் இரண்டாம் இயக்க விதி: F = ma → a = F/m.
• கல்லில் செயற்படும் புவியீர்ப்பு விசை F_k = m_k·g.
• இறகில் செயற்படும் புவியீர்ப்பு விசை F_i = m_i·g.
• கல்லின் ஆர்முடுகல் = F_k/m_k = m_kg/m_k = g.
• இறகின் ஆர்முடுகல் = F_i/m_i = m_ig/m_i = g.

இரண்டுக்கும் ஆர்முடுகல் g — ஒரே! திணிவு சுருங்கி வெளிவருகின்றது. ஆகவே ஒரே உயரத்திலிருந்து ஓய்விலிருந்து விழுந்தால் ஒரே நேரத்தில் தரையை அடையும்.

நடைமுறையில் ஏன் இறகு பின்தங்குகின்றது? காற்றில் drag எனப்படும் எதிர்ப்பு விசை இறகின் பெரிய பரப்பளவில் அதிகமாக செயற்படுகிறது; ஆகவே இறகின் நிகர விசை குறைகிறது. வெற்றிடத்தில் — Apollo 15 விண்வெளி வீரர் சந்திரனில் சுத்தியலையும் தூவலையும் ஒரே நேரத்தில் கீழே விட்டபோது இரண்டும் சேர்ந்தே தரையை அடைந்தன — ஒரே ஆர்முடுகல் கொள்கையை நிரூபிக்கின்றது.

(ஆ) கட்டிடம் 80 m; u = 40 m s⁻¹ (கீழ்நோக்கி); g = 10.

(i) நேரம்: s = u·t + ½·g·t² → 80 = 40t + 5t² → 5t² + 40t − 80 = 0 → t² + 8t − 16 = 0.
t = [−8 + √(64 + 64)] / 2 = [−8 + √128] / 2 = [−8 + 11.31] / 2 ≈ 1.66 s.

(ii) தரை வேகம்: v = u + g·t = 40 + 10 × 1.66 = 56.6 m s⁻¹.

(மாற்று சரிபார்ப்பு: v² = u² + 2g·s = 1600 + 1600 = 3200 → v = 56.6 m s⁻¹ ✓.)

1. (அ) ஒரு அணுவின் கட்டமைப்பில் காணப்படும் மூன்று அடிப்படை துகள்களை — இடம், மின்னூட்டம், திணிவு என்பவற்றுடன் அட்டவணை வடிவில் தருக. (4 புள்.)
(ஆ) ²³₁₁Na, ⁴⁰₂₀Ca இரண்டுக்கும் (i) புரோத்திரன் எண், (ii) நியூத்திரன் எண், (iii) இலத்திரன் எண், (iv) இலத்திரன் நிலையாமைப்பு என்பவற்றை கணக்கிடுக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

2. (அ) ஐசோடோப்பு (isotope) என்றால் என்ன? கரியத்தின் மூன்று ஐசோடோப்புகளை எடுத்துக்காட்டாக தருக. (4 புள்.)
(ஆ) ஐசோடோப்புகளின் இரசாயனப் பண்புகள் ஒரே ஆனால் இயற்பியல் பண்புகள் வேறுபடலாம் — காரணம் என்ன? (3 புள்.)
(இ) கீழ்க்கண்ட அயனிகளில் — Na⁺, Mg²⁺, Cl⁻, O²⁻ — எத்தனை இலத்திரன்கள் உள்ளன என்பதை கணக்கிடுக. (3 புள்.) (Na:11, Mg:12, Cl:17, O:8) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Isotope = ஒரே Z, வேறு A.
C-12, C-13, C-14 (Z=6 எல்லாம், N=6,7,8).
Chemical = e⁻ ஒரே → ஒரே bonding.
Physical = mass-dependent → density, b.p., kathirakkam வேறுபடும்.
Na⁺ = 11 − 1 = 10.
Mg²⁺ = 12 − 2 = 10.
Cl⁻ = 17 + 1 = 18.
O²⁻ = 8 + 2 = 10.

(அ) ஐசோடோப்பு என்பது ஒரே மூலகத்தின் — அதாவது ஒரே அணு எண் (Z) கொண்ட — ஆனால் வேறுபட்ட திணிவு எண் (A) கொண்ட அணுக்கள். ஒரே Z என்பதால் ஒரே மூலகம்; ஆனால் கருவில் நியூத்திரன் எண் வேறுபடுகிறது.

கரியத்தின் மூன்று ஐசோடோப்புகள்:
• ¹²₆C — 6p + 6n; இயற்கையில் 98.9 %.
• ¹³₆C — 6p + 7n; 1.1 %.
• ¹⁴₆C — 6p + 8n; சிறு அளவில், கதிரியக்கம் — தொல்லியல் வயது கணிப்புக்குப் பயன்படுகின்றது (carbon dating).

(ஆ) இரசாயனப் பண்புகள் ஒரே — காரணம்: இரசாயன வினைகள் இலத்திரன்களின் பரிமாற்றத்தாலேயே நிகழ்கின்றன. ஐசோடோப்புகளில் இலத்திரன் எண் = Z = ஒரே; இலத்திரன் நிலையாமைப்பும் ஒரே. ஆகவே அவை அதே bonds, அதே reactions செய்கின்றன.

இயற்பியல் பண்புகள் வேறுபடலாம் — காரணம்: திணிவு வேறுபடுகின்றது (கூடுதல் நியூத்திரன்கள்) → ஆகவே ஐசோடோப்புகளின் அடர்த்தி, கொதிநிலை, பாயும் வீதம் (diffusion rate), மற்றும் கதிரியக்கம் (¹⁴C போல) வேறுபடலாம்.

(இ) அயனிகளின் இலத்திரன் எண் கணக்கீடு:
• Na⁺ — Na (Z=11) ஒரு e⁻ இழந்தது → 11 − 1 = 10 e⁻ (Ne-உடன் isoelectronic).
• Mg²⁺ — Mg (Z=12) இரு e⁻ இழந்தது → 12 − 2 = 10 e⁻ (Ne-உடன் isoelectronic).
• Cl⁻ — Cl (Z=17) ஒரு e⁻ பெற்றது → 17 + 1 = 18 e⁻ (Ar-உடன் isoelectronic).
• O²⁻ — O (Z=8) இரு e⁻ பெற்றது → 8 + 2 = 10 e⁻ (Ne-உடன் isoelectronic).

இவையெல்லாமே octet நிறையை அடைய e⁻ பரிமாறுகின்றன — அதனாலேயே நிலையான வாயுவின் e⁻ அமைப்பை எடுக்கின்றன.

3. (அ) நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணை எதன் அடிப்படையில் அமைக்கப்பட்டுள்ளது? அதில் எத்தனை பந்திகள், எத்தனை தொகுதிகள் உள்ளன? (3 புள்.)
(ஆ) (i) பந்தி எண், (ii) தொகுதி எண் — இரண்டும் முறையே எதைச் சார்ந்துள்ளன என்பதை விளக்குக. (4 புள்.)
(இ) ஒரே பந்தியில் இடதிலிருந்து வலதாக, மற்றும் ஒரே தொகுதியில் மேலிருந்து கீழாக நகரும்போது (i) உலோகத் தன்மை, (ii) அணு அளவு ஆகியன எப்படி மாறுகின்றன? (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

அணு எண் (Z) வரிசை.
7 பந்தி, 18 தொகுதி.
பந்தி எண் = ஓடுகளின் எண்.
தொகுதி எண் = வெளி ஓட்டு (valence) e⁻ எண்.
பந்தியில் → : உலோகம் ↓, அளவு ↓.
தொகுதியில் ↓ : உலோகம் ↑, அளவு ↑.

(அ) நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணை அணு எண் (Z) வரிசையில் அமைக்கப்பட்டுள்ளது. (Mendeleev முதலில் அணு எடைப்படி வரிசையில் அமைத்தார்; அதில் சில முரண்பாடுகள் ஏற்பட்டன — ஆகவே நவீனத்தில் Z-க்கு மாற்றினர்.) அட்டவணையில் 7 கிடைமட்ட பந்திகள் (periods) + 18 நிலைக்குத்து தொகுதிகள் (groups) உள்ளன. தற்போது 118 மூலகங்கள் உள்ளன — 92 இயற்கை, மீதி செயற்கை.

(ஆ) (i) பந்தி எண்: ஒரே பந்தியில் உள்ள மூலகங்களுக்கு ஒரே எண்ணிக்கையான இலத்திரன் ஓடுகள் உண்டு. ஆகவே பந்தி எண் = அந்த மூலகத்தின் மொத்த ஓடுகளின் எண். எடுத்துக்காட்டு: Period 1 = K மட்டுமே (H, He); Period 2 = K + L (Li → Ne); Period 3 = K + L + M (Na → Ar).

(ii) தொகுதி எண்: ஒரே தொகுதியில் உள்ள மூலகங்களுக்கு ஒரே எண்ணிக்கையான வெளி ஓட்டு (valence) இலத்திரன்கள் உண்டு. ஆகவே தொகுதி எண் = வெளி ஓட்டு இலத்திரன் எண். எடுத்துக்காட்டு: Group I = 1 valence (Li, Na, K — அல்கலி உலோகம்); Group VII = 7 valence (F, Cl — ஹலோஜன்); Group VIII/0 = 8 valence (Ne, Ar — விழுமிய வாயு). ஒரே தொகுதியில் ஒரே chemical behaviour — ஏனெனில் valence e⁻ ஒரே.

(இ) (i) உலோகத் தன்மை:
• ஒரே பந்தியில் இடதிலிருந்து வலதாக → உலோகத் தன்மை குறையும்; அலோகத் தன்மை அதிகரிக்கும். (Na metal → Cl non-metal Period 3.)
• ஒரே தொகுதியில் மேலிருந்து கீழாக → உலோகத் தன்மை அதிகரிக்கும் (புதிய ஓடுகள் சேர்ந்து shielding ↑ → e⁻ இழப்பு எளிது). Li → Cs மிக reactive.

(ii) அணு அளவு:
• பந்தியில் இடதிலிருந்து வலதாக → அளவு குறையும். காரணம்: Z ↑ ஆனால் ஓடு எண் மாறவில்லை; கருவின் நிலை மின்னூட்டம் e⁻-களை அதிகமாக இழுக்கின்றது.
• தொகுதியில் மேலிருந்து கீழாக → அளவு அதிகரிக்கும். காரணம்: புதிய ஓடுகள் சேர்க்கப்படுகின்றன.

4. (அ) மூலகம், சேர்வை, கலவை — மூன்றுக்கும் இடையே உள்ள வேறுபாட்டை இரண்டு உதாரணம் ஒவ்வொன்றுக்கும் தந்து விளக்குக. (5 புள்.)
(ஆ) NaCl, CaCl₂, Al₂O₃ — மூன்று சேர்வைகளில் கூறு அயனிகளை எழுதி அவை எவ்வாறு அந்த சூத்திரத்தைத் தருகின்றன என்பதை விளக்குக. (5 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மூலகம் = ஒரே வகை அணு (O₂, Fe).
சேர்வை = 2+ வேறு மூலகம் இரசாயனமாக ஒரே விகிதம் (H₂O, NaCl).
கலவை = இரு+ பொருள் இரசாயனமாக இல்லாமல், மாறும் விகிதம், எளிதாக பிரிக்கலாம் (காற்று, உப்புத் தண்ணீர்).
NaCl: Na⁺ + Cl⁻ → 1:1.
CaCl₂: Ca²⁺ + 2 Cl⁻ → 1:2.
Al₂O₃: 2 Al³⁺ + 3 O²⁻ → 2:3 (cross-multiply).

(அ) மூலகம் (element) — ஒரே வகை அணுக்களால் மட்டுமே ஆனது. சாதாரண இரசாயன முறைகளில் இனிமேல் பிரிக்க முடியாதது. உதா: ஒட்சிசன் (O₂), இரும்பு (Fe), தங்கம் (Au).

சேர்வை (compound) — இரு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வேறு மூலகங்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் இரசாயனமாக இணைந்தது. கூறு மூலகங்களின் பழைய பண்புகள் காணாமல், புதிய பண்புகள் தோன்றுகின்றன. பிரிக்க இரசாயன முறை வேண்டும். உதா: H₂O (ஐதரசன் + ஒட்சிசன் 1:8 எடை விகிதம்), NaCl (சோடியம் + குளோரின்).

கலவை (mixture) — இரு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட தனிமங்கள் அல்லது சேர்வைகள் இரசாயனமாக இணையாமல், மாறும் விகிதத்தில் கலந்தது. கூறுகள் தம்தம் பண்புகளை இழக்காது; இயற்பியல் முறைகளில் எளிதாக பிரிக்கலாம். உதா: காற்று (N₂ + O₂ + …), உப்புத் தண்ணீர் (H₂O + NaCl).

முக்கிய வேறுபாடு: சேர்வையில் பிரிப்பு கடினம், பண்பு மாற்றம் முழுமை; கலவையில் பிரிப்பு எளிது, பண்பு மாறாது.

(ஆ) NaCl (சோடியம் குளோரைடு) — வீட்டு உப்பு:
Na (Group I) → Na⁺ + e⁻ (1 e⁻ இழந்து +1 cation).
Cl (Group VII) + e⁻ → Cl⁻ (1 e⁻ பெற்று −1 anion).
Net charge balance: (+1) + (−1) = 0 → 1 Na⁺ : 1 Cl⁻ → சூத்திரம் NaCl.

CaCl₂ (கல்சியம் குளோரைடு):
Ca (Group II) → Ca²⁺ + 2 e⁻ (+2 cation).
Cl + e⁻ → Cl⁻ (−1 anion).
ஒரு Ca²⁺ +2 கொடுக்கின்றது; ஒரு Cl⁻ −1 மட்டும். ஆகவே 2 Cl⁻ வேண்டும் சமன் செய்ய.
Net: (+2) + (−1 × 2) = 0 → 1 Ca²⁺ : 2 Cl⁻ → சூத்திரம் CaCl₂.

Al₂O₃ (அலுமினியம் ஒட்சைட்):
Al (Group III) → Al³⁺ + 3 e⁻ (+3 cation).
O (Group VI) + 2 e⁻ → O²⁻ (−2 anion).
Cross-multiply: Al-இன் |charge| = 3 → O subscript = 3; O-இன் |charge| = 2 → Al subscript = 2.
Net: (+3 × 2) + (−2 × 3) = +6 − 6 = 0 → 2 Al³⁺ : 3 O²⁻ → சூத்திரம் Al₂O₃.

5. (அ) நேர் அயனி (cation) மற்றும் எதிர் அயனி (anion) எவ்வாறு உருவாகின்றன என்பதை விளக்குக. ஒவ்வொன்றுக்கும் இரு உதாரணம் தருக. (5 புள்.)
(ஆ) விழுமிய வாயுக்கள் (Ne, Ar, …) ஏன் வினையற்றவை? (3 புள்.)
(இ) Na, Mg, Al ஆகியன ஏன் cation கொடுக்கின்றன, ஆனால் F, Cl ஆகியன ஏன் anion கொடுக்கின்றன — இலத்திரன் நிலையாமைப்பின் அடிப்படையில் விளக்குக. (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Cation = e⁻ இழப்பு → +.
Anion = e⁻ பெறுதல் → −.
Cation உதா: Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺.
Anion உதா: Cl⁻, O²⁻.
Noble gas = full octet → e⁻ ஐ இழக்கவோ பெறவோ ஆற்றல் ஆதாயம் இல்லை.
Na, Mg, Al = 1, 2, 3 valence e⁻ — இழப்பது எளிது (octet கீழே).
F, Cl = 7 valence — ஒரே e⁻ பெற்று octet நிறை.

(அ) நேர் அயனி (cation) — ஒரு நடுநிலை அணு ஒன்று அல்லது பல இலத்திரன்களை இழந்து ஏற்படுவது. இலத்திரன் −1 கொண்டது; ஒன்று குறைய நிகர மின்னூட்டம் +1 ஆகும். ஆகவே cation = நேர் மின்னூட்டம். உதா:
• Na → Na⁺ + e⁻ (சோடியம் ஒரு e⁻ இழந்து +1).
• Mg → Mg²⁺ + 2 e⁻ (மக்னீசியம் இரு e⁻ இழந்து +2).

எதிர் அயனி (anion) — ஒரு நடுநிலை அணு ஒன்று அல்லது பல இலத்திரன்களை பெற்று ஏற்படுவது. ஒரு கூடுதல் e⁻ = −1 கூடுதல் → நிகரம் எதிர்க்குறி. உதா:
• Cl + e⁻ → Cl⁻ (குளோரின் ஒரு e⁻ பெற்று −1).
• O + 2 e⁻ → O²⁻ (ஒட்சிசன் இரு e⁻ பெற்று −2).

பொதுவாக உலோகங்கள் cation கொடுக்கும் (வெளி ஓட்டில் e⁻ குறைவு → இழப்பது எளிது); அலோகங்கள் anion கொடுக்கும் (வெளி ஓட்டில் e⁻ அதிகம் → பெறுவது எளிது).

(ஆ) விழுமிய வாயுக்களின் வினையற்றமை: இவற்றின் வெளி ஓடு முற்றிலும் நிறையாக உள்ளது — He = 2 e⁻ (K நிறை); Ne, Ar, Kr, Xe = 8 e⁻ (octet நிறை). இந்த நிலை மிகுந்த ஆற்றல்-நிலையானது (low energy minimum). எந்த e⁻ ஐயும் இழப்பதோ பெறுவதோ ஆற்றல் ஆதாயம் தராது; ஆகவே அவை இரசாயன வினையில் ஈடுபடாமல் தனியாக அணு வடிவில் இருக்கின்றன. (Xe-உக்கு ஒரு சில kuripitta compound-கள் உண்டு; ஆனால் அவை விதிவிலக்கானவை.)

(இ) Na (2, 8, 1), Mg (2, 8, 2), Al (2, 8, 3) — வெளி ஓட்டில் முறையே 1, 2, 3 e⁻ மட்டுமே. இவற்றை இழந்துவிட்டால் முந்தைய ஓடு (Ne config 2, 8) நிறையாகின்றது — மிக நிலையான. ஆகவே அவை +1, +2, +3 cation கொடுக்கின்றன.

F (2, 7), Cl (2, 8, 7) — வெளியில் 7 e⁻. ஒரே e⁻ பெற்றால் octet 8 ஆகி நிறை. ஆகவே அவை −1 anion கொடுக்கின்றன. e⁻ இழப்பது நிலையற்ற நிலையைத் தரும் என்பதால் cation தராது.

6. (அ) கரியம் (Carbon, Z=6) ஏன் சேதன இரசாயனத்தின் முதுகெலும்பாக இருக்கின்றது? அதன் வெளி ஓட்டு e⁻ எண்ணிக்கையின் முக்கியத்துவம் என்ன? (4 புள்.)
(ஆ) கரியத்தின் மூன்று allotrope-களை — அவற்றின் கட்டமைப்பு, இரு பண்புகளுடன் — விளக்குக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

C: 2, 4 → 4 valence.
4 covalent bonds — chain + ring.
C–C, C–H, C–O, C–N — அனைத்தும் வலிமை.
வைரம் — tetrahedral 4 bond; கடினம்; non-conductor.
கிரபைட் — layered, 3 bond, 1 delocalised e⁻; soft; conductor.
Fullerene C₆₀ — football, 60 C; nanotech.

(அ) கரியத்தின் முக்கியத்துவம் — 4 valence: கரியத்தின் இலத்திரன் நிலையாமைப்பு 2, 4. அதாவது வெளி ஓட்டில் 4 e⁻. octet நிறையடைய அதற்கு 4 e⁻ பெற வேண்டும் / 4 இழக்க வேண்டும் — இரண்டுமே சக்தி அதிகம். ஆகவே கரியம் e⁻ பகிர்தலையே (covalent bonding) தேர்ந்தெடுக்கின்றது. 4 covalent bonds கட்டக் கூடியதால்:

• கரியக் கருக்கள் ஒன்றோடொன்று — நீளமான, கிளைபட்ட, வளையமான சங்கிலிகள் (chains) + வளையங்கள் (rings) கட்டலாம்.
• மற்றும் H, O, N, S என்னும் சேதன கூறுகளுடன் பல்வேறு வடிவில் பிணைய முடியும்.
• கரியக் கருக்களுக்கிடையேயான பிணைப்பு (C–C) மிக நிலையானது.

இதன் விளைவாக — மரம், புரதம், DNA, கொழுப்பு, பெட்ரோலியம், மருந்துகள், பிளாஸ்டிக் — இவை அனைத்தும் கரிய அடிப்படை மூலக்கூறுகள். உலகின் அத்தனை உயிரியின் இரசாயனமே கரியத்தைச் சார்ந்தது. ஆகவே 'organic chemistry' என்பது 'carbon chemistry'.

(ஆ) கரியத்தின் மூன்று allotrope-கள் (ஒரே மூலகத்தின் வேறுபட்ட கட்டமைப்புக் கொண்ட வடிவம்):

(1) வைரம் (Diamond):
• கட்டமைப்பு: ஒவ்வொரு C-உம் 4 அக்கம்பக்க C அணுக்களுடன் tetrahedral (109.5°) கோணத்தில் பிணைக்கப்பட்டது. மிக நீண்ட, 3-பரிமாண நெட்வொர்க்.
• பண்புகள்: பூமியின் கடினமான இயற்கைப் பொருள் (Mohs 10). மின்சாரம் கடத்தாது (free e⁻ இல்லை — எல்லா e⁻-களும் bond-இல்). உச்ச உருகுநிலை. கண்ணாடியில் ஒளி வெவ்வேறு திசையாக சிதறுவதால் பிரகாசம்.
• பயன்: அணி, துளையிடும் கருவி, கட்டிங் டிஸ்க்.

(2) கிரபைட் (Graphite):
• கட்டமைப்பு: ஒவ்வொரு C-உம் 3 அக்கம்பக்க C-களுடன் தட்டையாக (120°) பிணைக்கப்பட்டுள்ளது — அறுகோண வளையங்கள் ஒன்றுசேர்ந்து தாள்கள் (sheets). தாள்கள் ஒன்றின் மீது ஒன்று நழுவக்கூடிய மெல்லிய வான்-டெர்-வால்ஸ் பிணைப்பால் அடுக்கப்பட்டுள்ளன.
• பண்புகள்: மென்மை, வழுக்கும் தன்மை (உலர் மசகு பயன்பாடு). 4-வது e⁻ delocalised → மின் கடத்தி! உச்ச உருகுநிலை.
• பயன்: பென்சில் முனை, மின் முனை (electrode), உலர் மசகு, ஆணுவியல் moderator.

(3) ஃபுல்லரீன் (Fullerene, C₆₀):
• கட்டமைப்பு: 60 கரிய அணுக்கள் ஒரு கால்பந்து வடிவ (truncated icosahedron) கூட்டில் — 12 ஐங்கோணம் + 20 அறுகோணம்.
• பண்புகள்: திட — கருப்பு படிக மூலக்கூறு. தனிப் பெயருடைய இரசாயன பண்புகள். மிக நிலையானது.
• பயன்: nanotechnology, மருந்துத் தொகுப்பு (drug delivery), சூரிய மின்சார கலம்.

(மேலும்: கிராபீன் = ஒரே-அடுக்கு கிரபைட்; நானோகுழாய்கள் (CNT) = ஒரு கிராபீன் தாள் சுருட்டப்பட்டது.)

7. (அ) ஒரு பந்தியில் இடதிலிருந்து வலதாக நகரும்போது இரசாயன பண்புகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) Period 3 — Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar — இம் மூலகங்களை எடுத்துக்கொள்க. (i) ஒவ்வொன்றினதும் இலத்திரன் நிலையாமைப்பை எழுதுக. (ii) எது அதிக உலோகம், எது அதிக அலோகம், எது வினையற்றது என்பதை சொல்க. (iii) Na-ஐ விட Cl ஏன் சிறிய அணு என்று விளக்குக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

பந்தியில் → : உலோகம் ↓; அலோகம் ↑; valence e⁻ ↑.
அணு அளவு ↓ (Z↑, ஓடு மாறவில்லை).
electronegativity ↑.
Na 2,8,1; Mg 2,8,2; Al 2,8,3; Si 2,8,4; P 2,8,5; S 2,8,6; Cl 2,8,7; Ar 2,8,8.
அதிக உலோகம் — Na; அதிக அலோகம் — Cl; வினையற்றது — Ar.
Na vs Cl: Z 11 → 17 ஆகிறது; ஓடு மாறாமல் effective nuclear charge அதிகம் → e⁻ அதிக pull → சிறிய அணு.

(அ) பந்தியில் இடதிலிருந்து வலதாக:
• வெளி ஓட்டு (valence) e⁻ எண் 1 → 8 ஆக அதிகரிக்கின்றது.
• உலோகத் தன்மை குறையும்; அலோகத் தன்மை அதிகரிக்கும். (Period 3: Na — மிக reactive metal; Cl — மிக reactive non-metal; Ar — inert.)
• கருவின் நிலை மின்னூட்டம் (Z) ↑; ஆனால் ஓடு எண் மாறவில்லை → e⁻-கள் அதிக pull → அணு அளவு குறையும்.
• Electronegativity ↑ (அலோகம் e⁻ பெறும் திறன் ↑).
• இணைதிறன் (valency) படி 1, 2, 3, 4, 3, 2, 1, 0 — IV-க்கு முன் = group; IV-க்கு பின் = 8 − group.

(ஆ) Period 3 (Na → Ar):

(i) இலத்திரன் நிலையாமைப்பு:
• Na (Z=11): 2, 8, 1
• Mg (Z=12): 2, 8, 2
• Al (Z=13): 2, 8, 3
• Si (Z=14): 2, 8, 4
• P (Z=15): 2, 8, 5
• S (Z=16): 2, 8, 6
• Cl (Z=17): 2, 8, 7
• Ar (Z=18): 2, 8, 8 (நிறை octet)

(ii)
• அதிக உலோகம் = Na — வெளியில் 1 e⁻; இழக்க எளிது.
• அதிக அலோகம் = Cl — வெளியில் 7 e⁻; 1 பெற்று octet நிறை. (இது pre-Ar; Ar valenceless.)
• வினையற்றது = Ar — நிறை octet, எதையும் இழப்பதோ பெறுவதோ ஆற்றல் ஆதாயம் இல்லை.

(iii) Na (2, 8, 1) எதிராக Cl (2, 8, 7):
• இரண்டுக்கும் ஒரே மூன்று ஓடுகள் (K, L, M) உள்ளன — ஆகவே "அளவை விரிப்பது" ஒரே மட்டத்திலேயே நிகழ்கின்றது.
• Na-வின் கரு +11; Cl-இன் கரு +17 — அதிக நிலை மின்னூட்டம்.
• கூடிய நிலை மின்னூட்டம் ஒரே ஓட்டில் உள்ள e⁻-களை அதிக வலுவாக மையம் நோக்கி இழுக்கின்றது — அணு கிட்டத்தட்ட சுருங்கிய தன்மை.
• ஆகவே, ஒரே ஓடு எண் இருந்தாலும், Cl-இன் அளவு Na-வை விட சிறியது.

இது period-throughout-ன் கவின் கருத்து: shielding மாறாமல் effective nuclear charge ↑ → radius ↓.

1. (அ) நியூற்றனின் முதலாவது இயக்க விதியை எழுதி, அதை சடத்துவ விதி என ஏன் அழைக்கின்றோம் என்பதை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) (i) பேருந்து திடீரெனத் தடுப்பான் போடும்போது பயணி முன்நோக்கி சாய்வதையும், (ii) பேருந்து புறப்படும்போது பின்நோக்கி சாய்வதையும் — இவ்விதியின் அடிப்படையில் விளக்குக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

1st law: வெளி விசை இல்லாதவரை, பொருள் தனது நிலையில் தொடரும்.
சடத்துவம் = நிலை மாற்றுவதற்கான தடை.
பேருந்து நிற்கும்போது: உடல் இயக்கத்தில் தொடர விரும்புகிறது → முன்நோக்கி.
பேருந்து புறப்படும்போது: உடல் ஓய்விலேயே தொடர விரும்புகிறது → பின்நோக்கி.

(அ) நியூற்றனின் முதலாவது விதி: "வெளியில் இருந்து ஒரு விசை செயற்படாதவரை — ஓய்விலுள்ள பொருள் ஓய்விலேயே இருக்கும்; இயக்கத்திலுள்ள பொருள் அதே வேகத்தில், அதே திசையில் தொடர்ந்து இயங்கிக்கொண்டே இருக்கும்."

இவ்விதியை சடத்துவ விதி (Law of Inertia) என்று அழைக்கின்றோம். ஏனெனில் இதன்படி, ஒவ்வொரு பொருளும் தனது நிலையை — ஓய்வு அல்லது இயக்கம் — தொடர்ந்து வைத்திருக்க விரும்புகின்றது. அந்த விருப்பத்தையே சடத்துவம் (inertia) என்போம்.

(ஆ) (i) பேருந்து திடீரெனத் தடுப்பான் போடும்போது:
பேருந்தும், அதனுள் உள்ள பயணியும் ஒன்றுசேர்ந்து ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் இயங்கிக்கொண்டிருந்தனர். தடுப்பான் போடப்பட்டபோது பேருந்து திடீரெனத் தங்கிய நிலையை அடைகிறது. ஆனால் பயணியின் உடல் அதே வேகத்தில் தொடர்ந்து இயங்க விரும்புகிறது (இயக்கச் சடத்துவம்). ஆகவே பயணி முன்நோக்கி தள்ளப்படுகிறார்.

(ii) பேருந்து திடீரெனப் புறப்படும்போது:
பேருந்தும் பயணியும் ஒன்றாக ஓய்வில் இருந்தனர். பேருந்து திடீரெனப் புறப்பட்டபோது, பயணியின் உடல் ஓய்விலேயே தொடர விரும்புகிறது (ஓய்வுச் சடத்துவம்). ஆகவே பயணி பின்நோக்கி தள்ளப்படுகிறார்.

2. (அ) திணிவு (mass) மற்றும் நிறை (weight) — இவ்விரு கணியங்களுக்கு இடையே உள்ள வேறுபாட்டை அட்டவணை வடிவில் தருக. (4 புள்.)
(ஆ) 50 kg திணிவுள்ள ஒருவரின் (i) புவியிலான நிறை, (ii) நிலவிலான நிறை — கணக்கிடுக. (புவியில் g = 10, நிலவில் g = 1.6) (3 புள்.)
(இ) ஒருவர் சந்திரனுக்குச் சென்றால் அவரது திணிவு மாறுமா? நிறை மாறுமா? காரணம் கூறுக. (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

திணிவு: scalar, kg, மாறாது.
நிறை: vector (கீழ்நோக்கி), N, g உடன் மாறும்.
புவியில்: W = 50 × 10 = 500 N.
நிலவில்: W = 50 × 1.6 = 80 N.
திணிவு மாறாது (50 kg).
நிறை மாறும் (g குறைவு).

(அ) திணிவு – நிறை வேறுபாடு:

| பண்பு | திணிவு (m) | நிறை (W) |
|---|---|---|
| வரையறை | பொருளில் உள்ள பொருளின் அளவு | புவி அப்பொருளில் செலுத்தும் புவியீர்ப்பு விசை |
| SI அலகு | கிலோகிராம் (kg) | நியூற்றன் (N) |
| வகை | எண்ணிக் கணியம் (scalar) | காவிக் கணியம் (vector, கீழ்நோக்கி) |
| கோளுக்கு கோள் மாற்றம் | மாறாது | மாறும் (g மாறுவதால்) |
| சூத்திரம் | — | W = m × g |

(ஆ) 50 kg ஒருவரின் நிறை:
(i) புவியில்: W = m × g = 50 × 10 = 500 N.
(ii) நிலவில்: W = 50 × 1.6 = 80 N.

(இ) திணிவு மாறாது. ஏனெனில் திணிவு என்பது அவரது உடலில் உள்ள பொருளின் அளவு; அவர் சந்திரனுக்குச் சென்றாலும் — உடலில் உள்ள பொருள் மாறவில்லை. ஆகவே திணிவு 50 kg ஆகவே தொடர்கிறது.

நிறை மாறும். ஏனெனில் நிறை = m × g. சந்திரனில் புவியீர்ப்பு ஆர்முடுகல் g குறைவு (≈ 1.6 m s⁻²) — புவியில் உள்ள 10 m s⁻²-ஐ விட சுமார் ஆறில் ஒரு பகுதியே. ஆகவே சந்திரனில் நிறை குறையும்.

3. (அ) நியூற்றனின் இரண்டாவது விதியை சூத்திரத்துடன் எழுதுக. 1 நியூற்றன் (1 N) என்றால் என்ன என்பதை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) (i) 8 kg திணிவுள்ள ஒரு பொருளில் 24 N விசை செலுத்தினால் ஆர்முடுகல் என்ன? (ii) 5 m s⁻² ஆர்முடுகலை 6 kg பொருளில் ஏற்படுத்த தேவையான விசை எவ்வளவு? (iii) ஒரே விசை (60 N) — 12 kg பொருளிலும் 20 kg பொருளிலும் — எந்தப் பொருளில் அதிக ஆர்முடுகல் வரும்? (6 புள்.) (10 புள்ளி)

4. (அ) நியூற்றனின் மூன்றாவது இயக்க விதியை எழுதி, அதன் இரண்டு முக்கிய சிறப்பியல்புகளை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) கீழ்க்கண்ட நாள்தோறும் காணும் சம்பவங்களில் வினை-மறுவினை ஜோடியை இனங்காண்க: (6 புள்.)
(i) நீச்சல்காரர் நீரில் முன்னேறுதல்
(ii) ராக்கெட் மேல்நோக்கி பறத்தல்
(iii) கால் தரையை அழுத்தி நடப்பது (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

3rd law: ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம, எதிர்த்திசை மறுவினை.
சிறப்பு 1: சம அளவு + எதிர் திசை.
சிறப்பு 2: இரு வேறு பொருள்கள் மீது, ஒரே நேரத்தில்.
நீச்சல்: கை → நீர் பின் (வினை); நீர் → கை முன் (மறுவினை).
ராக்கெட்: எரிவாயு → கீழ் (வினை); ராக்கெட் → மேல் (மறுவினை).
நடப்பது: கால் → தரை பின் (வினை); தரை → கால் முன் (மறுவினை).

(அ) நியூற்றனின் மூன்றாவது விதி: "ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம, எதிர்த்திசை மறுவினை உண்டு."

இரு முக்கிய சிறப்பியல்புகள்:
1. வினையும் மறுவினையும் சம அளவு; எதிர் திசை.
2. வினையும் மறுவினையும் ஒரே நேரத்தில் நிகழ்கின்றன; ஆனால் இரு வேறு பொருள்கள் மீது செயற்படுகின்றன. இதனாலேயே அவை ஒன்றை ஒன்று ரத்து செய்யாமல், ஒவ்வொன்றும் தனது பொருளை இயக்குகின்றன.

(ஆ) வினை-மறுவினை ஜோடிகள்:

(i) நீச்சல்காரர் நீரில் முன்னேறுதல்:
• வினை: நீச்சல்காரர் தனது கையை பின்நோக்கி நீரில் தள்ளுகின்றார்.
• மறுவினை: நீர் நீச்சல்காரரை முன்நோக்கி தள்ளுகின்றது.
ஆகவே அவர் முன்னேறுகின்றார்.

(ii) ராக்கெட் மேல்நோக்கி பறத்தல்:
• வினை: ராக்கெட்டின் எரிவாயு உச்ச அழுத்தத்தில் கீழ்நோக்கி வெளியேற்றப்படுகிறது.
• மறுவினை: எரிவாயு ராக்கெட்டை மேல்நோக்கி தள்ளுகின்றது.
ஆகவே ராக்கெட் மேலே பறக்கிறது.

(iii) நடப்பது:
• வினை: கால் தரையை பின்நோக்கி அழுத்துகின்றது.
• மறுவினை: தரை காலை முன்நோக்கி தள்ளுகின்றது.
ஆகவே நாம் முன்னேறுகின்றோம். (வழுக்கும் தரை — பனிக்கட்டி — மீது நடக்க கடினம் என்பதற்குக் காரணம் இங்கே தரை சரியாக பின்னோக்கி அழுத்த முடிவதில்லை.)

5. (அ) சடத்துவம் என்றால் என்ன? திணிவுக்கும் சடத்துவத்துக்கும் இடையேயான தொடர்பை விளக்குக. (3 புள்.)
(ஆ) கீழ்வரும் பண்புகளை — திணிவு, நிறை — என எவ்விரண்டில் எதைக் கொண்டுள்ளனவென குறிப்பிடுக. (4 புள்.)
(i) SI அலகு kg.
(ii) வெக்டர் கணியம்.
(iii) கோளுக்கு கோள் மாறும்.
(iv) எண்ணிக் கணியம்.
(இ) 1 N என்றால் என்ன? அதன் கணித வரையறையை எழுதுக. (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சடத்துவம் = நிலை மாற்ற எதிர்ப்பு.
திணிவு ↑ → சடத்துவம் ↑.
(i) திணிவு (kg).
(ii) நிறை (vector).
(iii) நிறை (g மாறும்).
(iv) திணிவு (scalar).
1 N = 1 kg × 1 m s⁻².

(அ) சடத்துவம் (inertia) என்பது ஒரு பொருள் தனது இயக்க நிலையை — ஓய்வையோ, இயக்கத்தையோ — மாற்றுவதற்கு எதிர்க்கும் தன்மை. ஒரு பொருளை ஓய்விலிருந்து நகர்த்த, அல்லது நகர்ந்து கொண்டிருக்கும் பொருளை நிறுத்த — இரண்டும் சடத்துவத்தை வென்ற பின்னரே சாத்தியம்.

திணிவுக்கும் சடத்துவத்துக்கும் இடையேயான தொடர்பு: திணிவு கூட → சடத்துவம் கூட. அதாவது திணிவு கூடிய பொருளை நகர்த்தவோ, நிறுத்தவோ, திசை மாற்றவோ அதிக விசை தேவை. அதனாலேயே ஒரு கால்பந்தை உதைப்பது எளிது; ஆனால் ஒரு பாறையை உதைப்பது கடினம்.

(ஆ) பண்பு வகைப்படுத்தல்:
(i) SI அலகு kg → திணிவு.
(ii) வெக்டர் கணியம் → நிறை (கீழ்நோக்கி விசை).
(iii) கோளுக்கு கோள் மாறும் → நிறை (g மாறுவதால்).
(iv) எண்ணிக் கணியம் → திணிவு.

(இ) 1 N (ஒரு நியூற்றன்): 1 kg திணிவுள்ள ஒரு பொருளில் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசையே 1 நியூற்றன்.

கணித வரையறை: 1 N = 1 kg × 1 m s⁻².

6. நியூற்றனின் மூன்று இயக்க விதிகளையும் ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு உதாரணத்துடன் சுருக்கமாக விளக்குக. (10 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

1st law: வெளி விசை இல்லாதவரை, பொருள் தனது நிலையில் தொடர்வது. உதா: பேருந்து தடுப்பான்.
2nd law: F = ma. உதா: அதே விசை — பெரிய திணிவு, குறை ஆர்முடுகல்.
3rd law: ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம எதிர்த்திசை மறுவினை. உதா: ராக்கெட்.

நியூற்றனின் மூன்று இயக்க விதிகள்:

(1) முதலாவது விதி (சடத்துவ விதி): "வெளியில் இருந்து ஒரு விசை செயற்படாதவரை — ஓய்விலுள்ள பொருள் ஓய்விலேயே இருக்கும்; இயக்கத்திலுள்ள பொருள் அதே வேகத்தில், அதே திசையில் தொடர்ந்து இயங்குகின்றது."

உதாரணம்: ஒரு மேசை மீது வைத்த புத்தகம் — நாம் தள்ளாதவரை — அப்படியே ஓய்விலேயே இருக்கிறது. பேருந்து திடீரெனத் தடுப்பான் போடும்போது — பேருந்து நிற்கிறது; ஆனால் பயணியின் உடல் இயக்கத்தில் தொடர விரும்புவதால் முன்நோக்கி தள்ளப்படுகிறது.

(2) இரண்டாவது விதி: "ஒரு பொருளில் ஏற்படும் ஆர்முடுகல், அதன் மீது செயற்படும் நிகர விசைக்கு நேர் விகிதாசாரம்; பொருளின் திணிவுக்கு எதிர் விகிதாசாரம்."

சூத்திரம்: F = m × a.

உதாரணம்: ஒரே 100 N விசையை 10 kg பொருளில் செலுத்தினால் a = 10 m s⁻²; அதே விசையை 25 kg பொருளில் செலுத்தினால் a = 4 m s⁻² மட்டுமே. பெரிய திணிவுக்கு குறைந்த ஆர்முடுகல்.

(3) மூன்றாவது விதி: "ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம, எதிர்த்திசை மறுவினை உண்டு."

வினையும் மறுவினையும் — சம அளவு, எதிர் திசை, ஒரே நேரத்தில், இரு வேறு பொருள் மீது.

உதாரணம்: ஒரு ராக்கெட் — எரிவாயுவை கீழ்நோக்கி பெரும் வேகத்தில் வெளியேற்றுகிறது (வினை); எரிவாயு ராக்கெட்டை மேல்நோக்கி தள்ளுகிறது (மறுவினை). ஆகவே ராக்கெட் மேலே பறக்கிறது.

நீச்சல், நடப்பது, துப்பாக்கி உதைப்பு, பலூன் பறப்பு — இவை எல்லாமே மூன்றாவது விதியின் உதாரணங்களே.

7. (அ) ஒரு 2 kg பந்தை சுவர் மீது வீசினால், அது 5 m s⁻¹ வேகத்தில் சுவரை அடித்து, 4 m s⁻¹ வேகத்தில் திரும்புகிறது. தாக்க நேரம் 0.1 s எனில் — பந்தின் மீது சுவர் செலுத்திய சராசரி விசை எவ்வளவு? (5 புள்.)
(ஆ) அதே சுவர் — பந்தின் மீது இவ்வளவு விசை செலுத்தினால், 3வது விதிப்படி பந்து சுவரின் மீது எவ்வளவு விசை செலுத்தியிருக்கும்? திசை என்ன? (3 புள்.)
(இ) ஏன் பந்து திரும்புகிறது ஆனால் சுவர் பின்நகராமல் நிற்கிறது? (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வேக மாற்றம் = 4 − (−5) = 9 m s⁻¹ (திசை மாற்றம்).
a = Δv / t = 9 / 0.1 = 90 m s⁻².
F = ma = 2 × 90 = 180 N.
3rd law: பந்து சுவரில் சம 180 N, எதிர்த் திசை (சுவர் நோக்கி) செலுத்தியது.
சுவர் மிக பெரிய திணிவு + கட்டிடத்துடன் இணைப்பு → அதன் ஆர்முடுகல் தோராயம் 0.

(அ) பந்தின் வேக மாற்றம்:
பந்து 5 m s⁻¹ வேகத்தில் சுவரை அடைந்து, 4 m s⁻¹ வேகத்தில் எதிர் திசையில் திரும்புகிறது. ஆகவே வேக மாற்றம் = 4 − (−5) = 9 m s⁻¹.

ஆர்முடுகல்: a = வேக மாற்றம் / நேரம் = 9 / 0.1 = 90 m s⁻².

விசை: F = m × a = 2 × 90 = 180 N.
சுவர் பந்தின் மீது 180 N விசையை — பந்து வந்த திசைக்கு எதிராக — செலுத்தியது.

(ஆ) நியூற்றனின் மூன்றாவது விதிப்படி: சுவர் பந்தின் மீது 180 N செலுத்தினால், பந்து சுவரின் மீது சம 180 N — ஆனால் எதிர் திசையில் (அதாவது சுவரை நோக்கி) — செலுத்தியிருக்க வேண்டும்.

(இ) பந்து திரும்புகிறது — சுவர் நகராதது:

F = m × a → a = F / m.

• பந்துக்கு: திணிவு 2 kg மட்டுமே; ஆகவே 180 N விசை பெரும் ஆர்முடுகலை (90 m s⁻²) ஏற்படுத்துகிறது. பந்து வேகத்தை மாற்றி திரும்புகிறது.

• சுவருக்கு: சுவர் கட்டிடத்துடன் (மற்றும் பூமியுடன்) இணைக்கப்பட்டுள்ளது. ஆகவே அதன் பயனுள்ள திணிவு மிகப் பெரியது. சம 180 N விசை செலுத்தப்பட்டாலும் — m மிக பெரிய எண் என்பதால் a ≈ 0. ஆகவே சுவர் தோராயம் நகராமல் நிற்கிறது.

இதனாலேயே ஒரே விசை இரு வேறு பொருளில் வெவ்வேறு விளைவுகளை ஏற்படுத்துகிறது.

1. (அ) உராய்வு என்றால் என்ன? அதன் திசை எத்திசையாக இருக்கும்? (3 புள்.)
(ஆ) நிலை உராய்வு (static friction) மற்றும் இயங்கு உராய்வு (kinetic friction) என்ற இரண்டுக்கும் இடையேயான வேறுபாட்டை உதாரணத்துடன் விளக்குக. (4 புள்.)
(இ) ஒரு பெட்டியை மேசை மீது நகர்த்த ஆரம்பிக்கப் பெரும் விசை தேவைப்படுகிறது; ஆனால் ஒருமுறை நகர ஆரம்பித்த பிறகு குறைந்த விசையே போதுமானது — ஏன்? (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வரையறை: 2 பரப்புகளுக்கிடையே சார்பு இயக்கத்தை எதிர்க்கும் விசை.
திசை: இயக்கத்துக்கு எதிர்த் திசை.
நிலை: பொருள் ஓய்வில் — பெட்டி நகராதது.
இயங்கு: பொருள் நகரும் நிலையில்.
நிலை > இயங்கு (அளவு).
நகர்த்த ஆரம்பிக்க நிலையை வெல்ல வேண்டும் (உச்சம்).
பின் kinetic-ஐ வெல்ல சிறிது விசையே போதும்.

(அ) உராய்வு (friction) என்பது இரு பரப்புகள் ஒன்றோடொன்று தொட்டுக் கொண்டிருக்கும்போது — அவற்றுக்கிடையே ஏற்படும், சார்பு இயக்கத்தை எதிர்க்கும் விசை. இதன் திசை எப்போதும் இயக்கத்துக்கு எதிர்த் திசையில் இருக்கும். ஆகவே இயக்கத்தை மெதுவாக்கி நிறுத்துகிறது.

(ஆ) நிலை உராய்வு (static friction): ஒரு பொருளை ஒரு பரப்பின் மீது தள்ள முயற்சிக்கிறோம், ஆனால் பொருள் இன்னும் ஓய்விலேயே இருக்கின்றது. அப்போது செயற்படும் உராய்வு. செலுத்தும் விசைக்கு சம அளவிலும் எதிர்த் திசையிலும் அது வளரும் — பொருள் நகர்வதைத் தடுக்க.
உதா: மேசை மீதான ஒரு கனமான பெட்டியை மெதுவாக தள்ள ஆரம்பித்தோம்; ஆனால் அது நகரவில்லை. அப்போது சம அளவில் நிலை உராய்வு செயற்பட்டுள்ளது.

இயங்கு உராய்வு (kinetic friction): பொருள் நகர ஆரம்பித்த பிறகு செயற்படும் உராய்வு. நிலை உராய்வை விட சிறிது குறைவாக இருக்கும்.
உதா: அதே பெட்டியை நகர்த்த ஆரம்பித்த பிறகு — அதை அதே வேகத்தில் வைத்திருக்க குறைந்த விசையே போதும்.

(இ) நகர்த்த ஆரம்பிக்க பெரும் விசை — பின் குறை:

• நகர்த்த ஆரம்பிக்க: நிலை உராய்வின் உச்ச அளவை நாம் வெல்ல வேண்டும். உச்சம் வரை நிலை உராய்வு செலுத்தும் விசைக்கு சமமாகவே வளர்ந்து கொண்டே வரும்.
• நகர ஆரம்பித்த பிறகு: பொருள் kinetic phase-க்கு மாறுகிறது. இயங்கு உராய்வு நிலை-உராய்வை விட சிறிது குறைவு — ஆகவே குறைந்த விசையே போதும்.

நாள்தோறும் பெட்டிகளை, ரிக்ஷாக்களைத் தள்ளும்போது இவ்விளைவை நாம் தெள்ளத் தெரிய உணர்கின்றோம்.

2. (அ) உராய்வை பாதிக்கும் இரு முக்கிய காரணிகளை விளக்குக. ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு உதாரணம் தருக. (5 புள்.)
(ஆ) ஒரே பெட்டியை — காலியாக, பாதி நிறைந்து, முழுவதும் நிறைந்து — மூன்று நிலையில் வைத்து தள்ளினால் உராய்வு எப்படி மாறும்? விளக்குக. (5 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

காரணி 1: பரப்பின் தன்மை (கரடு ↑ → உராய்வு ↑).
உதா: மணல் vs மென்மை மரம்.
காரணி 2: அழுத்தும் விசை (கனம் ↑ → உராய்வு ↑).
உதா: காலி பெட்டி vs நிரப்பிய பெட்டி.
காலி பெட்டி: குறைந்த கனம் → குறைந்த உராய்வு.
பாதி: நடுத்தர.
முழு: அதிக கனம் → அதிக உராய்வு.
தள்ள வேண்டிய விசை அதிகரிக்கும்.

(அ) உராய்வை பாதிக்கும் இரு முக்கிய காரணிகள்:

(1) பரப்பின் தன்மை. பரப்பு கரடுமுரடாக இருந்தால் உராய்வு கூடும்; மென்மையாக இருந்தால் உராய்வு குறையும். ஏனெனில் கரடு பரப்புகளில் நுண் மலைகள் ஒன்றோடொன்று பின்னிக் கொள்ளும் வாய்ப்பு கூடுதல்.
உதா: மணல் தரையில் ஒரு பந்தை உருட்டினால் விரைவில் நிற்கின்றது; ஆனால் மென்மையான மரத் தளத்தில் வெகு தூரம் உருளுகின்றது.

(2) அழுத்தும் விசை (normal force). பொருள் பரப்பின் மீது எவ்வளவு அதிகமாக அழுத்துகிறதோ — அவ்வளவு உராய்வு கூட. பொதுவாக கனமான பொருளுக்கு அழுத்தம் கூடுகின்றது.
உதா: ஒரு காலியான பெட்டியை தள்ள எளிது; ஆனால் அதே பெட்டியில் கற்களை நிரப்பினால் மிக கடினம்.

(ஆ) ஒரே பெட்டி, மூன்று நிலை:

• காலி பெட்டி: குறைந்த திணிவு → குறைந்த அழுத்தும் விசை → குறைந்த உராய்வு. மிக சிறிய விசையில் நகர்த்த முடியும்.

• பாதி நிரப்பிய பெட்டி: நடுத்தர திணிவு → நடுத்தர அழுத்தம் → நடுத்தர உராய்வு. நகர்த்த மிதமான விசை தேவை.

• முழு நிரப்பிய பெட்டி: அதிக திணிவு → அதிக அழுத்தம் → அதிக உராய்வு. நகர்த்த பெரும் விசை தேவை.

முடிவு: பெட்டியில் பொருளை நிரப்ப நிரப்ப — தள்ள வேண்டிய விசை அதிகரிக்கும். இதுவே அதிக சக்தி தேவைப்படுவதற்கான காரணம்.

3. (அ) உராய்வின் மூன்று நன்மைகளை — ஒவ்வொன்றுக்கும் தினசரி வாழ்வில் இருந்து ஓர் உதாரணத்துடன் — விளக்குக. (6 புள்.)
(ஆ) உராய்வின் இரு தீமைகளை விளக்குக. (4 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நன்மை 1: நடப்பது (கால்-தரை உராய்வு).
நன்மை 2: எழுதுதல் (பேனை-கடதாசி).
நன்மை 3: தடுப்பான் / தயர் (வாகனம்).
நன்மை: பொருளை பிடிப்பது.
தீமை 1: தேய்மானம் — காலணி, தயர், எந்திர பாகங்கள்.
தீமை 2: வெப்பம் + சக்தி இழப்பு (எரிபொருள் விரயம்).

(அ) உராய்வின் மூன்று நன்மைகள்:

(1) நடப்பது: கால் தரையை பின்நோக்கி அழுத்தும்போது (வினை) — தரை காலை முன்நோக்கி தள்ள வேண்டும் (மறுவினை). இந்த மறுவினை எழுவதற்கு கால்-தரை இடையே உராய்வு இருக்க வேண்டும். உராய்வு இல்லாத மிக மென்மையான பனிக்கட்டியின் மீது நடக்க முயற்சித்தால் — கால் வழுக்கி நாம் கீழே விழுகின்றோம். ஆகவே நடப்பதற்கு உராய்வு இன்றியமையாதது.

(2) எழுதுதல்: ஒரு பேனையால் கடதாசியில் எழுதும்போது — பேனையின் நுனிக்கும் கடதாசிக்கும் இடையே உராய்வு இருக்க வேண்டும். உராய்வே மை கடதாசியில் படிய உதவுகின்றது. பளபளப்பான மினுக்கப்பட்ட மேற்பரப்பில் வழக்கமான பேனை வேலை செய்யாது.

(3) வாகனத் தடுப்பான் (Brakes): ஒரு வாகனத்தை நிறுத்த — தடுப்பான் pad சக்கரத்தை அழுத்துகின்றது; அவற்றுக்கிடையே உராய்வு உருவாகி வாகனத்தின் இயக்கச் சக்தியை வெப்பமாக மாற்றுகின்றது. இதனாலேயே சக்கரம் — மற்றும் வாகனம் — நிற்கின்றன. வாகனத் தயர்களின் கீறல்களும் — சாலையில் உராய்வை பராமரிக்க — மிக முக்கியம்.

(மேலதிக நன்மை: கையால் கோப்பை, புத்தகம் போன்றவற்றைப் பிடித்துக்கொள்ளுதல் — கைக்கும் பொருளுக்கும் இடையேயான உராய்வு இல்லாமல் வழுக்கி கீழே விழும்.)

(ஆ) உராய்வின் இரு தீமைகள்:

(1) தேய்மானம் (Wear and Tear): தொடர்ந்த உராய்வால் பொருள்களின் மேற்பகுதி தேய்கிறது. காலணியின் அடிப்பகுதி, வாகனத் தயர்கள், எந்திர அச்சுகள், பழைய நாணயங்கள் — எல்லாமே உராய்வால் தேய்மானம் அடைகின்றன. இதனால் பொருள்களின் வாழ்நாள் குறைகின்றது.

(2) வெப்பம் + சக்தி இழப்பு: உராய்வால் இயக்கச் சக்தி வெப்பச் சக்தியாக மாற்றப்படுகின்றது. எந்திரங்களில் இது சக்தி விரயம். அதனாலேயே வாகனத்தில் எரிபொருள் பயன்பாடு கூடுகின்றது; எந்திரம் சூடாகின்றது. வெப்பம் எந்திரப் பகுதிகளை சேதப்படுத்தலாம்.

4. உராய்வைக் குறைக்கப் பயன்படுத்தப்படும் நான்கு முறைகளை — ஒவ்வொன்றுக்கும் ஓர் உதாரணத்துடன் — விளக்குக. (10 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

(1) பரப்பை மென்மையாக்குதல் (polishing).
(2) எண்ணெய் / கிரீஸ் (lubricants).
(3) Ball bearings / wheels — sliding → rolling.
(4) Air cushion (hovercraft) / Teflon coating.

உராய்வைக் குறைக்கப் பயன்படுத்தப்படும் நான்கு முக்கிய முறைகள்:

(1) பரப்புகளை மென்மையாக்குதல் (Polishing): இரு பரப்புகளும் கரடாக இருந்தால் — அவற்றுக்கிடையே ஏராளமான நுண் மலைகள் பின்னிக் கொள்ளும். அவற்றை பளிங்கு போல மினுக்க — உராய்வு பெருமளவில் குறையும்.
உதா: கதவின் கீழ் தளம் கரடாக இருந்தால் கதவு திறக்க கடினம்; தளத்தை நன்கு polished marble ஆகச் செய்தால் கதவு மிக எளிதாகச் சறுக்கி வரும்.

(2) எண்ணெய் / கிரீஸ் (Lubricants): இரு உலோகப் பகுதிகளுக்கிடையே எண்ணெய், கிரீஸ், மென் கிரீஸ் போன்ற பாய்ம பொருளை உள்ளீடு செய்தால் — பகுதிகள் ஒன்றை ஒன்று நேரடியாக தொடாமல், நடுவில் ஒரு மெல்லிய பாய்ம படலம் உருவாகின்றது. பகுதிகள் இந்தப் பாய்மத்தின் மீது நழுவுவதால் உராய்வு வெகுவாகக் குறையும்.
உதா: சைக்கிள் சங்கிலியில் எண்ணெய் விடுவது; எந்திரப் பகுதிகளுக்கு கிரீஸ் இடுவது; கதவின் கீலில் (hinge) எண்ணெய் விடுவது.

(3) Ball bearings மற்றும் சக்கரங்கள் (Sliding → Rolling): நழுவலை வென்று இயக்கம் தர பெரிய உராய்வை வெல்ல வேண்டும்; ஆனால் உருளலை வென்று இயக்கம் தர மிகச் சிறிய உராய்வே போதும். ஆகவே நழுவலை உருளலாக மாற்றினால் — உராய்வு பெருமளவில் குறையும்.
உதா: பெரிய பெட்டிகளுக்குக் கீழே சக்கரங்கள்; வாகனத்துக்கு தயர்; எந்திர அச்சுகளில் பந்து-தாங்கி (ball bearings). பந்துகள் சுழலுவதால் அச்சு சீராக இயங்கும்.

(4) Air cushion / Teflon coating: Hovercraft போன்ற வாகனங்கள் கீழே ஒரு அழுத்தப்பட்ட காற்றுப் படுகையை உருவாக்கி தரையுடன் நேரடி தொடர்பே இல்லாமல் நகருகின்றன — உராய்வு கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜியம். அதே போல, Teflon போன்ற மிகக் குறைந்த உராய்வுக் கொண்ட பூச்சை பாத்திரத்தின் உள்ளே இடுவதால் — உணவு ஒட்டாமல், எளிதாகச் சறுக்கும்.
உதா: Non-stick frying pan; hovercraft; விமான தளத்தில் சில இடங்களில் காற்று-மிதவை பாதுகாப்பு.

5. (அ) 'உராய்வு இல்லை எனில் நாம் நடக்கவே முடியாது' — இக்கூற்றை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) வாகனத் தயர்களில் கீறல்கள் (treads) ஏன் வைக்கப்படுகின்றன? மழைக் காலத்தில் இவற்றின் முக்கியத்துவம் என்ன? (3 புள்.)
(இ) நாம் ஏன் சைக்கிள் சங்கிலியில் எண்ணெய் விடுகிறோம்? (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நடப்பது: 3rd law கால்-தரை.
உராய்வு இல்லாவிட்டால் கால் பின்னோக்கி வழுக்கும்.
பனிக்கட்டி உதாரணம்.
தயர் கீறல்: சாலையில் உராய்வு பராமரிப்பு.
மழையில்: தண்ணீரை வெளியேற்றி நேரடி தொடர்பு.
எண்ணெய்: lubricant.
சக்கரம் சீராக சுழல + சத்தம் குறை.

(அ) நடப்பதின் இயற்பியல்:
• நாம் நடக்கும்போது — கால் தரையை பின்நோக்கி அழுத்துகின்றது (வினை).
• நியூற்றனின் 3வது விதிப்படி — தரை காலை முன்நோக்கி தள்ள வேண்டும் (மறுவினை).
• ஆனால் இந்த மறுவினை எழுவதற்கு — கால் தரையின் மீது நழுவாமல் அழுத்த வேண்டும். அதாவது கால்-தரை இடையே போதிய உராய்வு தேவை.

உராய்வு இல்லாவிட்டால் என்ன நிகழும்? கால் தரையை அழுத்தும்போது — தரை மீது வழுக்கி பின்னோக்கி நகர்ந்துவிடும்; தரை காலை முன்நோக்கி தள்ளாது. ஆகவே நாம் முன்னேற முடியாது.

எடுத்துக்காட்டு: பனிக்கட்டியின் மீது நடக்க முயற்சித்தால் — கால் வழுக்கி நாம் கீழே விழுகின்றோம். கார்க் சுவரின் மீது வழுக்காத காலணி அணிந்திருந்தாலும் — பனியின் மீது வழுக்குதலை முற்றிலும் தடுக்க முடிவதில்லை. ஆகவே 'உராய்வு இல்லை எனில் நடக்கவே முடியாது' — இது முற்றிலும் சரி.

(ஆ) தயர் கீறல்கள் (Treads):
வாகனத் தயர்கள் பளபளப்பான ரப்பராக இருந்தால் — சாலையில் நேரடியாக தொடர்பு கொள்ளும். ஆனால் மழைக் காலத்தில் — சாலை மீது தண்ணீர் தேங்கினால் — மென்மையான தயர் தண்ணீர் மீது வழுக்க தொடங்கும். அதனாலேயே தயர்களில் ஆழமான கீறல்கள் / பத்திகள் வைக்கப்படுகின்றன.
• கீறல்கள் தண்ணீரை பக்கங்களுக்கு வெளியேற்றுகின்றன.
• ஆகவே மற்ற ரப்பர் பகுதி சாலையின் மீது நேரடியாக தொட்டு உராய்வை பராமரிக்கின்றது.
• இதனால் மழைக் காலத்திலும் வாகனம் வழுக்காமல், திருப்பல்களில் சீராக நகரக் கூடியதாகின்றது.

(இ) சைக்கிள் சங்கிலியில் எண்ணெய்:
சைக்கிள் சங்கிலியின் ஒவ்வொரு உலோக கண்ணியும் — மற்ற கண்ணியுடன் தொடர்ந்து தேய்த்துக் கொண்டே நகர்கின்றது. இந்த உராய்வை எதிர்கொள்ள — அதிக சக்தியை மிதியடிகளில் செலுத்த வேண்டும். அதே சமயம் சங்கிலி தேய்மானம் ஆகி தீக்கம் (rust) தோன்றும்; சத்தம் எழும்.

எண்ணெய் விடுவதால் —
• கண்ணிகள் இடையே ஒரு மெல்லிய பாய்ம படலம் உருவாகி, உலோகங்கள் நேரடியாக தொடாமல் நகர்கின்றன.
• உராய்வு குறைகின்றது — அதிக சக்தி தேவையில்லை.
• தேய்மானம் குறைகிறது; சத்தம் குறைகிறது.
• சங்கிலி நீண்ட நாள் உழைக்கிறது.

6. (அ) நாம் தினமும் கையாளும் ஐந்து கருவிகளை — அவற்றில் உராய்வு பயனளிக்கிறதா அல்லது தடையாக உள்ளதா என்பதை அட்டவணை வடிவில் காட்டுக. (5 புள்.)
(ஆ) Ball bearings இயக்க அச்சில் ஏன் பயன்படுத்தப்படுகின்றன? இவற்றின் வேலை செய்யும் கொள்கையை விளக்குக. (5 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

எழுதுபேனை — நன்மை (மை படிய).
கதவின் கீல் — தீமை (சத்தம், தேய்மானம்).
தடுப்பான் — நன்மை (நிறுத்த).
எந்திர அச்சு — தீமை.
சைக்கிள் சங்கிலி — தீமை.
காலணி அடி — நன்மை (வழுக்கல் இல்லாமை).
Ball bearings — sliding → rolling principle.
பந்துகள் அச்சு + வெளி உறை இடையே சுழலும்.
Rolling friction << sliding friction.

(அ) தினசரி கருவிகளில் உராய்வு:

| கருவி | உராய்வு | பயன் / தடை |
|---|---|---|
| எழுது பேனை + கடதாசி | இருக்க வேண்டும் | நன்மை — மை படிய |
| காலணி அடி + சாலை | இருக்க வேண்டும் | நன்மை — வழுக்கல் தடுக்க, நடக்க |
| வாகனத் தடுப்பான் (brake) | இருக்க வேண்டும் | நன்மை — நிறுத்த |
| கதவின் கீல் (hinge) | இருந்தால் சத்தம், தேய்மானம் | தடை — எண்ணெய் இடவேண்டும் |
| சைக்கிள் சங்கிலி + பல்லகம் | உள்ளது தீய பாதிப்பு | தடை — எண்ணெய் தேவை |

இதிலிருந்து தெரிவது — உராய்வை குறைப்பது மட்டும் இலக்கு அல்ல; சில இடங்களில் அதை பராமரிக்கவும் சில இடங்களில் குறைக்கவும் வேண்டும்.

(ஆ) Ball Bearings:

எந்திரங்களின் சுழலும் அச்சுகளில் — பெருங்கூட்டுச் சக்கரம், மின் விசிறி, தண்ணீர் பம்ப், சைக்கிள் சக்கரம் முதலியன — ball bearings பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

அமைப்பு: Ball bearing என்பது இரு வளையங்களுக்கு (inner ring + outer ring) இடையே வரிசையாக உள்ள உருண்டை உலோகப் பந்துகள். உள் வளையம் சுழலும் அச்சுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது; வெளி வளையம் வெளிக் கட்டமைப்புடன் நிலையாக.

வேலை செய்யும் கொள்கை: அச்சு சுழலும்போது — அச்சுக்கும் வெளிக் கட்டமைப்புக்கும் இடையே நேரடி நழுவல் தொடர்பு ஏற்படாமல், பந்துகள் சுழன்று இடைப்பட்ட இயக்கத்தை வழங்குகின்றன. இது நழுவல் உராய்வை உருளல் உராய்வாக மாற்றுகின்றது.

ஏன் இதன் உராய்வு குறைவு?
• உருளல் உராய்வு (rolling friction) நழுவல் உராய்வை விட பல மடங்கு குறைவு.
• பந்துகளுக்கும் வளையங்களுக்கும் இடையே மிகச் சிறிய தொடர்புப் பகுதியே (point contact) உள்ளது.
• கூடுதலாக, மெல்லிய எண்ணெய் / கிரீஸ் பந்துகளில் இடப்பட்டிருப்பதால் — பந்துகள் சீராக சுழலும்.

இதனாலேயே ball bearings கொண்ட எந்திரங்கள் — குறைந்த சக்தி நுகர்வுடன், குறைந்த தேய்மானத்துடன், நீண்ட காலம் சீராக இயங்குகின்றன.

7. (அ) 'உராய்வு என்பது நியூற்றனின் முதலாவது விதியில் குறிப்பிடப்படும் — பொருளின் இயக்கத்தை மாற்றும் வெளி விசை' — இக்கூற்றை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) மேசையின் மீது 6 N விசையில் ஒரு புத்தகத்தைத் தள்ளுகின்றோம், ஆனால் புத்தகம் நகரவில்லை. (i) நிலை உராய்வின் அளவு எவ்வளவு? (ii) நாம் விசையை 10 N ஆக கூட்டினாலும் புத்தகம் நகரவில்லை — நிலை உராய்வு என்ன? (iii) 15 N-ஆக கூட்டியதும் புத்தகம் நகர ஆரம்பித்தது — உச்ச நிலை உராய்வு எவ்வளவு? (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

1st law: விசை இல்லை → நிலை தொடரும்.
மேசை மீதான இயக்கம் நின்றுவிடுவதற்குக் காரணம் = உராய்வு.
ஆகவே உராய்வு = இயக்கத்தை மாற்றும் வெளி விசை.
(i) 6 N (சமன்).
(ii) 10 N (சமன்).
(iii) 15 N — நகர்வதற்கு சற்று குறை, ஆகவே உச்சம் ~15 N.

(அ) நியூற்றனின் 1வது விதிப்படி: 'வெளி விசை இல்லாதவரை — இயக்கத்திலுள்ள பொருள் தொடர்ந்து இயங்கும்.'

ஆனால் நாள்தோறும் பார்க்கின்றோம் — தள்ளப்பட்ட புத்தகம் சில செக்கனில் நின்றுவிடுகின்றது; உருட்டிய பந்து மெதுவாக நின்றுவிடுகின்றது; சைக்கிள் மிதியடியை விட்டுவிட்டால் சிறிது தூரம் சென்று நிற்கின்றது.

இதற்குக் காரணம்? — வெளி விசை எதுவோ ஒன்று இயக்கத்தை மாற்றுகின்றது. அந்த விசையே — உராய்வு.

ஆகவே:
• உராய்வு என்பது மறைந்திருக்கும் ஆனால் எங்கும் நிறைந்திருக்கும் வெளி விசை.
• இது நியூற்றனின் 1வது விதியை மீறவில்லை; மாறாக, விதி உண்மை என்பதையே நிரூபிக்கின்றது (இங்கே வெளி விசை = உராய்வு உள்ளது; ஆகவே பொருள் நின்றுவிடுகின்றது).

காற்று இல்லாத, உராய்வு இல்லாத விண்வெளியில் — செயற்கைக்கோள் ஒன்று வெளி விசை இல்லாமல் தொடர்ந்து சீராக நகர்கின்றது — இங்கே 1வது விதி தூய வடிவத்தில் தென்படுகின்றது.

(ஆ) புத்தகம் + நிலை உராய்வு:

(i) 6 N செலுத்தினோம்; நகரவில்லை:
நிலை உராய்வு எதிராக 6 N சம அளவில் எழுந்து புத்தகத்தை ஓய்விலேயே வைத்திருக்கிறது. ஆகவே நிலை உராய்வு = 6 N.

(ii) 10 N கூட்டியதும் நகரவில்லை:
நிலை உராய்வும் சம அளவில் கூடி — 10 N-ஆகவே — எதிர்ப்பதற்கு வளர்ந்துவிட்டது. நிலை உராய்வின் உச்ச அளவை இது இன்னும் தாண்டவில்லை. ஆகவே நிலை உராய்வு = 10 N.

(iii) 15 N கூட்டியதும் நகர ஆரம்பித்தது:
இந்த விசை நிலை உராய்வின் உச்சத்தை சற்று தாண்டியது என அர்த்தம். ஆகவே உச்ச நிலை உராய்வு ≈ 15 N (சற்று குறையதாக இருந்திருக்கும்).

இதன் பிறகு புத்தகம் நகரும் நிலையில் — அதன் மீது இயங்கு உராய்வே செயற்படும்; அது 15 N-ஐ விட சிறிது குறைவாக இருக்கும். ஆகவே 15 N-ஐயும் தொடர்ந்து செலுத்தினால் புத்தகம் ஆர்முடுகும்.

1. (அ) ஒரு செல்லின் முக்கிய நான்கு உறுப்புகளை — அவற்றின் வேலையுடன் — விளக்குக. (6 புள்.)
(ஆ) கலச்சுவருக்கும் (cell wall) கலப்படலத்துக்கும் (cell membrane) இடையேயான வேறுபாட்டை விளக்குக. (4 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

கரு — DNA, செல்லின் தலைமையகம்.
மைட்டோகாண்ட்ரியா — ATP, சக்தி நிலையம்.
இரைபோசோம் — புரத தயாரிப்பு.
கலப்படலம் — உள்ளும் வெளியும் கட்டுப்பாடு.
கலச்சுவர் — தாவரத்தில் மட்டும், செல்லுலோசு, கடினம்.
கலப்படலம் — அனைத்து செல்லிலும், lipid, மென்மை, கட்டுப்பாடு.

(அ) ஒரு செல்லின் முக்கிய நான்கு உறுப்புகள் (organelles):

(1) கரு (Nucleus): செல்லின் தலைமையகம். நடுவில் ஒரு பெரிய உருண்டை. இங்கேயே DNA சேமிக்கப்பட்டுள்ளது. செல்லின் ஒவ்வொரு வேலைக்குமான வரைபடம் இதிலேயே. கரு இல்லாமல் செல்லால் வேலை செய்ய முடியாது.

(2) மைட்டோகாண்ட்ரியா (Mitochondria): செல்லின் சக்தி நிலையம் (power house). குளுக்கோசை ஒட்சிசனுடன் சேர்த்து எரித்து ATP எனப்படும் சக்தி மூலக்கூற்றை உற்பத்தி செய்கிறது. நாம் ஓடும்போது, தசை வளர்ச்சியின்போது — மைட்டோகாண்ட்ரியா தான் சக்தி தருகிறது.

(3) இரைபோசோம் (Ribosome): செல்லில் உள்ள மிகச் சிறிய துகள்கள். புரதங்களை தயாரிக்கின்றன. RNA-வில் இருந்து கிடைக்கும் தகவலின்படி — அமினோ அமிலங்களை ஒன்றோடொன்று இணைத்து புரத சங்கிலியாக மாற்றுகின்றன.

(4) கலப்படலம் (Cell Membrane): செல்லின் வெளிப்புற மெல்லிய படலம். செல்லுக்கு உள்ளும் வெளியும் என்ன போகலாம் என்பதைக் கட்டுப்படுத்துகின்றது. ஒட்சிசன், உணவு உள்ளே; கழிவுகள் வெளியே — எல்லாமே இதன் வழியாகவே.

(மேலதிக: கோல்கி உறுப்பு = பதப்படுத்தல், ER = புரத கடத்தல், புன்வெற்றிடம் = சேமிப்பு, பசுங்கணிகம் = ஒளித்தொகுப்பு.)

(ஆ) கலச்சுவர் – கலப்படலம் வேறுபாடு:

| பண்பு | கலச்சுவர் (Cell wall) | கலப்படலம் (Cell membrane) |
|---|---|---|
| எங்கே | தாவர செல்லில் மட்டும் | அனைத்து செல்லிலும் |
| பொருள் | செல்லுலோசு | லிப்பிட்டு (lipid) + புரதம் |
| வடிவம் | கடினமான, தடித்த | மிக மெல்லிய, நெகிழ்வான |
| வேலை | வடிவம், ஆதரவு, பாதுகாப்பு | உள்ளும் வெளியும் கட்டுப்பாடு |
| இடம் | வெளி (கலப்படலத்துக்கும் வெளி) | கடினமான ஆனால் இங்கே |

இதனாலேயே தாவரம் நிற்க முடிகிறது; விலங்குக்கு கலச்சுவர் இல்லாத காரணத்தால் எலும்புக்கூடு தேவை.

2. தாவர செல்லுக்கும் விலங்கு செல்லுக்கும் இடையேயான நான்கு முக்கிய வேறுபாடுகளை அட்டவணை வடிவில் தருக. (10 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

கலச்சுவர் — தாவர மட்டும்.
பசுங்கணிகம் — தாவர மட்டும்.
புன்வெற்றிடம் — தாவர பெரிய, விலங்கு பல சிறிய.
வடிவம் — தாவர ஒழுங்கான, விலங்கு உருண்டை.
சேமிப்பு — starch vs glycogen.
சக்தி — ஒளித்தொகுப்பு + சுவாசம் vs சுவாசம் மட்டும்.

தாவர செல் – விலங்கு செல் வேறுபாடு:

| பண்பு | தாவர செல் | விலங்கு செல் |
|---|---|---|
| கலச்சுவர் (Cell wall) | உண்டு — செல்லுலோசால் ஆனது | இல்லை |
| பசுங்கணிகம் (Chloroplast) | உண்டு — பச்சையம் கொண்டது, ஒளித்தொகுப்பு நிகழும் இடம் | இல்லை |
| புன்வெற்றிடம் (Vacuole) | ஒரே மிகப் பெரிய மைய vacuole — செல்லின் பெரும் பகுதி | சில சிறிய vacuoles |
| செல்லின் வடிவம் | ஒழுங்கான, நாற்கோண / பல்கோண | உருண்டை, ஒழுங்கற்ற |
| சேமிப்பு கபோவைதரேற்று | மாப்பொருள் (starch) | கிளைகொசன் (glycogen) |
| சக்தி பெறும் முறை | ஒளித்தொகுப்பு + செல் சுவாசம் | செல் சுவாசம் மட்டும் (தாவரத்தைச் சாப்பிட்டு) |
| லைசோசோம் (Lysosomes) | குறைவு | அதிகம் |

முடிவு: இரு வகை செல்களிலும் உள்ள அடிப்படை organelles (கரு, மைட்டோகாண்ட்ரியா, கலப்படலம், ribosome, ER, Golgi) ஒரே மாதிரியே. ஆனால் தாவர செல் — தனக்கான சக்தியை தானே உற்பத்தி செய்யக்கூடியது + கடினமான கட்டுமானம் கொண்டது; அதனாலேயே அதற்கு கலச்சுவர் + பசுங்கணிகம் + பெரிய vacuole தேவை. விலங்கு செல் — சக்திக்கு பிற உயிரியைச் சார்ந்தது + நெகிழ்வான வடிவம் கொண்டது; ஆகவே கலச்சுவர் இல்லை.

3. (அ) மைட்டோகாண்ட்ரியாவை செல்லின் சக்தி நிலையம் (power house) என ஏன் அழைக்கின்றோம்? அதன் வேலையை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) பசுங்கணிகம் (chloroplast) எங்கே, என்ன வேலை செய்கிறது? இது விலங்கு செல்லில் இல்லாதது ஏன் என்பதன் காரணத்தை விளக்குக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Mitochondria — அனைத்து செல்லிலும்.
குளுக்கோஸ் + O₂ → ATP + CO₂ + H₂O (cellular respiration).
ATP = செல்லின் உலகளாவிய சக்தி நாணயம்.
அதனாலேயே "power house".
Chloroplast — தாவர செல்லில் மட்டும்.
பச்சையம் (chlorophyll) கொண்டது.
ஒளித்தொகுப்பு: CO₂ + H₂O + ஒளி → குளுக்கோஸ் + O₂.
விலங்கு தாவரத்தைச் சாப்பிட்டே சக்தி பெறுகிறது.

(அ) மைட்டோகாண்ட்ரியா — செல்லின் சக்தி நிலையம் (Power House):

இந்த உறுப்பு செல்லினுள் இருக்கும் சிறிய தம்பளம் வடிவ அமைப்பு. அனைத்து செல்களிலும் (தாவர + விலங்கு) உள்ளது.

வேலை: மைட்டோகாண்ட்ரியா — உணவில் சேகரிக்கப்பட்ட குளுக்கோசை, கொழுப்புகளை ஒட்சிசனுடன் சேர்த்து எரித்து — ATP (Adenosine Triphosphate) எனப்படும் சக்தி மூலக்கூற்றை உற்பத்தி செய்கிறது.

குளுக்கோசு + O₂ → ATP + CO₂ + H₂O

ATP ஆனது செல்லின் உலகளாவிய சக்தி நாணயம் (energy currency). செல்லில் நிகழும் ஒவ்வொரு வேலையும் — பேசுதல், ஓடுதல், சிந்தித்தல், தசை சுருங்குதல், புதிய மூலக்கூறுகள் தயாரித்தல் — ATP-யை நுகர்ந்தே நிகழ்கிறது.

இதனாலேயே — செல்லின் ஒட்டுமொத்த சக்தி உற்பத்தி + விநியோகத்துக்கான மையம் என்பதால் — 'power house' என்று அழைக்கப்படுகின்றது. தசை செல்லில் மைட்டோகாண்ட்ரியா அதிகம் (அதிக சக்தி தேவை); எலும்பு செல்லில் குறைவு.

(ஆ) பசுங்கணிகம் (Chloroplast):

எங்கே: தாவர செல்களில் மட்டும் — விசேடமாக இலையில் உள்ள செல்களில் ஏராளமாக. ஒவ்வொரு chloroplast-ஐயும் முழுவதாகச் சூழ்ந்துள்ள ஒரு செய்தி: பச்சையம் (chlorophyll) — பசிய நிறம் கொண்ட மூலக்கூறு. அதனாலேயே தாவரம் பசுமை.

வேலை: இங்கேயே ஒளித்தொகுப்பு (photosynthesis) நிகழ்கின்றது:

CO₂ + H₂O + சூரிய ஒளி → குளுக்கோசு + O₂

அதாவது தாவரம் — தண்ணீர், காற்றில் உள்ள கார்பன் டை ஆக்சைடு, சூரிய ஒளி — இம்மூன்றையே பயன்படுத்தி தனக்கான உணவை (குளுக்கோசு) தானே தயாரிக்கின்றது. கூடவே ஒட்சிசனை வெளியேற்றுகின்றது — நாம் சுவாசிக்கும் ஒட்சிசன் பெரும்பாலும் இங்கேயே வந்தது.

விலங்கு செல்லில் இல்லாதது ஏன்? விலங்குகள் — பசுங்கணிகம் இல்லாததால் — தனக்கான உணவை தாமே தயாரிக்க முடியாது. ஆகவே, விலங்கு உயிர்வாழ — தாவரத்தைச் (அல்லது தாவரம் சாப்பிடும் வேறு விலங்கைச்) சாப்பிட்டே சக்தி பெற வேண்டும்.

இது இயற்கையின் ஒரு பெரும் சங்கிலி: சூரியன் → தாவரம் (chloroplast வழியாக) → விலங்குகள் → மனிதன். ஆகவே தாவரத்தின் பசுங்கணிகம் இல்லாமல் — பூமியில் எந்த விலங்கும், மனிதனும் இருந்திருக்க முடியாது.

4. (அ) உயிரிய அமைப்பின் படிநிலையை (செல் → இழையம் → உறுப்பு → உறுப்புத் தொகுதி → உடல்) ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு விளக்கம் + உதாரணத்துடன் எழுதுக. (6 புள்.)
(ஆ) குருதிச் சுற்றோட்டத் தொகுதியின் (Circulatory system) மூன்று முக்கிய உறுப்புகளை பெயரிடுக. (2 புள்.)
(இ) சுவாசத் தொகுதியின் (Respiratory system) இரு முக்கிய உறுப்புகளை பெயரிடுக. (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

செல் — அடிப்படை அலகு (RBC).
இழையம் — ஒரே வேலை செய்யும் செல் கூட்டம் (தசை இழையம்).
உறுப்பு — பல இழையம் சேர்ந்து ஒரு வேலை (இதயம்).
உறுப்புத் தொகுதி — பல உறுப்பு (circulatory).
உடல் — அனைத்து தொகுதிகள்.
Circulatory: இதயம் + இரத்தக்குழாய்கள் + இரத்தம்.
Respiratory: நுரையீரல் + சுவாசக் குழாய் (+ காற்றுக்குழல்கள்).

(அ) உயிரிய அமைப்பின் படிநிலை — சிறிய → பெரிய:

1. செல் (Cell): எல்லா உயிரின் அடிப்படை அலகு. தனியாக ஒரு குறிப்பிட்ட வேலையை செய்யும் சிறிய அலகு. உதா: ஒட்சிசனைக் கடத்தும் சிவப்பு குருதி அணு (RBC); சைகைகளை கடத்தும் நரம்புக் கலம் (neuron).

2. இழையம் (Tissue): ஒரே வேலையை செய்யும் ஒரே மாதிரியான செல்களின் கூட்டம். உதா: தசை இழையம் (சுருங்க உதவும் தசை செல்கள் கூட்டம்); நரம்பு இழையம்; மேலணி இழையம் (உடல் வெளிப்பகுதி); தொடுப்பு இழையம் (எலும்பு, இரத்தம், கொழுப்பு).

3. உறுப்பு (Organ): பல வேறு இழையங்கள் சேர்ந்து ஒரு குறிப்பிட்ட பெரிய வேலையை செய்யும் கட்டமைப்பு. உதா: இதயம் (தசை + நரம்பு + தொடுப்பு இழையங்கள் சேர்ந்து இரத்தத்தைப் பம்பப் பயன்படுத்துகிறது); நுரையீரல்; கல்லீரல்; தாவரத்தில் இலை, வேர், தண்டு.

4. உறுப்புத் தொகுதி (Organ system): பல உறுப்புகள் ஒன்றுசேர்ந்து ஒரு உடல்-அளவிலான வேலையை செய்வது. உதா: குருதிச் சுற்றோட்டத் தொகுதி (இதயம் + இரத்தக்குழாய்கள் + இரத்தம்); சீரண தொகுதி (வாய் + உணவுக் குழாய் + இரப்பை + குடல்); நரம்புத் தொகுதி (மூளை + நரம்புகள்).

5. உடல் (Organism): எல்லா உறுப்புத் தொகுதிகளும் ஒன்றுசேர்ந்து செயற்பட்டு உருவாக்கும் ஒரு முழுமையான உயிரி. உதா: ஒரு மரம், ஒரு மீன், ஒரு மனிதன்.

(ஆ) குருதிச் சுற்றோட்டத் தொகுதியின் மூன்று உறுப்புகள்:
1. இதயம் (Heart) — இரத்தத்தை பம்பும் தசை அவயவம்.
2. இரத்தக் குழாய்கள் (Blood vessels) — தமனிகள், சிரைகள், மயிர்க் குழாய்கள்.
3. இரத்தம் (Blood) — RBC + WBC + பிளாஸ்மா + சிறு தட்டுகள்.

(இ) சுவாசத் தொகுதியின் இரு உறுப்புகள்:
1. நுரையீரல் (Lungs) — காற்றோடு இரத்தத்திற்கு ஒட்சிசன் பரிமாற்றம்.
2. சுவாசக் குழாய் (Trachea) — காற்றை நுரையீரல் வரை எடுத்துச்செல்லும். (மேலதிக: காற்றுக் குழாய்கள் — bronchi.)

5. (அ) சம பிரிதலுக்கும் (mitosis) இனப்பெருக்கப் பிரிதலுக்கும் (meiosis) இடையே உள்ள வேறுபாட்டை அட்டவணை வடிவில் தருக. (5 புள்.)
(ஆ) இவ்விரு வகை செல் பிரிதலும் உடலின் எந்தச் சூழ்நிலையில் — எங்கே — நிகழ்கின்றன என்பதை விளக்குக. (3 புள்.)
(இ) ஒரே செல்லில் இருந்து உருவாகும் ஒரு மரத்தில் — பின்னர் — எத்தனை செல்கள் இருக்கலாம் என்பதைப் பற்றிக் கூறுக. (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Mitosis 2; Meiosis 4.
DNA: Mitosis சமம்; Meiosis பாதி.
Mitosis: வளர்ச்சி + காயம் + cell replacement.
Meiosis: gamete production (sperm + egg).
Mitosis எங்கே: உடல் செல்கள் (skin, blood, gut).
Meiosis எங்கே: இனப்பெருக்க உறுப்புகள் (testis, ovary).
மரம்: ஒரே செல் → mitosis → பல billion cells.

(அ) Mitosis vs Meiosis:

| பண்பு | சம பிரிதல் (Mitosis) | இனப்பெருக்கப் பிரிதல் (Meiosis) |
|---|---|---|
| உருவாகும் செல் எண் | 2 | 4 |
| DNA அளவு | தாய்க்கு சமம் (முழுமை) | தாய்க்கு பாதி |
| பயன் | உடல் வளர்ச்சி, காயம் குணமாக்கம், செல் replacement | இனப்பெருக்கச் செல்கள் (sperm, egg) உருவாக்கம் |
| எங்கே நிகழ்கிறது | உடலின் சாதாரண (somatic) செல்களில் | இனப்பெருக்க உறுப்புகளில் (testis, ovary) |
| genetics | clones (ஒரே மாதிரி) | varied (பல்வேறு கலப்பு) |

(ஆ) எங்கே, எப்போது:

• Mitosis: நமது தோல் — ஒவ்வொரு நாளும் பல லட்சம் தோல் செல்கள் mitosis-ஆல் புதியதாகின்றன (பழைய தோல் உதிர்கின்றது). இரத்தம் — RBC சுமார் 4 மாதம் வாழும்; ஒவ்வொரு செக்கனிலும் சுமார் 2 million புதியவை mitosis-ஆல் தயாரிக்கப்படுகின்றன. குடல் சவ்வு — ஒவ்வொரு சில நாட்களிலும் முழுவதாகப் புதியதாகின்றது. காயம் குணமாகும்போது அந்த இடத்தில் mitosis விரைவாக நிகழ்கின்றது.

• Meiosis: ஆண்களின் விரைகளில் (testis) — sperm செல்களை உருவாக்க. பெண்களின் சினைப்பைகளில் (ovary) — egg செல்களை உருவாக்க. தாய்-தந்தை இருவரின் பாதி-DNA sperm + egg இணைந்து zygote-ஆகி — முழுமையான DNA கிடைக்கின்றது.

(இ) ஒரே செல் → மரம்:

ஒரு மரத்தின் தொடக்கம் — ஒரே உள்ளமை விதைச் செல் (zygote). இந்த ஒரே செல் — Mitosis மூலம் இரண்டாக, பின் நான்காக, பின் எட்டாக — தொடர்ந்து பிரிந்துகொண்டே வளர்கின்றது. ஒரு பெரிய மரத்தில் பல billion (சில bilion) செல்கள் இருக்கின்றன. ஒவ்வொன்றும் — அதே அசல் zygote-இல் இருந்து கிடைத்த — அதே DNA-வைக் கொண்டவை. ஆனால் சிலவை இலையாக, சிலவை வேராக, சிலவை பூவாக — வெவ்வேறு வேலைகளுக்காக differentiate ஆகியுள்ளன.

6. (அ) இரைபோசோம் என்றால் என்ன? அதன் வேலையை விளக்குக. (3 புள்.)
(ஆ) கோல்கி உறுப்பு + சிதரக நுண்குழாய் (ER) — இவ்விரண்டின் வேலையை விளக்குக. (4 புள்.)
(இ) புன்வெற்றிடம் (vacuole) தாவர செல்லில் ஏன் பெரியது, விலங்கு செல்லில் ஏன் சிறியது என்பதன் காரணம் என்ன? (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Ribosome = புரத தயாரிப்பு.
RNA-வை வாசித்து aminoacid → protein chain.
ER = கருவைச் சுற்றி குழாய் வலை.
Rough ER (ribosome) = புரத கடத்தல்.
Smooth ER = கொழுப்பு + ஹார்மோன்.
Golgi = packaging, modification, dispatch.
தாவர vacuole = நீர் சேமிப்பு + உறுதி.
விலங்கு cytoplasm-இல் organelles அதிகம், சிறிய vacuoles.

(அ) இரைபோசோம் (Ribosome):

செல்லில் உள்ள மிகச் சிறிய, கூராக நிறம் ஏற்கும் துகள்கள். ஒவ்வொரு செல்லிலும் பல ஆயிரம் இரைபோசோம்கள் உள்ளன. சில cytoplasm-இல் தனியாக மிதக்கின்றன; சில ER-இல் ஒட்டியுள்ளன.

வேலை — புரத தயாரிப்பு: கருவில் உள்ள DNA-வில் இருந்து புரத செய்தி RNA (mRNA)-வாக மாற்றப்பட்டு cytoplasm-க்கு வருகிறது. இரைபோசோம் இந்த mRNA-வை வாசித்து — அதன்படி அமினோ அமிலங்களை சரியான வரிசையில் இணைத்து — புரத சங்கிலியாக மாற்றுகிறது. அதனாலேயே ribosome = 'protein factory' என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

(ஆ) சிதரக நுண்குழாய் (Endoplasmic Reticulum / ER):

கருவைச் சுற்றி பரந்த — மெல்லிய — குழாய் வலை. இரு வகை:

• கடினமான ER (Rough ER): ribosomes பல ஒட்டியுள்ளன. ribosomes தயாரித்த புரதங்கள் இதனுள் சென்று — சேமிக்கப்பட்டு, கடத்தப்பட்டு, Golgi வரை அனுப்பப்படுகின்றன.

• மென்மையான ER (Smooth ER): ribosomes இல்லை. கொழுப்புகள், ஹார்மோன்கள், சில மருந்துகளை தயாரித்தலில் ஈடுபடுகின்றது.

கோல்கி உறுப்பு (Golgi body / Golgi apparatus):

தட்டுத் தட்டாக அடுக்கப்பட்ட சிறிய பைகள். செல்லின் 'தபால் அலுவலகம் / பேக்கேஜிங் சென்டர்':
• ER-இல் இருந்து வரும் புரதங்கள், கொழுப்புகளை இங்கே பெறுகிறது.
• அவற்றை மேலும் பதப்படுத்துகிறது (modify) — சில சுவைகள் சேர்த்து / நீக்கி.
• வெசிக்கிள் (சிறிய பைகள்)-களாக மூடி — செல்லின் தேவை இடங்களுக்கு / வெளியே அனுப்புகிறது.

இதனாலேயே ER + Golgi-ஐ ஒன்றாக 'endomembrane system' என்று அழைக்கின்றோம்.

(இ) புன்வெற்றிடம் — தாவர vs விலங்கு:

தாவர செல்லில் பெரியது — காரணம்:
• நீர் சேமிப்பு: தாவரம் தனக்குத் தேவையான நீரை இங்கே சேமிக்கின்றது. வாடிப் போகாமல் இருக்க இது இன்றியமையாதது.
• செல்லுக்கு உறுதி (Turgor pressure): vacuole நிரம்பி இருக்கும்போது செல்லைச் சுவருக்கு எதிராகத் தள்ளி உறுதியாக வைக்கிறது — மென்மையான தண்டு நிற்க உதவுகின்றது.
• சர்க்கரை, கனிம உப்புக்கள், நிறமிகள் (pigments) சேமிப்பு: பூவின் வண்ணம், பழ சுவை — பெரும்பாலும் vacuole-இல்.
• கழிவுச் சேமிப்பு: தாவரம் கழிவுகளை வெளியேற்றுவதற்கு பதில் — அவற்றை vacuole-இல் சேமித்து வைக்கின்றது.

விலங்கு செல்லில் சிறிய vacuoles மட்டும் — காரணம்:
• விலங்குக்கு உறுதி கொடுக்க எலும்புக்கூடு உள்ளது — turgor pressure தேவை இல்லை.
• கழிவுகளை விலங்கு வெளியேற்றுகின்றது (சிறுநீர், மலம்) — சேமிப்பு தேவை இல்லை.
• இரத்த சுற்றோட்டத்தால் நீர் தொடர்ந்து கிடைக்கிறது — பெரிய நீர் சேமிப்பு தேவை இல்லை.

ஆகவே விலங்கு செல் — சிறிய vacuoles + வேறு organelles (mitochondria, lysosomes) கூடுதலாக — பல வேலைகள் செய்கிறது.

7. நுண்நோக்கி (microscope) கண்டுபிடிப்பு உயிரியலில் ஏற்படுத்திய மாற்றம் என்ன? — பின்வரும் வினாக்களின் வழியே பதிலளி: (10 புள்.)
(அ) நுண்நோக்கி இல்லாதிருந்த காலத்தில் உயிரியலில் நாம் என்ன அறிய முடியவில்லை? (3 புள்.)
(ஆ) ஒளி நுண்நோக்கி + எலக்ட்ரான் நுண்நோக்கி — இரண்டினதும் வேறுபாட்டை விளக்குக. (4 புள்.)
(இ) நாம் ஒரு நீர் சொட்டில் என்ன விதமான உயிரிய அமைப்புகளைப் பார்க்க முடியும்? (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நுண்நோக்கி இல்லை → cells கண்டறிய முடியாது.
நோய்க் கிருமிகளை அறிய முடியாது.
Reproduction நெறிமுறை தெரியாது.
ஒளி நுண்நோக்கி: visible light, ~1000×, living cells.
எலக்ட்ரான்: electrons, பல மில்லியன் ×, தத்தம் organelles, dead specimens.
ஒளி = colour image; electron = black/white.
நீர் சொட்டில்: amoeba, paramecium, பாக்டீரியா, algae, தாவர cells.

(அ) நுண்நோக்கி இல்லாத கால அறியாமை:

17வது நூற்றாண்டு வரை மனிதனுக்கு செல்களின் இருப்பே தெரியாது. அக் காலத்தில்:

• செல் கொள்கையே இல்லை: 'உடல் என்ன பொருளால் ஆனது?' என்ற கேள்விக்கு உறுதியான பதில் இல்லை. மனிதர்கள் — 'நான்கு கூறுகள் (நீர், காற்று, நெருப்பு, மண்)' போன்ற தத்துவ விளக்கங்களையே நம்பினர்.

• நோய்க் கிருமிகளை அறிய முடியவில்லை: பாக்டீரியா, வைரஸ் ஆகியன காண முடியாதவை. ஆகவே நோய்கள் — 'கருமை, பாவம், கெட்ட காற்று' போன்றவற்றால் வருகின்றன என்று நம்பப்பட்டது. சிகிச்சை அறிவியல் சார்ந்ததாக இல்லை.

• இனப்பெருக்கம் மர்மம்: sperm + egg எவ்வாறு இணைகின்றன, கருக்கட்டல் எப்படி நிகழ்கின்றது — யாருக்கும் தெரியாது.

Leeuwenhoek (1670s)-ஆவது நுண்நோக்கி கொண்டு தண்ணீர் சொட்டில் பாக்டீரியா, protozoa-ஐ முதலில் கண்டார். Robert Hooke (1665) தாய்ப்பாலின் கட்டையில் (cork) cell-களை அவதானித்து 'cell' என்ற சொல்லை உருவாக்கினார். அந்த ஒற்றை கருவியே — உயிரியலை, மருத்துவத்தை, பாக்டீரியாவியலை — ஒட்டுமொத்தமாக மாற்றியது.

(ஆ) ஒளி நுண்நோக்கி (Light microscope) vs எலக்ட்ரான் நுண்நோக்கி (Electron microscope):

| பண்பு | ஒளி நுண்நோக்கி | எலக்ட்ரான் நுண்நோக்கி |
|---|---|---|
| பயன்படுத்தும் கதிர் | காணும் ஒளி (visible light) | எலக்ட்ரான் கதிர் |
| பெரிதாக்கும் திறன் | ~1000× | பல மில்லியன் × |
| அளவு | சிறிய மேசை மீது | பெரிய அறை |
| விலை | மலிவு | மிகச் செலவு |
| படம் | வண்ணம் — colour image | கருப்பு-வெள்ளை |
| உயிருள்ள செல் | பார்க்க முடியும் | பார்க்க முடியாது — vacuum-இல் வைக்க வேண்டும் |
| பார்க்கக்கூடியது | முழு செல், கரு, mitochondria போன்ற பெரிய organelles | ribosome, ER, vacuole-இன் சிறு கட்டமைப்பு உட்பட எல்லாம் |

ஒளி நுண்நோக்கி பள்ளி, மருத்துவமனை ஆய்வுகூடம் — எல்லாவற்றிலும் பயன்படும். எலக்ட்ரான் நுண்நோக்கி பெரும் ஆராய்ச்சி நிலையங்களில் மட்டுமே.

(இ) ஒரு நீர் சொட்டில் பார்க்கக்கூடியவை:

குளம் அல்லது ஆற்று நீரின் ஒரு துளியை ஒளி நுண்நோக்கியில் வைத்தால் — ஒரு முழு உலகமே தென்படுகிறது:

• ஒற்றை செல் உயிரிகள் (Protozoa): அமீபா (Amoeba) — வடிவம் மாறும் ஒற்றை செல்; பேராமீசியம் (Paramecium) — காலணி வடிவ; யூக்ளீனா (Euglena) — தாவரத் தன்மை + விலங்குத் தன்மை.

• பாக்டீரியா: மிக மிக சிறிய, கோளம் / கம்பு / சுருள் வடிவ துகள்கள்.

• தாவர நுண்ணுயிர்கள் / பாசிகள் (Algae): நீரில் மிதக்கும் பசிய ஒற்றை-செல் / சிறு-கோளம் தாவரம்.

• உள்ளமை தாவர செல்கள், விலங்கு செல்கள்: சிதைந்த இலை, செம்மீன், புழுவின் சிறு கூறுகள்.

ஒரு துளியில் ஆயிரக்கணக்கான உயிரிகள் — அவை ஒவ்வொன்றுக்கும் தனிக் கட்டமைப்பு + நகர்வு + உணவு + இனப்பெருக்கம் — எல்லாம் நிகழ்கின்றன. நுண்நோக்கி இல்லாதிருந்தால் இவை எதையும் அறிய முடியாது.

1. (அ) சார் அணுத்திணிவு என்றால் என்ன? அதன் வரையறையை எழுதுக. (3 புள்.)
(ஆ) பொட்டாசியம் (K) அணுவின் திணிவு 6.144 × 10⁻²³ g, ¹²C அணுவின் திணிவு 1.7 × 10⁻²³ g எனில் — K-யின் சார் அணுத்திணிவைக் கணக்கிடுக. (4 புள்.)
(இ) சார் அணுத்திணிவுக்கு யூனிட் இல்லாதது ஏன்? (3 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சார் அணுத்திணிவு = ¹²C-யின் 1/12 பங்கை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒப்பீட்டு விகிதம்.
Ar சூத்திரம் = (மூலக அணுவின் சராசரி திணிவு) ÷ (¹²C-யின் 1/12).
K: ¹²C-யின் 1/12 = 1.7/12 × 10⁻²³ g.
Ar(K) = 6.144 × 10⁻²³ ÷ (1.7/12 × 10⁻²³) = 39.
யூனிட் இல்லாதது: இரு திணிவுகளின் விகிதம் — யூனிட்கள் ஒன்றோடொன்று நீங்கிவிடும்.

(அ) சார் அணுத்திணிவின் வரையறை:

ஒரு மூலகத்தின் அணுவின் சராசரி திணிவை, ¹²C அணுவின் திணிவின் 1/12 பங்குடன் ஒப்பிட்டுக் காணப்படும் விகிதமே சார் அணுத்திணிவு (Ar) ஆகும்.

சூத்திரம்:

Ar = (மூலக அணுவின் சராசரி திணிவு) ÷ (¹²C அணுவின் திணிவின் 1/12 பங்கு)

(ஆ) K-யின் சார் அணுத்திணிவு கணக்கீடு:

தரவு:
• K அணுவின் திணிவு = 6.144 × 10⁻²³ g
• ¹²C திணிவு = 1.7 × 10⁻²³ g

¹²C-யின் 1/12 பங்கு = (1.7 × 10⁻²³) ÷ 12 g

Ar(K) = (6.144 × 10⁻²³) ÷ [(1.7 × 10⁻²³) ÷ 12]
= (6.144 × 10⁻²³ × 12) ÷ (1.7 × 10⁻²³)
= 73.728 ÷ 1.7
= 39

(இ) யூனிட் இல்லாதது ஏன்?

சார் அணுத்திணிவு என்பது இரு திணிவுகளின் விகிதம் — அதாவது:

(g) ÷ (g) = எண் மட்டும்

ஒரு மூலகத்தின் அணு திணிவும் ¹²C-யின் 1/12 திணிவும் இரண்டும் கிராமில் உள்ளன. இரண்டையும் வகுக்கும்போது கிராம் யூனிட் நீங்கிவிடுகிறது. எனவே சார் அணுத்திணிவு ஒரு யூனிட் இல்லாத தூய எண் (dimensionless number) ஆகும்.

2. பின்வரும் மூலக்கூறுகளின் சார் மூலக்கூற்றுத் திணிவுகளை கணக்கிடுக: (10 புள்.)
(i) NH₃ (ii) H₂SO₄ (iii) C₆H₁₂O₆ (குளுக்கோஸ்) (iv) CaCO₃ (v) NaCl
(H=1, C=12, N=14, O=16, Na=23, S=32, Ca=40, Cl=35.5) (10 புள்ளி)

3. (அ) அவகாதரோ மாறிலியை வரையறுக்கவும். அதன் மதிப்பைக் குறிப்பிடவும். (4 புள்.)
(ஆ) பின்வரும் ஒவ்வொன்றிலும் 1 mol-இல் எத்தனை மூலக்கூறுகள் / அணுக்கள் அடங்கியிருக்கும்? (6 புள்.)
(i) 12 g C (ii) 24 g Mg (iii) 44 g CO₂ (iv) 18 g H₂O (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

அவகாதரோ மாறிலி = 12 g ¹²C-இல் அடங்கிய அணுக்களின் எண்ணிக்கை.
Nₐ = 6.022 × 10²³ mol⁻¹.
12 g C = 1 mol → 6.022 × 10²³ அணுக்கள்.
24 g Mg = 1 mol → 6.022 × 10²³ அணுக்கள்.
44 g CO₂ = 1 mol → 6.022 × 10²³ மூலக்கூறுகள்.
18 g H₂O = 1 mol → 6.022 × 10²³ மூலக்கூறுகள்.

(அ) அவகாதரோ மாறிலியின் வரையறை:

கார்பன்-12 இன் சரியாக 12 g இல் அடங்கியுள்ள அணுக்களின் எண்ணிக்கை அவகாதரோ மாறிலி (Nₐ) எனப்படும்.

மதிப்பு: Nₐ = 6.022 × 10²³ mol⁻¹

இந்த மாறிலி மிகவும் பெரியது — 602,200,000,000,000,000,000,000 என எழுதலாம்.

(ஆ) ஒவ்வொன்றிலும் அடங்கிய துகள்களின் எண்ணிக்கை:

முக்கியக் கோட்பாடு: ஒரு மோல் எந்தப் பொருளிலும் 6.022 × 10²³ துகள்கள் உண்டு.

(i) 12 g C:
M(C) = 12 g mol⁻¹ → n = 12/12 = 1 mol
→ 6.022 × 10²³ கார்பன் அணுக்கள்

(ii) 24 g Mg:
M(Mg) = 24 g mol⁻¹ → n = 24/24 = 1 mol
→ 6.022 × 10²³ மக்னீசியம் அணுக்கள்

(iii) 44 g CO₂:
M(CO₂) = 44 g mol⁻¹ → n = 44/44 = 1 mol
→ 6.022 × 10²³ CO₂ மூலக்கூறுகள்

(iv) 18 g H₂O:
M(H₂O) = 18 g mol⁻¹ → n = 18/18 = 1 mol
→ 6.022 × 10²³ H₂O மூலக்கூறுகள்

முடிவு: C, Mg, CO₂, H₂O — எல்லாவற்றிலும் துகள்களின் எண்ணிக்கை சமம் (6.022 × 10²³). ஆனால் திணிவு வேறுபட்டது — ஏனெனில் ஒவ்வொரு மூலகத்தின் அணுத்திணிவும் வேறுவேறு.

4. n = m/M என்ற சூத்திரத்தை விளக்கி, பின்வரும் கணக்குகளை தீர்க்கவும்: (10 புள்.)
(i) 22 g CO₂ இல் எத்தனை மோல்? (M=44 g mol⁻¹)
(ii) 2 mol H₂O-வின் திணிவு யாது? (M=18 g mol⁻¹)
(iii) 5 mol CO₂-ல் எத்தனை மூலக்கூறுகள்? (Nₐ=6.022×10²³) (10 புள்ளி)

5. (அ) மோல் (mole) என்றால் என்ன? வரையறை எழுதுக. (3 புள்.)
(ஆ) மோலர்த்திணிவு என்றால் என்ன? அதன் யூனிட் என்ன? (3 புள்.)
(இ) பின்வரும் ஒவ்வொன்றின் மோலர்த்திணிவைக் காண்க: Na, CO₂, H₂O, H₂SO₄. (4 புள்.) (10 புள்ளி)

6. (அ) இரசாயன ஆய்வகத்தில் மோல் கருத்தின் தேவை என்ன என்பதை விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) பின்வரும் கணக்குகளை தீர்க்கவும்: (6 புள்.)
(i) 10 g CaCO₃ இல் எத்தனை மோல்? (Mr=100)
(ii) 0.5 mol H₂SO₄-இன் திணிவு? (M=98 g mol⁻¹)
(iii) 4 mol H₂O-ல் எத்தனை மூலக்கூறுகள்? (10 புள்ளி)

7. (அ) பின்வரும் பொருட்களின் சார் மூலக்கூற்றுத் திணிவை காண்க: (6 புள்.)
(i) CH₃OH (C=12,H=1,O=16) (ii) AlCl₃ (Al=27,Cl=35.5) (iii) Mg₃N₂ (Mg=24,N=14)
(ஆ) 12 g Mg இல் (i) எத்தனை மோல்? (ii) எத்தனை அணுக்கள்? (4 புள்.) (10 புள்ளி)

1. உயிரினங்களின் எட்டு சிறப்பியல்புகளை பட்டியலிட்டு, ஒவ்வொன்றிற்கும் ஒரு சிறிய விளக்கம் கொடுக்கவும். (8 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

கல ஒழுங்கமைப்பு — உயிரினங்கள் கலங்களால் ஆனவை; கலமே வாழ்வின் அடிப்படை அலகு.
போசணை — உயிரினங்கள் உணவு மூலம் சக்தி பெறுகின்றன (தன்னியக்க / பிறனியக்க).
சுவாசம் — உணவில் இருந்து சக்தியை (ATP) வெளியிடும் நிகழ்ச்சி.
உணர்திறன் / இயைபாக்கம் — தூண்டுதலுக்கு எதிர்வினை காட்டும் திறன்.
கழிவகற்றல் — உடலில் உண்டாகும் நச்சு கழிவுகளை வெளியேற்றுதல்.
அசைவு — முழு உடல் அல்லது உடலின் பகுதிகள் இடம்மாறுதல்.
இனப்பெருக்கம் — புதிய உயிரினங்களை உருவாக்கும் திறன் (பாலிலா / பாலிய).
வளர்ச்சியும் விருத்தியும் — நிரந்தர அளவு / திணிவு அதிகரிப்பு + அமைப்பு மாற்றங்கள்.

உயிரினங்களின் சிறப்பியல்புகள் (Characteristics of Living Organisms):

1. கல ஒழுங்கமைப்பு (Cellular organisation): உயிரினங்கள் ஒன்று அல்லது அதிகமான கலங்களால் ஆனவை. கலமே வாழ்வின் அடிப்படை அலகு.

2. போசணை (Nutrition): உணவு மூலம் சக்தி மற்றும் கட்டுமானப் பொருட்கள் பெறுவது. தாவரம் → தன்னியக்கம்; விலங்கு → பிறனியக்கம்.

3. சுவாசம் (Respiration): உணவு மூலக்கூறுகளை சிதைத்து சக்தி (ATP) வெளியிடும் நிகழ்ச்சி.

4. உணர்திறன் / இயைபாக்கம் (Irritability / Co-ordination): தூண்டுதல்களை உணர்ந்து பொருத்தமான எதிர்வினை காட்டும் திறன்.

5. கழிவகற்றல் (Excretion): வளர்சிதை மாற்றத்தில் உண்டாகும் கழிவுகளை (CO₂, யூரியா, பித்தம்) வெளியேற்றுதல்.

6. அசைவு (Movement): உடல் அல்லது உடலின் பகுதிகள் இடம்மாறுதல். விலங்கு → தசை; தாவரம் → tropisms.

7. இனப்பெருக்கம் (Reproduction): தனக்கு ஒத்த புதிய உயிரினங்களை உருவாக்கும் திறன்.

8. வளர்ச்சியும் விருத்தியும் (Growth and Development): நிரந்தரமான திணிவு / அளவு அதிகரிப்பு மற்றும் அமைப்பு மாற்றங்கள் (metamorphosis உட்பட).

2. கல ஒழுங்கமைப்பின் படிநிலையை விளக்கி, தனிக்கல (unicellular), பலகல (multicellular), கல அமைப்பற்ற (acellular) உயிரினங்களுக்கு தலா இரண்டு உதாரணங்கள் கொடுக்கவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

கலம் → இழையம் → உறுப்பு → உறுப்பு மண்டலம் → அங்கி என்ற படிநிலை.
தனிக்கல (Unicellular): ஒரே ஒரு கலம் — அமீபா, பாரமீசியம் / பாக்டீரியா / யீஸ்ட்.
பலகல (Multicellular): பல கலங்கள் — மனிதன், தாவரம் / மரம் / மீன்.
கல அமைப்பற்றது (Acellular): கலம் இல்லாதது — Influenza virus, COVID-19 virus / Tobacco mosaic virus.
வைரஸ் = DNA/RNA + புரத உறை (capsid); கலங்கள் இல்லை.
இழையம் = ஒரே வேலை செய்யும் கலங்கள் கூட்டம்.

கல ஒழுங்கமைப்பின் படிநிலை:
கலம் (Cell) → இழையம் (Tissue) → உறுப்பு (Organ) → உறுப்பு மண்டலம் (Organ system) → அங்கி (Organism)

தனிக்கல உயிரினங்கள் (Unicellular): ஒரே ஒரு கலம் அனைத்து வேலைகளையும் செய்யும்.
உதாரணங்கள்: அமீபா, பாரமீசியம், பாக்டீரியா, யீஸ்ட்.

பலகல உயிரினங்கள் (Multicellular): பல கலங்கள் — வேறுபட்ட இழையங்களாக, உறுப்புகளாக ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளன.
உதாரணங்கள்: மனிதன், மரம், மீன், நண்டு.

கல அமைப்பற்றவை (Acellular): கலங்களே இல்லாதவை — DNA அல்லது RNA + புரத உறை மட்டுமே.
உதாரணங்கள்: Influenza (காய்ச்சல்) வைரஸ், COVID-19 வைரஸ் (SARS-CoV-2), Tobacco mosaic virus.

வைரஸ் உயிரா அல்லது உயிரற்றதா என்ற கேள்வி விவாதமாக உள்ளது — சொந்த வளர்சிதை மாற்றமும் சுயமான இனப்பெருக்கமும் இல்லாததால் "உயிரற்றது" என்றும், DNA/RNA உடையதால் "உயிரியின் எல்லையில்" என்றும் கருதப்படுகிறது.

3. காற்றுள்ள சுவாசம் மற்றும் காற்றற்ற சுவாசத்தை ஒப்பிட்டு விளக்கவும். தசையிலும் யீஸ்ட்டிலும் காற்றற்ற சுவாசத்தின் விளைபொருட்களை தனித்தனியாக குறிப்பிடவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

காற்றுள்ள சுவாசம்: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + சக்தி (ATP). O₂ தேவை.
காற்றற்ற சுவாசம்: O₂ இல்லாமல் — குளூக்கோஸ் → குறைவான சக்தி மட்டும்.
யீஸ்ட்டில்: குளூக்கோஸ் → எத்தனால் + CO₂ + சக்தி.
தசையில்: குளூக்கோஸ் → லாக்டிக் அமிலம் + சக்தி.
காற்றுள்ள சுவாசம் அதிக சக்தி (~38 ATP); காற்றற்றது குறைவான சக்தி (~2 ATP).
லாக்டிக் அமிலம் சேர்வதால் தசை வலி உண்டாகும்.

ஒப்பீட்டு அம்சம்	காற்றுள்ள சுவாசம்	காற்றற்ற சுவாசம்
O₂ தேவையா?	ஆம்	இல்லை
சமன்பாடு	C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP	குளூக்கோஸ் → (யீஸ்ட்: எத்தனால் + CO₂) அல்லது (தசை: லாக்டிக் அமிலம்)
சக்தி வெளியீடு	அதிகம் (~38 ATP)	குறைவு (~2 ATP)
விளைபொருட்கள்	CO₂, H₂O	எத்தனால்+CO₂ (யீஸ்ட்) / லாக்டிக் அமிலம் (தசை)
குளூக்கோஸ் முழுவதும் சிதைகிறதா?	ஆம்	இல்லை

யீஸ்ட்டில் காற்றற்ற சுவாசம்: ரொட்டி, மது தயாரிப்பில் பயன்படுகிறது. CO₂ வெளியிடுவதால் ரொட்டி பொங்குகிறது.

தசையில் காற்றற்ற சுவாசம்: கடினமான உடற்பயிற்சியின்போது O₂ போதாமல், லாக்டிக் அமிலம் குவிந்து தசை வலி உண்டாகிறது. ஓய்வில் O₂ கிடைக்கும்போது லாக்டிக் அமிலம் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது.

4. மனிதனில் கழிவகற்றல் நிகழும் நான்கு உறுப்புகளையும் அவை வெளியேற்றும் கழிவுப்பொருட்களையும் அட்டவணையில் கொடுக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சிறுநீரகம் — யூரியா, H₂O, உப்புகள் (சிறுநீர் வழியாக).
நுரையீரல் — CO₂, H₂O (நீராவி) (சுவாசத்தின் மூலம்).
தோல் — H₂O, உப்புகள் (வியர்வை வழியாக).
கல்லீரல் — பித்த நிறமிகள் (அழிந்த RBC-களிலிருந்து) (பித்த வழியாக).
கழிவகற்றல் = வளர்சிதை மாற்றத்தின் கழிவுகளை வெளியேற்றுவது.

கழிவகற்றல் (Excretion) என்பது உடலில் வளர்சிதை மாற்றத்தினால் (Metabolism) உண்டாகும் நச்சுக் கழிவுப்பொருட்களை வெளியேற்றுவதாகும்.

உறுப்பு	வெளியேறும் கழிவுப்பொருட்கள்	வெளியேறும் வழி
சிறுநீரகம் (Kidney)	யூரியா, நீர் (H₂O), கனிம உப்புகள்	சிறுநீர்
நுரையீரல் (Lungs)	CO₂, நீராவி (H₂O)	மூச்சு காற்று
தோல் (Skin)	நீர் (H₂O), உப்புகள் (NaCl)	வியர்வை
கல்லீரல் (Liver)	பித்த நிறமிகள் (Bile pigments)	பித்தம் → குடல் → மலம்

குறிப்பு: யூரியா — புரத வளர்சிதை மாற்றத்தில் அமினோ அமிலங்கள் சிதைக்கப்படும்போது கல்லீரலில் உருவாகிறது; சிறுநீரகம் இதை வடிக்கட்டி வெளியேற்றுகிறது.

5. பாலிலா இனப்பெருக்கத்தின் நான்கு முறைகளை விளக்கி, தலா ஒரு உதாரணம் கொடுக்கவும். பாலிலா vs பாலிய இனப்பெருக்கத்தை ஒரு அட்டவணையில் ஒப்பிடவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

பைனரி பிளவு (Binary fission) — ஒரு கலம் இரண்டாகப் பிரிதல். உ.எ.: அமீபா, பாக்டீரியா.
ஸ்போர் உருவாக்கம் (Spore formation) — ஸ்போர்கள் விதரிக்கப்படும். உ.எ.: Rhizopus (பூஞ்சை).
மொட்டு விடுதல் (Budding) — மொட்டு வளர்ந்து புதிய அங்கி. உ.எ.: யீஸ்ட், ஹைட்ரா.
தாவர இனப்பெருக்கம் (Vegetative propagation) — வேர்/தண்டு/இலை மூலம். உ.எ.: உருளைக்கிழங்கு (tuber), ஸ்ட்ராபெர்ரி (runner).
பாலிலா: ஒரே பெற்றோர், மரபணு ஒரே மாதிரி (clones), விரைவானது.
பாலிய: இரு பெற்றோர், மரபணு மாறுபாடு, மெதுவானது ஆனால் தகவமைப்பிற்கு ஏற்றது.

பாலிலா இனப்பெருக்கத்தின் வகைகள்:

முறை	விளக்கம்	உதாரணம்
பைனரி பிளவு	ஒரு கலம் இரண்டு சம கலங்களாக பிரிதல்	அமீபா, பாக்டீரியா
ஸ்போர் உருவாக்கம்	சிறிய ஸ்போர்கள் உருவாகி காற்றில் பரவி முளைத்தல்	Rhizopus (பூஞ்சை), பேண்
மொட்டு விடுதல்	ஒரு மொட்டு வளர்ந்து புதிய அங்கியாகுதல்	யீஸ்ட், ஹைட்ரா
தாவர இனப்பெருக்கம்	வேர், தண்டு, இலை மூலம் புதிய தாவரம்	உருளைக்கிழங்கு, ஸ்ட்ராபெர்ரி

பாலிலா vs பாலிய இனப்பெருக்கம்:

அம்சம்	பாலிலா	பாலிய
பெற்றோர் எண்ணிக்கை	ஒன்று	இரண்டு
Gametes தேவையா?	இல்லை	ஆம்
மரபணு மாறுபாடு	இல்லை (clones)	உண்டு
வேகம்	விரைவு	மெதுவு
தகவமைப்பு	குறைவு	அதிகம்

6. வைரஸின் அமைப்பை விளக்கி, வைரஸ் ஏன் "கல அமைப்பற்றது" (acellular) என்று கூறப்படுகிறது என்பதையும், வைரஸ் உண்டாக்கும் மூன்று நோய்களையும் குறிப்பிடவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வைரஸ் அமைப்பு: DNA அல்லது RNA + புரத உறை (Capsid).
கலங்கள் இல்லாததால் "Acellular" — கல சவ்வு, கரு, மைட்டோகாண்ட்ரியா எதுவும் இல்லை.
சொந்த வளர்சிதை மாற்றமும் சுயமான இனப்பெருக்கமும் இல்லை.
Host cell-இல் மட்டுமே பெருகும் — host-ன் ribosomes, ATP பயன்படுத்தும்.
நோய்கள் (மூன்று கொடுக்கவும்): Influenza (காய்ச்சல்), COVID-19, Dengue, HIV/AIDS, Chickenpox, Polio, Measles — ஏதாவது மூன்று.

வைரஸின் அமைப்பு:
வைரஸ் மிகவும் எளிமையான கட்டமைப்பை கொண்டது:
• மரபணு பொருள்: DNA அல்லது RNA (இரண்டுமாக இல்லாது)
• புரத உறை (Capsid): மரபணு பொருளைப் பாதுகாக்கும் புரத ஓடு
• சில வைரஸ்களில் கூடுதலாக ஒரு கொழுப்பு உறை (envelope) உண்டு

Acellular என்றழைக்கப்படுவது ஏன்?
வைரஸுக்கு கல சவ்வு (cell membrane), கரு (nucleus), மைட்டோகாண்ட்ரியா, ரைபோசோம் எதுவும் இல்லை. கலங்களே இல்லாததால் "acellular" என்று கூறப்படுகிறது. சொந்த வளர்சிதை மாற்றம் இல்லாத காரணத்தால், வைரஸ் தாங்கி கலத்தில் (host cell) நுழைந்து, அதன் ரைபோசோம்களையும் சக்தியையும் பயன்படுத்தி மட்டுமே பெருகும்.

வைரஸ் நோய்களின் மூன்று உதாரணங்கள்:
1. COVID-19 — SARS-CoV-2 வைரஸால்; சுவாசக்கோளாறு
2. Dengue காய்ச்சல் — Dengue virus; கொசு மூலம் பரவும்
3. Influenza (காய்ச்சல்) — Influenza virus; காற்று மூலம் பரவும்

7. தன்னியக்க போசணை (Autotrophic) மற்றும் பிறனியக்க போசணை (Heterotrophic) இடையேயான வேறுபாட்டை விளக்கி, ஒளிச்சேர்க்கையின் சமன்பாட்டை எழுதவும். அட்சமி (Anabolism), அபச்சயம் (Catabolism), ஆழுவிளை (Metabolism) வரையறைக்கவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

தன்னியக்க போசணை: தாவரம் CO₂ + H₂O + ஒளி → குளூக்கோஸ் + O₂ (குளோரோபில் மூலம்).
பிறனியக்க போசணை: விலங்கு/பூஞ்சை மற்ற உயிரினங்களை உண்டு ஊட்டம் பெறும்.
ஒளிச்சேர்க்கை: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (ஒளி + குளோரோபில் தேவை).
அட்சமி (Anabolism): சிறிய மூலக்கூறுகளில் இருந்து பெரிய மூலக்கூறுகள் உருவாக்கம் (சக்தி சேமிப்பு).
அபச்சயம் (Catabolism): பெரிய மூலக்கூறுகளை சிதைத்தல் (சக்தி வெளியீடு).
ஆழுவிளை (Metabolism): Anabolism + Catabolism = உயிரியில் நடக்கும் அனைத்து வேதி மாற்றங்களும்.

தன்னியக்க vs பிறனியக்க போசணை:

அம்சம்	தன்னியக்க (Autotrophic)	பிறனியக்க (Heterotrophic)
யாருக்கு?	தாவரங்கள், ஒளிச்சேர்க்கை பாக்டீரியா	விலங்குகள், பூஞ்சை, பெரும்பாலான பாக்டீரியா
உணவு தயாரிப்பு	தாமே தயாரிக்கும்	மற்றவற்றை உண்ணும்
Chloroplast	உண்டு	இல்லை

ஒளிச்சேர்க்கை சமன்பாடு:

       ஒளி + குளோரோபில்

6CO₂ + 6H₂O ────────────→ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

வரையறைகள்:
• அட்சமி (Anabolism): சிறிய மூலக்கூறுகளில் இருந்து பெரிய மூலக்கூறுகள் உருவாக்கும் நிகழ்ச்சி (சக்தி உட்கொள்ளல்). உ.எ.: amino acids → protein.
• அபச்சயம் (Catabolism): பெரிய மூலக்கூறுகளை சிறிய மூலக்கூறுகளாக சிதைக்கும் நிகழ்ச்சி (சக்தி வெளியீடு). உ.எ.: glucose → CO₂ + H₂O (சுவாசம்).
• ஆழுவிளை (Metabolism): உயிரியில் நடக்கும் அனைத்து வேதி மாற்ற நிகழ்ச்சிகளின் மொத்தம் = Anabolism + Catabolism.

1. விளையுள் விசை (Resultant force) என்றால் என்ன என்று வரையறைக்கவும். ஒரு மோட்டார் வாகனத்தை ஒருவர் தள்ளினால் இயங்காது, மூவர் தள்ளினால் இயங்கியது என்று கூறப்படும் உதாரணத்தை விளக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

விளையுள் விசை = பல விசைகளுக்கு பதிலாக தாக்கும் தனி விசை.
ஒருவர் 150N — போதாது, வாகனம் அசைவதில்லை (inertia > பிரயோகிக்கப்பட்ட விசை).
மூவர் ஒரே திசையில் தள்ளும்போது மூன்று விசைகளும் கூட்டப்படுகின்றன.
விளையுள் விசை = F₁ + F₂ + F₃ (ஒரே திசையில்) — இது வாகனத்தை தாக்கி இயக்குகிறது.
பொருளை இயக்க போதுமான விளையுள் விசை தேவை.

விளையுள் விசை வரையறை:

ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட விசைகள் பிரயோகிக்கப்படும்போது அவ்விசைகள் எல்லாவற்றினதும் விளைவாக உண்டாகும் தனி விசை விளையுள் விசை (Resultant force) எனப்படும்.

மோட்டார் வாகன உதாரணம்:

ஒருவர் (150 N) வாகனத்தை தள்ளினார் → வாகனம் இயங்கவில்லை. ஏனென்றால் பிரயோகிக்கப்பட்ட விசை, வாகனத்தின் தடையை (inertia + friction) மீறவில்லை.

மூவர் ஒரே திசையில் தள்ளும்போது: விளையுள் = 150 + 200 + 180 = 530 N (உதாரணுக்கு). இந்த கூட்டு விளையுள் விசை வாகனின் தடையை மீறி அதை இயக்குகிறது.

முடிவு: பல விசைகள் ஒரே திசையில் செயல்படும்போது அவை கூட்டப்பட்டு பெரிய விளையுள் விசை உண்டாகும். இது பொருளை இயக்க உதவும்.

2. ஒரே நேர்கோட்டில் ஒரே திசையில் தாக்கும் இரு விசைகளின் விளையுளைக் கண்டுபிடிக்கும் முறையை விளக்கி, உதாரணம் கொடுக்கவும். ஒரு ஆய்வின் (செயற்பாடு 9.1) முடிவை விளக்கவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஒரே திசை, ஒரே நேர்கோடு: விளையுள் = F₁ + F₂.
செயற்பாடு 9.1: துரோல்லி + நியூற்றன் தராசுகள் B, C (இரண்டும் இழுக்கும்) + A (மறுபக்கம்).
B + C ஆகிய வாசிப்புகளின் கூட்டுத்தொகை = A வாசிப்பு.
இரண்டு விசைகள் ஒரே திசையில் ஒரே நேர்கோட்டில் தாக்கும்போது விளையுள் = அவ்விரு விசைகளின் கூட்டுத்தொகை.
உதாரணம்: 8 N + 6 N = 14 N.

ஒரே திசையில் இரு விசைகளின் விளையுள்:

கூட்டல் விதி: ஒரே திசையில் ஒரு நேர்கோட்டில் தாக்கும் இரு விசைகளின் விளையுள் = அவ்விரு விசைகளினதும் கூட்டுத்தொகை.

F_விளை = F₁ + F₂

செயற்பாடு 9.1 (ஆய்வு முடிவு):

ஒரு துரோல்லியுடன் இணைக்கப்பட்ட கயிறு ஒரு வளையத்தில் கட்டப்பட்டது.

நியூற்றன் தராசுகள் B, C — இரண்டும் ஒரே திசையில் இழுக்கின்றன.

நியூற்றன் தராசு A — மறுபக்கத்தில் இணைக்கப்பட்டது.

B-ன் வாசிப்பு + C-ன் வாசிப்பு = A-ன் வாசிப்பு என்று கண்டோம்.

முடிவு: இரு விசைகளும் ஒரே திசையில் ஒரே நேர்கோட்டில் தாக்கும்போது விளையுள் = F₁ + F₂.

உதாரணம்: இரு பிள்ளைகள் பெட்டியை ஒரே திசையில் இழுக்கின்றனர்: 8 N + 6 N = 14 N விளையுள்.

3. ஒரே நேர்கோட்டில் எதிர் திசைகளில் தாக்கும் இரு விசைகளின் விளையுளைக் கண்டுபிடிக்கும் முறையை விளக்கி, இரண்டு உதாரணங்களும் தாருங்கள். சமநிலை (Equilibrium) என்பதை விளக்கவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

எதிர் திசை: விளையுள் = F₁ − F₂ (F₁ > F₂); திசை = F₁-ன் திசையில்.
உதாரணம் 1: 5N வலது − 2N இடது = 3N வலது.
உதாரணம் 2: 15N இடது − 11N வலது = 4N இடது.
சமநிலை: இரண்டு எதிர் விசைகளும் சமம் எனில் விளையுள் = 0; பொருள் நிற்கும்.
கயிறிழுத்தல் உதாரணம்: அதிக விளையுள் வழங்கும் குழு வெல்லும்.

எதிர் திசையில் இரு விசைகளின் விளையுள்:

வித்தியாச விதி: ஒரே நேர்கோட்டில் எதிர் திசைகளில் தாக்கும் இரு விசைகளின் விளையுள் = அவ்விரு விசைகளினதும் வித்தியாசம். திசை = அதிக பருமனுடைய விசையின் திசையில்.

F_விளை = F₁ − F₂ (F₁ > F₂)

உதாரணம் 1: 5N வலது, 2N இடது (எதிர்):
விளையுள் = 5 − 2 = 3N வலது

உதாரணம் 2: 15N இடது, 11N வலது (எதிர்):
விளையுள் = 15 − 11 = 4N இடது

சமநிலை (Equilibrium): இரண்டு எதிர் திசை விசைகளும் சம அளவு இருந்தால் விளையுள் = 0. பொருள் இயக்கமற்று நிற்கும். ஆய்வு 9.2-ல் தராசு A=4N, B=4N சம விசை பிரயோகிக்கும்போது துரோல்லி நகரவில்லை — சமநிலை நிரூபிக்கப்பட்டது.

4. இரு சமாந்தர விசைகளின் விளையுளைக் கண்டுபிடிக்கும் முறையை விளக்கி, 8 N மற்றும் 16 N சமாந்தர விசைகளின் விளையுளை கணக்கிடவும். ஆய்வு 9.3 முடிவை விளக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சமாந்தர ஒரே திசை: விளையுள் = F₁ + F₂.
ஆய்வு 9.3: மரப் பட்டி + X, Y, Z துளைகள் + A, B, C தராசுகள்.
மரப் பட்டி ஓய்வில் இருக்கும்போது A + B-ன் கூட்டுத்தொகை = C.
ஏனென்றால் A, B ஆகிய இரு விசைகளினதும் விளையுளுக்கு விசை C சமம்.
8N + 16N = 24N.

சமாந்தர விசைகளின் விளையுள்:

சமாந்தரமாக ஒரே திசையில் தொழிற்படும் இரண்டு விசைகளின் விளையுளைக் காண்பதற்கு அவ்விரு விசைகளையும் கூட்ட வேண்டும்.

F_விளை = F₁ + F₂

ஆய்வு 9.3 (செயற்பாடு முடிவு):

மரப் பட்டியில் X, Y, Z துளைகள்; A, B, C நியூற்றன் தராசுகள் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.

A மற்றும் B ஆகியவை ஒரே திசையில் இரு வெவ்வேறு இடங்களில் இழுக்கின்றன.

C எதிர் திசையில் இழுக்கிறது.

மரப் பட்டி ஓய்வில் இருக்கும்போது: A + B = C (வாசிப்புகள் சமம்).

முடிவு: சமாந்தரமாக ஒரே திசையில் தொழிற்படும் இரண்டு விசைகளின் விளையுள் = அவ்விரு விசைகளின் கூட்டுத்தொகை.

கணக்கீடு: 8 N + 16 N = 24 N

5. பின்வரும் சூழல்களில் விளையுள் விசையை கணக்கிடவும்:
(அ) 10 N மற்றும் 6 N ஒரே திசையில்
(ஆ) 10 N மற்றும் 6 N எதிர் திசைகளில்
(இ) 6 N மற்றும் 4 N சமாந்தரமாக ஒரே திசையில்
(ஈ) 100 N மற்றும் 80 N ஒரே திசையில் (ஜோடி மாடுகள்) (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

(அ) ஒரே திசை: 10 + 6 = 16 N.
(ஆ) எதிர் திசை: 10 − 6 = 4 N (10N திசையில்).
(இ) சமாந்தர ஒரே திசை: 6 + 4 = 10 N.
(ஈ) ஒரே திசை (ஜோடி மாடுகள்): 100 + 80 = 180 N முன்னோக்கி.
விளையுள் விசையின் திசை — எதிர் திசையில் பெரிய விசையின் திசையில் இருக்கும்.

விளையுள் விசை கணக்கீடுகள்:

சூழல்	விசைகள்	முறை	விளையுள்	திசை
(அ)	10 N + 6 N ஒரே திசை	கூட்டல்	16 N	ஒரே திசையில்
(ஆ)	10 N ↔ 6 N எதிர்	வித்தியாசம்	4 N	10 N திசையில்
(இ)	6 N ∥ 4 N ஒரே திசை	கூட்டல்	10 N	ஒரே திசையில்
(ஈ)	100 N + 80 N ஒரே திசை	கூட்டல்	180 N	முன்னோக்கி

விளக்கம் (ஆ): எதிர் திசையில் 10N − 6N = 4N; 10N-ன் திசையில் விளையுள் தாக்கும். பொருள் 10N திசையில் இயங்கும்.

6. விளையுள் விசை என்ற கருத்தை நித்தியவாழ்வில் பயன்படுத்தும் மூன்று உதாரணங்களை விளக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

(1) மீன் வலை இழுத்தல் — பலர் ஒரே திசையில் இழுக்கும்போது விளையுள் அதிகமாகும்.
(2) Go-cart — முன்பக்கம் இழுத்தும் பின்பக்கம் தள்ளியும் ஒரே திசையில் விசை பிரயோகிப்பது.
(3) கயிறிழுத்தல் — அதிக விளையுள் விசை பிரயோகிக்கும் குழு வெல்லும்.
(4) கார் தள்ளுதல் — அதிக பேர் ஒரே திசையில் தள்ளும்போது கார் இயங்கும்.
எல்லா உதாரணங்களிலும்: ஒரே திசையில் விசை = அதிக விளையுள் = எளிய இயக்கம்.

விளையுள் விசையின் நித்தியவாழ்வு பயன்பாடுகள்:

1. மீன் வலை இழுத்தல் (Fish net pulling):
பலர் ஒரே திசையில் இழுக்கும்போது ஒவ்வொருவரின் விசையும் கூட்டப்படுகிறது. விளையுள் விசை அதிகமாகவதால் கனமான வலையை எளிதாக இழுக்க முடிகிறது.

2. Go-carts:
சிறுவர் வண்டியை முன்னிருந்து இழுத்தும் பின்னிருந்து தள்ளியும் விசை பிரயோகிக்கும்போது இரு விசைகளும் ஒரே திசையில் சேரும் → விளையுள் = கூட்டுத்தொகை → எளிதில் இயங்கும்.

3. கயிறிழுத்தல் போட்டி:
இரு குழுக்களும் எதிர் திசைகளில் இழுக்கின்றன. அதிக விளையுள் விசை பிரயோகிக்கும் குழு வெல்லும். விளையுள் = வித்தியாசம் (F₁ − F₂); அதிக விசை திசையில் கயிறு நகரும்.

முடிவு: ஒரே திசையில் விசைகளை பிரயோகிப்பது → அதிக விளையுள் → அதிக செயல்திறன். எதிர் திசையில் விசை பிரயோகித்தால் → விளையுள் குறையும் அல்லது பூச்சியமாகும்.

7. ஒரே நேர்கோட்டில் இரு விசைகளின் விளையுளை கண்டுபிடிக்கும் ஆய்வுக்கு (செயற்பாடு 9.2) தேவையான பொருட்களையும் முடிவையும் விளக்கவும். எதிர் திசைகளில் சம மற்றும் சமமற்ற விசைகளின் விளையுளை அட்டவணையில் ஒப்பிடவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

தேவையான பொருட்கள்: ஒரு துரோல்லி, இரு நியூற்றன் தராசுகள் (A, B), இரு ஒப்பமான கப்பிகள், தராசு படிகள்.
A (4N) = B (4N) எதிர் திசை → துரோல்லி நகரவில்லை (சமநிலை). விளையுள் = 0.
A (4N) ≠ B (6N) எதிர் திசை → துரோல்லி B திசையில் நகர்ந்தது. விளையுள் = 2N (B திசை).
A (6N) = B (6N) → துரோல்லி நகரவில்லை. விளையுள் = 0.
எதிர் திசையில் F₁ = F₂ → விளையுள் = 0 (சமநிலை). F₁ ≠ F₂ → விளையுள் = |F₁ − F₂|; பெரிய F திசையில்.

செயற்பாடு 9.2 — ஆய்வு விளக்கம்:

தேவையான பொருட்கள்: ஒரு துரோல்லி, இரு நியூற்றன் தராசுகள் (A, B என்னும்), இரு ஒப்பமான கப்பிகள், தராசு படிகள்.

ஆய்வு முறை: துரோல்லியில் இரு இழைகள் — ஒவ்வொன்றும் ஒரு ஒப்பமான கப்பி வழியாக கடந்து A, B நியூற்றன் தராசுகளில் இணைக்கப்படுகின்றன. தராசுகள் எதிர் திசைகளில் இழுக்கின்றன.

சந்தர்ப்பம்	A விசை	B விசை	துரோல்லி நிலை	விளையுள்
முதல்	4 N	4 N (எதிர்)	நகரவில்லை (சமநிலை)	0 N
இரண்டாம்	4 N	6 N (எதிர்)	B திசையில் நகர்ந்தது	2 N (B திசை)
மூன்றாம்	6 N	6 N (எதிர்)	நகரவில்லை (சமநிலை)	0 N

முடிவு: ஒரே நேர்கோட்டில் எதிர் திசைகளில் தாக்கும் இரு விசைகளின் விளையுள் = அவ்விரு விசைகளினதும் வித்தியாசம். விளையுள் விசையின் திசை = அதிக பருமனுடைய விசையின் திசை.

1. அயனிப்பிணைப்பு (ionic bond) எவ்வாறு உருவாகிறது என்பதை NaCl உதாரணம் கொண்டு விளக்குக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

அயனிப்பிணைப்பின் வரையறை - உலோகம் அல்லுலோகம் இலத்திரன் பரிமாற்றம் (1)
Na (Z=11) Na+ + e- (இலத்திரன் இழப்பு, Ne அமைப்பு) (1)
Cl (Z=17) + e- Cl- (இலத்திரன் ஏற்பு, Ar அமைப்பு) (1)
எதிர் ஏற்றமுள்ள அயனிகள் Coulomb கவர்ச்சியால் இணைதல் (1)
NaCl படிக கட்டமைப்பு (3D lattice) (1)
முடிவு: அயனிக்கலவையின் பண்புகள் - கடின, அதிக உருகுநிலை, கரைசலில் மின்னோட்டம் (1)

அயனிப்பிணைப்பு என்பது உலோகம் ஒரு அல்லுலோகத்துடன் இலத்திரன்களை பரிமாற்றி, எதிர்-ஏற்றமுள்ள அயனிகளாக மாறி, Coulomb கவர்ச்சியால் இணையும் பிணைப்பு.

NaCl உதாரணம்:

Na (Z=11) வெளிக்கூட்டில் 1 இலத்திரன் உள்ளது. அதை Cl-உக்கு கொடுத்தால் Na+ உருவாகி Ne அமைப்பை அடைகிறது:
Na → Na+ + e-

Cl (Z=17) வெளிக்கூட்டில் 7 இலத்திரன்கள் — ஒன்றை ஏற்றால் Cl- ஆகி Ar அமைப்பு கிடைக்கும்:
Cl + e- → Cl-

Na+ மற்றும் Cl- எதிர் ஏற்றமுள்ளதால் ஒன்றை ஒன்று கவர்ந்து NaCl உருவாகும். பல Na+/Cl- அயனிகள் ஒழுங்காக 3D அமைப்பில் (lattice) அடுக்கப்படும்.

பண்புகள்: கடினம், அதிக உருகுநிலை (~801°C), நீரில் கரையும், கரைசலில்/உருகியதில் மின்னோட்டம் வழிநடத்தும், திடத்தில் வழிநடத்தாது.

2. கூட்டுப்பிணைப்பு (covalent bond) எவ்வாறு உருவாகிறது? H₂O மற்றும் O₂ உதாரணங்களுடன் விளக்குக. (5 புள்ளி)

3. அயனிக்கலவை vs கூட்டுக்கலவை - பண்புகளை ஒப்பிட்டு எழுதுக. (6 புள்ளி)

4. எண்மம் விதி (octet rule) என்ன? விழுமிய வாயுக்கள் ஏன் வினைபுரியாதவை? (5 புள்ளி)

5. Lewis dot structure என்றால் என்ன? CH4, NH3, H2O-க்கான Lewis அமைப்புகளை வரைக. (5 புள்ளி)

6. உலோகப் பிணைப்பு (metallic bond) என்ன? உலோகங்களின் முக்கிய இயற்பியல் பண்புகளை விளக்குக. (4 புள்ளி)

7. ஐதரசன் பிணைப்பு (hydrogen bond) என்ன? H2O-இன் அதிக கொதிநிலை இதனால் எவ்வாறு விளக்கப்படுகிறது? (4 புள்ளி)

1. விசையின் திருப்பல் விளைவை (Moment of a Force) வரையறுத்து, M = F × d என்னும் வாய்ப்பாட்டை விளக்கி, ஒரு கணக்கு எடுத்துக்காட்டுடன் விடை எழுதுக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

திருப்பல் விளைவு என்பது ஒரு விசை சுழல் முனையை பொறுத்து பொருளை சுழற்றும் திறன் (1 மதிப்பெண்)
M = F × d என்னும் வாய்ப்பாட்டை குறிப்பிடுக (1 மதிப்பெண்)
F = விசை (N), d = செங்குத்து தூரம் (m), M = திருப்பல் விளைவு (N·m) விளக்குக (1 மதிப்பெண்)
அலகு: நியூட்டன்-மீட்டர் (N·m) (1 மதிப்பெண்)
கணக்கு: 20N விசை, 1.5m தூரம் → M = 20 × 1.5 = 30 N·m (1 மதிப்பெண்)
கடிகார திசை மற்றும் எதிர் கடிகார திசை திருப்பல்களை வேறுபடுத்துக (1 மதிப்பெண்)

ஒரு விசை ஒரு சுழல் முனையை (pivot) பொறுத்து பொருளை சுழற்றும் திறனை திருப்பல் விளைவு (Moment of a Force) என்கிறோம். இதன் கணித வடிவம்:

M = F × d

இங்கு M = திருப்பல் விளைவு (N·m), F = பயன்படுத்தப்படும் விசை (N), d = சுழல் முனையிலிருந்து விசையின் செயல் கோட்டுக்கான செங்குத்து தூரம் (m).

அலகு: நியூட்டன்-மீட்டர் (N·m).

கணக்கு: ஒரு சுழல் முனையிலிருந்து 1.5 மீட்டர் தூரத்தில் 20 N விசை செங்குத்தாக பயன்படுத்தப்படுகிறது.
M = 20 N × 1.5 m = 30 N·m.

திருப்பல் விளைவுகள் இரு திசைகளில் இருக்கலாம்: கடிகார திசை (clockwise) மற்றும் எதிர் கடிகார திசை (anticlockwise). இந்த இரண்டு திருப்பல்களின் திசைகளை கணக்கில் எடுத்தே சமநிலை ஆய்வு செய்யப்படும்.

2. திருப்பல் விளைவுகளின் கொள்கையை (Principle of Moments) கூறி, கீழ்க்கண்ட சீட்டாட்டத் தட்டு கணக்கை தீர்க்கவும்: F₁ = 30N, d₁ = 4m, d₂ = 6m. F₂ என்ன? (5 புள்ளி)

3. நெம்புகோல்களின் மூன்று வகைகளையும் விளக்கி, ஒவ்வொரு வகைக்கும் இரண்டு நடைமுறை எடுத்துக்காட்டுகள் தருக. (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வகை 1: சுழல் முனை நடுவில் (சுமை — சுழல் முனை — முயற்சி) (1 மதிப்பெண்)
வகை 1 எடுத்துக்காட்டுகள்: கத்திரி, சீட்டாட்டம் (1 மதிப்பெண்)
வகை 2: சுமை நடுவில் (சுழல் முனை — சுமை — முயற்சி) (1 மதிப்பெண்)
வகை 2 எடுத்துக்காட்டுகள்: தோட்டக்கார்ட், நட்டுடைப்பான் (1 மதிப்பெண்)
வகை 3: முயற்சி விசை நடுவில் (சுழல் முனை — முயற்சி — சுமை) (1 மதிப்பெண்)
வகை 3 எடுத்துக்காட்டுகள்: நுண்ணாடுகோல், மீன்தூண்டில் (1 மதிப்பெண்)
யாந்திர நன்மை (MA) ஒவ்வொரு வகைக்கும் விளக்கம் (1 மதிப்பெண்)

நெம்புகோல்கள் (levers) மூன்று வகைகளாக பிரிக்கப்படுகின்றன:

வகை 1 நெம்புகோல் (Class 1): சுழல் முனை நடுவில் உள்ளது. அமைவு: சுமை — சுழல் முனை — முயற்சி விசை. எடுத்துக்காட்டுகள்: கத்திரி (scissors), சீட்டாட்டத் தட்டு (see-saw), கட்டைவெட்டி (crowbar). யாந்திர நன்மை 1-ஐ விட அதிகமாகவோ குறைவாகவோ இருக்கலாம்.

வகை 2 நெம்புகோல் (Class 2): சுமை நடுவில் உள்ளது. அமைவு: சுழல் முனை — சுமை — முயற்சி விசை. எடுத்துக்காட்டுகள்: தோட்டக்கார்ட் (wheelbarrow), நட்டு உடைப்பான் (nutcracker). யாந்திர நன்மை எப்போதும் > 1; சிறிய விசையால் பெரிய சுமை தூக்கலாம்.

வகை 3 நெம்புகோல் (Class 3): முயற்சி விசை நடுவில் உள்ளது. அமைவு: சுழல் முனை — முயற்சி — சுமை. எடுத்துக்காட்டுகள்: நுண்ணாடுகோல் (tweezers), மீன்தூண்டில் (fishing rod). யாந்திர நன்மை < 1; ஆனால் வேகம் அதிகம்.

4. நடுப்புள்ளி (Centre of Gravity) என்றால் என்ன என்று விளக்கி, நிலையான, நிலையற்ற, நடுநிலை சமநிலைகளை எடுத்துக்காட்டுகளுடன் வேறுபடுத்தி எழுதுக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நடுப்புள்ளி: ஒரு பொருளின் மொத்த எடை செயல்படும் புள்ளி (1 மதிப்பெண்)
சீரான வடிவங்களில் நடுப்புள்ளி வடிவியல் மையத்தில் (1 மதிப்பெண்)
நிலையான சமநிலை: பொருள் அசல் நிலைக்கு திரும்பும்; CG தாழ்வாக இருக்கும் (1 மதிப்பெண்)
நிலையற்ற சமநிலை: பொருள் மேலும் விலகும்; CG உயர்வாக இருக்கும் (1 மதிப்பெண்)
நடுநிலை சமநிலை: பொருள் புதிய நிலையில் நிலைக்கும்; CG உயரம் மாறாது (1 மதிப்பெண்)
ஒவ்வொரு வகைக்கும் ஒரு எடுத்துக்காட்டு (1 மதிப்பெண்)

நடுப்புள்ளி (Centre of Gravity): ஒரு பொருளின் மொத்த எடை செயல்படுவதாக கருதப்படும் புள்ளி. சீரான வடிவங்களில் இது வடிவியல் மையத்தில் அமையும்.

நிலையான சமநிலை (Stable Equilibrium): பொருள் சிறிது இடம் மாற்றப்பட்டால் அசல் நிலைக்கு திரும்பும். இதில் நடுப்புள்ளி தாழ்வாகவும் அடித்தளம் பரந்தும் இருக்கும். எ.கா: பிரமிடு வடிவ பொருள்.

நிலையற்ற சமநிலை (Unstable Equilibrium): பொருள் சிறிது இடம் மாற்றப்பட்டால் மேலும் விலகும். நடுப்புள்ளி உயர்வாக இருக்கும். எ.கா: தலைகீழாக நிற்கும் பென்சில்.

நடுநிலை சமநிலை (Neutral Equilibrium): பொருள் இடம் மாற்றப்பட்டால் புதிய நிலையில் நிலையாக இருக்கும். நடுப்புள்ளியின் உயரம் மாறாது. எ.கா: தரையில் உருளும் உருண்டை.

5. யாந்திர நன்மையை (Mechanical Advantage) வரையறுத்து, கீழ்க்கண்ட இரு கணக்குகளை தீர்க்கவும்: (அ) சுமை = 150N, முயற்சி = 50N (ஆ) MA = 4, முயற்சி = 25N எனில் சுமை என்ன? (5 புள்ளி)

6. கீழ்க்கண்ட நடைமுறை கருவிகளை பொருத்தமான நெம்புகோல் வகையுடன் இணைத்து, அவற்றில் சுழல் முனை, சுமை, முயற்சி விசை எங்கு உள்ளன என்று விளக்குக: (அ) கத்திரி (ஆ) தோட்டக்கார்ட் (இ) நுண்ணாடுகோல். (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

கத்திரி: வகை 1; சுழல் முனை நடுவில், சுமை ஒரு பக்கம், முயற்சி மறுபக்கம் (1 மதிப்பெண்)
தோட்டக்கார்ட்: வகை 2; சுழல் முனை (சக்கரம்) ஒரு முனையில், சுமை நடுவில், கையிடுகை முனையில் (1 மதிப்பெண்)
நுண்ணாடுகோல்: வகை 3; சுழல் முனை மேல் கட்டு, விரல்கள் நடுவில், பொருள் கீழ் முனையில் (1 மதிப்பெண்)
மூன்று வகைகளையும் ஒரு அட்டவணையில் ஒப்பிடுக (1 மதிப்பெண்)

(அ) கத்திரி (Scissors) — வகை 1 நெம்புகோல்:
சுழல் முனை: நடுவில் உள்ள திருகாணி
சுமை: கட்ட வேண்டிய பொருள் (கத்திரி முனையில்)
முயற்சி விசை: விரல்கள் பிடிக்கும் கை (மறு முனையில்)

(ஆ) தோட்டக்கார்ட் (Wheelbarrow) — வகை 2 நெம்புகோல்:
சுழல் முனை: முன் சக்கரம்
சுமை: தொட்டியில் உள்ள மண்
முயற்சி விசை: கையிடுகை (கட்டத்தின் முனை)

(இ) நுண்ணாடுகோல் (Tweezers) — வகை 3 நெம்புகோல்:
சுழல் முனை: மேல் கட்டு (இணைப்பு இடம்)
முயற்சி விசை: விரல்கள் நடுவில் அழுத்தும் இடம்
சுமை: பொருள் கீழ் முனையில்

7. கடிகார திசை மற்றும் எதிர் கடிகார திசை திருப்பல்களை வேறுபடுத்தி, சமநிலை நிலையை விளக்கி, ஒரு கணக்கை தீர்க்கவும்: F₁=45N, d₁=2m, F₂=30N எனில் சமன் திருப்பல் தூரம் d₂ என்ன? (5 புள்ளி)

1. சமநிலையின் (equilibrium) இரண்டு நிபந்தனைகளையும் கூறி, ஒவ்வொரு நிபந்தனைக்கும் ஒரு நடைமுறை எடுத்துக்காட்டு தருக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நிபந்தனை 1: ΣF = 0 — விசைகளின் கூட்டு விளைவு பூஜ்யம் (1 மதிப்பெண்)
நிபந்தனை 1 விளக்கம்: நேர்கோட்டு நகர்வு இல்லை (1 மதிப்பெண்)
நிபந்தனை 2: Στ = 0 — திருப்பல் விளைவுகளின் கூட்டு பூஜ்யம் (1 மதிப்பெண்)
நிபந்தனை 2 விளக்கம்: சுழற்சி இல்லை (1 மதிப்பெண்)
இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் நிறைவேற வேண்டும் என்று தெரிவிக்கவும் (1 மதிப்பெண்)
எடுத்துக்காட்டு: மேஜையில் வைத்த புத்தகம் (N = W, திருப்பல் = 0) (1 மதிப்பெண்)

சமநிலையில் இருக்க ஒரு பொருள் இரண்டு நிபந்தனைகளை ஒரே நேரத்தில் நிறைவேற்ற வேண்டும்:

நிபந்தனை 1: ΣF = 0
பொருளின் மீது செயல்படும் அனைத்து விசைகளின் கூட்டு விளைவும் பூஜ்யமாக இருக்க வேண்டும். இது நேர்கோட்டு நகர்வை (translation) தடுக்கிறது.
எடுத்துக்காட்டு: மேஜையில் வைத்த புத்தகம் — புவியீர்ப்பு விசை கீழ்நோக்கி, மேஜையின் இயல்பு அழுத்தம் மேல்நோக்கி; இவை சமன் ஆகும் → ΣF = 0.

நிபந்தனை 2: Στ = 0
எந்த சுழல் முனையை பொறுத்தும் திருப்பல் விளைவுகளின் கூட்டு பூஜ்யமாக இருக்க வேண்டும். இது சுழற்சியை (rotation) தடுக்கிறது.
எடுத்துக்காட்டு: சீரான தட்டு சுழல் முனையில் நிலையாக அமர்ந்திருக்கும்போது, கடிகார திசை திருப்பல்கள் = எதிர் கடிகார திசை திருப்பல்கள் → Στ = 0.

முதல் நிபந்தனை மட்டும் இருந்தால் பொருள் சுழலலாம்; இரண்டாம் நிபந்தனை மட்டும் இருந்தால் நேர்கோட்டில் நகரலாம். இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் நிறைவேறினால் மட்டுமே உண்மையான சமநிலை ஏற்படும்.

2. ஒரே கோட்டு விசைகள் (collinear forces) பற்றி விளக்கி, கீழ்க்கண்ட கணக்கை தீர்க்கவும்: 30N (வலது), 18N (இடது), x N (இடது) ஆகிய விசைகள் சமநிலையில் உள்ளன. x-ன் மதிப்பு என்ன? (5 புள்ளி)

3. சமநிலையின் மூன்று வகைகளையும் (நிலையான, நிலையற்ற, நடுநிலை) விளக்கி, ஒவ்வொன்றிலும் நடுப்புள்ளியின் பங்கை எடுத்துக்காட்டுகளுடன் விளக்கி எழுதுக. (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நிலையான சமநிலை: பொருள் திரும்பி வரும்; CG தாழ்வாக இருக்கும் (1 மதிப்பெண்)
நிலையான சமநிலை எடுத்துக்காட்டு: பிரமிடு (1 மதிப்பெண்)
நிலையற்ற சமநிலை: பொருள் மேலும் விலகும்; CG உயர்வாக இருக்கும் (1 மதிப்பெண்)
நிலையற்ற சமநிலை எடுத்துக்காட்டு: தலைகீழ் பென்சில் (1 மதிப்பெண்)
நடுநிலை சமநிலை: பொருள் புதிய நிலையில் நிலைக்கும்; CG உயரம் மாறாது (1 மதிப்பெண்)
நடுநிலை சமநிலை எடுத்துக்காட்டு: உருளும் பந்து (1 மதிப்பெண்)
அட்டவணையில் மூன்றையும் ஒப்பிட்டு எழுதுக (1 மதிப்பெண்)

சமநிலையில் இருக்கும் பொருளை இடம் மாற்றிய பிறகு என்ன ஆகும் என்பதை வைத்து மூன்று வகைகள் பிரிக்கப்படுகின்றன:

1. நிலையான சமநிலை (Stable Equilibrium):
பொருள் சிறிது இடம் மாற்றப்பட்டால் அசல் நிலைக்கு திரும்பும். CG தாழ்வாக இருக்கும்; அடித்தளம் பரந்திருக்கும். CG மேலே செல்லும்போது மீள் விசை (restoring force) அசல் நிலைக்கு திருப்பும்.
எடுத்துக்காட்டு: பிரமிடு, மரக்கட்டை, பந்தயக் கார்.

2. நிலையற்ற சமநிலை (Unstable Equilibrium):
பொருள் சிறிது இடம் மாற்றப்பட்டால் மேலும் விலகும்; அசல் நிலைக்கு திரும்பாது. CG உயர்வாக இருக்கும்; அடித்தளம் குறுகியிருக்கும். CG கீழே செல்ல முயலும்போது பொருள் விழும்.
எடுத்துக்காட்டு: தலைகீழாக நிற்கும் பென்சில், உயரமான குறுகிய பொம்மை.

3. நடுநிலை சமநிலை (Neutral Equilibrium):
பொருள் இடம் மாற்றப்பட்டால் புதிய நிலையில் நிலையாக இருக்கும். CG-யின் உயரம் எந்த நிலையிலும் மாறாது.
எடுத்துக்காட்டு: தரையில் உருளும் பந்து, உருளி (cylinder).

4. இணை விசைகள் (parallel forces) மற்றும் சுழற்சி இணை (couple) பற்றி விளக்கி, ஒரு கணக்கை தீர்க்கவும்: சுழற்சி இணை திருப்பல் விளைவு = 80 N·m; இரு விசைகளுக்கும் இடையிலான தூரம் = 4m எனில் ஒவ்வொரு விசையும் எவ்வளவு? (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

இணை விசைகள் வரையறை (1 மதிப்பெண்)
ஒரே திசையில் → கூட்டுத்தொகை; எதிர் திசையில் → வித்தியாசம் (1 மதிப்பெண்)
சுழற்சி இணை வரையறை: சம அளவிலான எதிர் திசை இணை விசைகள் (1 மதிப்பெண்)
சுழற்சி இணை: கூட்டு விளைவு = 0; தூய சுழற்சி மட்டும் (1 மதிப்பெண்)
சூத்திரம்: T = F × d → F = T ÷ d (1 மதிப்பெண்)
விடை: F = 80 ÷ 4 = 20N (1 மதிப்பெண்)

இணை விசைகள் (Parallel Forces): ஒரே திசையில் அல்லது எதிர் திசையில் ஆனால் வேவ்வேறு செயல் கோடுகளில் செயல்படும் விசைகள்.
ஒரே திசையில் → கூட்டு விளைவு = F₁ + F₂
எதிர் திசையில் → கூட்டு விளைவு = F₁ − F₂

சுழற்சி இணை (Couple): சம அளவிலான, எதிர் திசையிலான, இணையான இரு விசைகள். சுழற்சி இணையில்:
• கூட்டு விளைவு (net force) = 0 → நேர்கோட்டு நகர்வு இல்லை
• திருப்பல் விளைவு T = F × d → தூய சுழற்சி மட்டுமே
எடுத்துக்காட்டு: ஓட்டுனர் சக்கரம், கதவின் திருகாணி.

தீர்வு:
T = F × d
80 = F × 4
F = 20 N
இரண்டு விசைகளும் தலா 20N, எதிர் திசைகளில்.

5. நிலைத்தன்மையும் (stability) நடுப்புள்ளியும் (centre of gravity) எவ்வாறு தொடர்புடையவை என்று விளக்கி, ஒரு பொருள் மேல்நோக்கி கவிழாமல் இருக்க என்ன நிபந்தனை தேவை என்று கூறுக. (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

நடுப்புள்ளி (CG) தாழ்வாக இருந்தால் → நிலையான சமநிலை (1 மதிப்பெண்)
CG உயர்வாக இருந்தால் → நிலையற்ற சமநிலை (1 மதிப்பெண்)
கவிழாமல் இருக்க: CG-யிலிருந்து செங்குத்து கோடு அடித்தளத்திற்குள் விழ வேண்டும் (1 மதிப்பெண்)
அடித்தளம் பரந்திருந்தால் → நிலைத்தன்மை அதிகம் (1 மதிப்பெண்)
நடைமுறை எடுத்துக்காட்டு: பந்தயக் கார், மனித நிலை (1 மதிப்பெண்)

நடுப்புள்ளி (CG) மற்றும் நிலைத்தன்மை ஆகியவை நேரடியாக தொடர்புடையவை:

CG தாழ்வாக இருந்தால்: நிலையான சமநிலை. பொருள் இடம் மாற்றப்பட்டாலும் திரும்பி வரும்.

CG உயர்வாக இருந்தால்: நிலையற்ற சமநிலை. சிறிது தள்ளினாலும் கவிழும்.

கவிழாமல் இருக்க நிபந்தனை:
நடுப்புள்ளியிலிருந்து கீழ்நோக்கிய செங்குத்து கோடு (vertical line through CG) பொருளின் அடித்தளத்திற்கு (support base) உள்ளே விழ வேண்டும்.
வெளியே விழுந்தால் → பொருள் கவிழும்.

நடைமுறை பயன்பாடுகள்:
• பந்தயக் கார்: தரைக்கு அருகாமையில் + அகலமான சக்கர இடைவெளி → CG தாழ்வாக, அடித்தளம் பரந்தது
• நிற்கும்போது: கால்களை விரிவாக வைத்தால் அடித்தளம் பரந்து CG-யிலிருந்து செங்குத்து கோடு உள்ளே விழும்

6. பரந்த அடித்தளம் ஒரு பொருளை ஏன் நிலையானதாக ஆக்குகிறது என்று விளக்கி, கட்டடங்கள் மற்றும் கப்பல்களில் இந்த கொள்கை எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்று குறிப்பிடுக. (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

பரந்த அடித்தளம்: CG-யிலிருந்து செங்குத்து கோடு உள்ளே விழுவதற்கு அதிக வாய்ப்பு (1 மதிப்பெண்)
அடித்தளம் குறுகியதால் சிறிது சாய்ந்தாலும் கோடு வெளியே விழும் → கவிழும் (1 மதிப்பெண்)
கட்டடங்கள்: அகலமான அடித்தளம், ஆழமான நீர்ம மட்டம் (1 மதிப்பெண்)
கப்பல்கள்: அடியில் கனமான பொதி வைத்து CG தாழ்த்தல் (1 மதிப்பெண்)

பரந்த அடித்தளம் மற்றும் நிலைத்தன்மை:

ஒரு பொருள் சாயும்போது, நடுப்புள்ளியிலிருந்து (CG) கீழ்நோக்கிய செங்குத்து கோடு அடித்தளத்திற்கு உள்ளே விழுந்தால் பொருள் நிலைக்கும்; வெளியே விழுந்தால் கவிழும். பரந்த அடித்தளம் இருந்தால் கோடு வெளியே விழுவதற்கு அதிக சாய்வு தேவை → நிலைத்தன்மை அதிகம்.

கட்டடங்கள் (Buildings):
உயர்ந்த கட்டடங்களுக்கு அகலமான அடித்தளம் (wide foundation) கட்டாயம். CG உயர்வாக இருக்கும் எனவே அடித்தளம் பரந்திருக்க வேண்டும். ஆழமான நீர்மட்டம் (deep footings) மூலம் கட்டடம் நிலையானதாக இருக்கும்.

கப்பல்கள் (Ships):
கப்பலின் அடியில் கனமான பொதிகளை வைத்து CG-ஐ தாழ்த்துவர். இதனால் அலைகளில் ஊசலாடும்போதும் நடுப்புள்ளியிலிருந்து செங்குத்து கோடு அடித்தளத்திற்குள்ளேயே விழும் → கப்பல் கவிழாது.

7. ஒரு 6m நீள தட்டு (beam) A மற்றும் B ஆகிய இரு தாங்கிகளில் அமர்ந்துள்ளது. A முனையிலிருந்து 2m தூரத்தில் 90N சுமை கீழ்நோக்கி, 4m தூரத்தில் 60N சுமை கீழ்நோக்கி செயல்படுகிறது. A தாங்கி முனையில் உள்ளது; B முனையில் (6m). A மற்றும் B தாங்கிகளின் விசைகளை கண்டுபிடிக்கவும். (5 புள்ளி)

1. உயிரற்ற காரணிகள் (Abiotic Factors) மற்றும் உயிருள்ள காரணிகள் (Biotic Factors) வேறுபடுத்தி விவரிக்கவும். ஒவ்வொன்றிற்கும் மூன்று எடுத்துக்காட்டுகள் தருக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

உயிரற்ற காரணிகள் என்பது உயிரற்ற இயற்கை காரணிகள் (1 mark)
உயிரற்ற எடுத்துக்காட்டுகள்: சூரிய ஒளி, வெப்பநிலை, நீர் / மண் / காற்று (ஏதேனும் 3) (1 mark)
உயிருள்ள காரணிகள் என்பது உயிரினங்கள் சம்பந்தப்பட்ட காரணிகள் (1 mark)
உயிருள்ள எடுத்துக்காட்டுகள்: தாவரங்கள், விலங்குகள், நுண்ணுயிரிகள் (1 mark)
இரண்டும் சூழல்தொகுதியில் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்கின்றன (1 mark)
வாழ்விடம் (Habitat) மற்றும் நிலை (Niche) வேறுபாடு சேர்த்தால் (1 bonus → 1 mark)

உயிர்க்கோளத்தில் காரணிகள் இரண்டு வகைகளாக பிரிக்கப்படுகின்றன.

உயிரற்ற காரணிகள் (Abiotic Factors): உயிரற்ற இயற்கை காரணிகளே இவை. எ.கா: (1) சூரிய ஒளி (Sunlight) — ஒளிச்சேர்க்கைக்கு தேவை. (2) வெப்பநிலை (Temperature) — உயிரின வளர்ச்சியை பாதிக்கிறது. (3) நீர் (Water) — அனைத்து உயிர் செயல்களுக்கும் அடிப்படை.

உயிருள்ள காரணிகள் (Biotic Factors): உயிரினங்கள் தொடர்பான காரணிகள். எ.கா: (1) தாவரங்கள் (Plants) — உணவு தயாரிக்கின்றன. (2) விலங்குகள் (Animals) — நுகர்வோராக செயல்படுகின்றன. (3) நுண்ணுயிரிகள் (Microorganisms) — சிதைப்பு மற்றும் நைட்ரஜன் சுழற்சியில் பங்கேற்கின்றன.

இரண்டு வகை காரணிகளும் சூழல்தொகுதியில் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொண்டு உயிர்களின் வாழ்வை நிர்ணயிக்கின்றன.

2. ஒரு உணவுச்சங்கிலி (Food Chain) உதாரணம் தந்து, 10% ஆற்றல் விதியை (10% Energy Rule) விளக்கவும். (5 புள்ளி)

3. கார்பன் சுழற்சியை (Carbon Cycle) விரிவாக விவரிக்கவும். (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஒளிச்சேர்க்கையில் தாவரங்கள் CO₂ கிரகிக்கின்றன (1 mark)
தாவரங்கள் CO₂-ஐ கார்போஹைட்ரேட்டாக மாற்றுகின்றன (1 mark)
விலங்குகள் தாவரங்களை உண்டு சுவாசத்தில் CO₂ வெளியிடுகின்றன (1 mark)
எரிதல் (Combustion) மூலம் CO₂ வெளியிடப்படுகிறது (1 mark)
சிதைப்போர்கள் இறந்த உயிரினங்களை சிதைத்து CO₂ வெளியிடுகின்றன (1 mark)
கார்பன் அனைத்து உயிரினங்களிலும் காணப்படுகிறது என்பது முக்கியத்துவம் (1 mark)
மனிதச் செயல்பாடுகள் (தொழிலகம், வாகனம்) CO₂ அதிகரிக்கின்றன — வெப்பமயமாதல் (1 mark)

கார்பன் சுழற்சி (Carbon Cycle) என்பது பூமியில் கார்பன் திரும்பத்திரும்ப பயன்படுத்தப்படும் முறைமையாகும்.

1. ஒளிச்சேர்க்கை (Photosynthesis): தாவரங்கள் சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்தி காற்றிலுள்ள CO₂-ஐ உறிஞ்சி குளுக்கோஸாக மாற்றுகின்றன. CO₂ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + O₂.

2. சுவாசம் (Respiration): தாவரங்களும் விலங்குகளும் சுவாசத்தில் CO₂ வெளியிடுகின்றன. இது கார்பனை மீண்டும் காற்றுக்கு திருப்பி விடுகிறது.

3. எரிதல் (Combustion): மரம், நிலக்கரி, பெட்ரோல் எரிக்கும்போது CO₂ வெளியிடப்படுகிறது.

4. சிதைவு (Decomposition): சிதைப்போர்கள் (பாக்டீரியா, பூஞ்சை) இறந்த உயிரினங்களை சிதைத்து CO₂ வெளியிடுகின்றன.

இவ்வாறு கார்பன் சுழற்சி நிறைவடைகிறது. தொழில்மயமாதலால் CO₂ அதிகரித்து வெப்பமயமாதல் (Global Warming) ஏற்படுகிறது.

4. உணவு வலை (Food Web) மற்றும் உணவுச்சங்கிலி (Food Chain) வேறுபாடுகளை விளக்கவும். உணவு வலையின் முக்கியத்துவம் என்ன? (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

உணவுச்சங்கிலி = நேரியது, ஒரே திசை, குறிப்பிட்ட வரிசை (1 mark)
உணவு வலை = பல சங்கிலிகள் ஒன்றோடொன்று இணைந்தது (1 mark)
உணவு வலை இயற்கையில் உண்மையில் காணப்படுவது (1 mark)
உணவு வலை சூழல்தொகுதிக்கு நிலைத்தன்மை தருகிறது (1 mark)
ஒரு இனம் அழிந்தாலும் மற்ற வழிகளில் தொடரலாம் (1 mark)
உணவுச்சங்கிலி உதாரணம்: புல் → வெட்டுக்கிளி → தவளை (1 mark)

உணவுச்சங்கிலி (Food Chain): நேரியது, ஒரே திசையில் ஆற்றல் பாய்கிறது. உதாரணம்: புல் → வெட்டுக்கிளி → தவளை → பாம்பு → கழுகு.

உணவு வலை (Food Web): பல உணவுச்சங்கிலிகள் ஒன்றோடொன்று பின்னிப்பிணைந்த அமைப்பு. இயற்கையில் ஒரு உயிரினம் பல வகையான உணவுகளை உண்ணும் — எனவே ஒரு நேரிய சங்கிலியில் மட்டும் இருக்காது.

வேறுபாடுகள்: (1) சங்கிலி = எளிமையானது, வலை = சிக்கலானது. (2) சங்கிலி = இயற்கையில் அரிது, வலை = உண்மையானது. (3) சங்கிலியில் ஒரு இனம் அழிந்தால் முழு சங்கிலியும் சரியும்; வலையில் மாற்று வழிகள் உண்டு.

உணவு வலையின் முக்கியத்துவம்: சூழல்தொகுதிக்கு நிலைத்தன்மை (Stability) தருகிறது. ஒரு இனம் குறைந்தாலும் சூழல்தொகுதி சரியாது.

5. பல்லுயிர்த்தன்மைக்கான (Biodiversity) அச்சுறுத்தல்களை விவரிக்கவும். அதை எவ்வாறு பாதுகாக்கலாம்? (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

காடழிப்பு (Deforestation) — வாழிட அழிவு (1 mark)
மாசுபாடு (Pollution) — காற்று/நீர்/மண் மாசு (1 mark)
காலநிலை மாற்றம் (Climate Change) / வெப்பமயமாதல் (1 mark)
தேசியப் பூங்காக்கள் மற்றும் சரணாலயங்கள் (1 mark)
சிறைப் பெருக்கம் (Captive Breeding) அல்லது சட்ட பாதுகாப்பு (1 mark)

அச்சுறுத்தல்கள்:

(1) காடழிப்பு (Deforestation): மரங்களை வெட்டுவதால் வாழிடங்கள் அழிகின்றன. பல இனங்கள் வேறு இடம் இல்லாமல் அழிகின்றன.

(2) மாசுபாடு (Pollution): காற்று, நீர், மண் மாசு நேரடியாக உயிரினங்களை பாதிக்கிறது. எ.கா: நீர் மாசால் மீன்கள் அழிகின்றன.

(3) காலநிலை மாற்றம் (Climate Change): வெப்பமயமாதலால் வாழ்விட நிலைகள் மாறுகின்றன. சில இனங்கள் தழுவ முடியாமல் அழிகின்றன.

பாதுகாப்பு முறைகள்:

(1) தேசியப் பூங்காக்கள்: யால, கிரிந்தல், விலுபட்டு — வாழிடங்களை பாதுகாக்கின்றன.

(2) சிறைப் பெருக்கம் (Captive Breeding): அழியும் நிலை இனங்களை பாதுகாப்பான சூழலில் பெருக்குகிறோம்.

(3) சட்டப் பாதுகாப்பு: வனவிலங்கு வேட்டை தடை.

6. உற்பத்தியாளர்கள் (Producers), நுகர்வோர் (Consumers), சிதைப்போர் (Decomposers) ஆகியவற்றின் பங்குகளை விளக்கவும். (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

உற்பத்தியாளர்கள் — ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் உணவு தயாரிக்கின்றன, தாவரங்கள் எடுத்துக்காட்டு (1 mark)
நுகர்வோர் — உற்பத்தியாளர்கள் அல்லது மற்ற விலங்குகளை உண்கின்றன (1 mark)
சிதைப்போர் — இறந்த உயிரினங்களை சிதைத்து சத்துக்களை மண்ணில் சேர்க்கின்றன (1 mark)
மூன்றும் இணைந்து சூழல்தொகுதி முறையாக செயல்படுகிறது (1 mark)

உற்பத்தியாளர்கள் (Producers): தாவரங்களும் பாசிகளும் சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்தி ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் உணவு தயாரிக்கின்றன. இவை சூழல்தொகுதியின் அடிப்படை — இல்லாவிட்டால் வேறெந்த உயிரும் வாழ முடியாது.

நுகர்வோர் (Consumers): முதல்நிலை நுகர்வோர் (தாவர உண்ணிகள்) தாவரங்களை உண்கின்றன. இரண்டாம்நிலை நுகர்வோர் (இறைச்சி உண்ணிகள்) முதல்நிலை நுகர்வோரை உண்கின்றன.

சிதைப்போர் (Decomposers): பாக்டீரியாவும் பூஞ்சைகளும் இறந்த உயிரினங்களை சிதைத்து மண்ணில் சத்துப்பொருட்களை சேர்க்கின்றன. சத்துப்பொருள் சுழற்சி இவ்வாறு நிறைவடைகிறது.

7. நீர் சுழற்சியை (Water Cycle) படிகள் படியாக விவரிக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஆவியாதல் (Evaporation) — சூரிய வெப்பத்தால் நீர் நீராவியாகிறது (1 mark)
வியர்வை ஆவியாதல் (Transpiration) — தாவரங்கள் நீரை வெளியிடுகின்றன (1 mark)
ஆவி நீராதல் (Condensation) — மேகங்கள் உருவாகின்றன (1 mark)
மழை / பனி (Precipitation) — நிலத்தில் நீர் வீழ்கிறது (1 mark)
நிலத்தில் நீர் ஆறு/குளம்/நிலத்தடி நீராக மாறி மீண்டும் சுழற்சி (1 mark)

நீர் சுழற்சி (Water Cycle) பின்வரும் படிகளில் நடைபெறுகிறது:

1. ஆவியாதல் (Evaporation): சூரிய வெப்பத்தால் கடல், ஆறு, குளத்திலிருந்து நீர் நீராவியாகி காற்றில் கலக்கிறது.

2. வியர்வை ஆவியாதல் (Transpiration): தாவரங்கள் வேர் வழி உறிஞ்சிய நீரை இலை துளைகள் (Stomata) மூலம் நீராவியாக வெளியிடுகின்றன.

3. ஆவி நீராதல் (Condensation): நீராவி மேலே சென்று குளிர்ந்து நீர்த்துளிகளாகி மேகங்கள் உருவாகின்றன.

4. மழை / பனி (Precipitation): மேகங்களிலிருந்து மழையாகவோ பனியாகவோ நிலத்தில் நீர் வீழ்கிறது.

5. ஒழுக்கம் (Runoff): நிலத்தில் விழுந்த நீர் ஆறு, குளம் அல்லது நிலத்தடி நீராக மாறுகிறது. மீண்டும் ஆவியாதல் நடைபெறுகிறது.

1. பால்இல்லா இனப்பெருக்க முறைகளை (Asexual Reproduction Methods) ஐந்து வகைகளில் விளக்கவும். ஒவ்வொன்றிற்கும் எடுத்துக்காட்டு தருக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

இரண்டாகப் பிளத்தல் (Binary Fission) — பாக்டீரியா, அமீபா (1 mark)
மொட்டுவிடல் (Budding) — ஈஸ்ட், ஹைட்ரா (1 mark)
துண்டாதல் (Fragmentation) — தட்டை புழு, கடல் நட்சத்திரம் (1 mark)
வேர்த்தண்டு மூலம் (Vegetative Propagation) — உருளைக்கிழங்கு, வெங்காயம் (1 mark)
ஸ்போர் உருவாக்கம் (Spore Formation) — பூஞ்சை, பாசி, மாஸ் (1 mark)
ஒரே பெற்றோர்; சந்ததிகள் மரபணு நகல்கள் — நன்மை/தீமை கூறினால் (1 mark)

பால்இல்லா இனப்பெருக்கத்தில் ஒரே பெற்றோர் மட்டும் தேவை. சந்ததிகள் மரபணு நகல்கள் (Clones).

1. இரண்டாகப் பிளத்தல் (Binary Fission): உயிரினம் இரண்டு சம பகுதிகளாக பிரிகிறது. எ.கா: பாக்டீரியா, அமீபா. மிக வேகமான முறை.

2. மொட்டுவிடல் (Budding): தாய் உயிரினத்தில் ஒரு மொட்டு (Bud) உருவாகி, பெரிதாகி தனியாக வளர்கிறது. எ.கா: ஈஸ்ட் (Yeast), ஹைட்ரா (Hydra).

3. துண்டாதல் (Fragmentation): உயிரினம் துண்டுகளாக உடைந்தால் ஒவ்வொரு துண்டும் புதிய உயிரினமாக வளர்கிறது. எ.கா: தட்டை புழு (Flatworm), கடல் நட்சத்திரம் (Starfish).

4. வேர்த்தண்டு மூலம் இனப்பெருக்கம் (Vegetative Propagation): தாவரத்தின் வேர்/தண்டு/கிழங்கு பகுதிகளிலிருந்து புதிய தாவரம் உருவாகிறது. எ.கா: உருளைக்கிழங்கு கண்கள், வெங்காயக் கிழங்கு, ஸ்ட்ராபெரி ஓடு.

5. ஸ்போர் உருவாக்கம் (Spore Formation): சிறு ஸ்போர்கள் காற்றில் பரவி புதிய உயிரினமாக வளர்கின்றன. எ.கா: பூஞ்சை (Fungi), பாசி (Fern), மாஸ் (Moss).

2. மலரின் முக்கிய பாகங்களை பட்டியலிட்டு அவற்றின் செயல்பாடுகளை விளக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Stamen (மகரந்தகேசரம்) = Anther + Filament — ஆண் உறுப்பு, மகரந்தம் தயாரிக்கிறது (1 mark)
Pistil (சூலிலை) = Stigma + Style + Ovary — பெண் உறுப்பு (1 mark)
Stigma — மகரந்தம் தங்கும் இடம் (1 mark)
Ovary — விதை (Seed) மற்றும் கனி (Fruit) உருவாகும் இடம் (1 mark)
Petals (இதழ்கள்) — பூச்சிகளை கவர்கின்றன (1 mark)

மலர் தாவரத்தின் இனப்பெருக்க உறுப்பு. அதன் முக்கிய பாகங்கள்:

ஆண் உறுப்பு — மகரந்தகேசரம் (Stamen):

• மகரந்தப் பை (Anther): மகரந்தத்தூள் (Pollen) உற்பத்தியாகும் இடம். ஆண் கேமீட்கள் இங்கு உருவாகின்றன.

• மகரந்த இழை (Filament): Anther-ஐ தாங்கும் தண்டு.

பெண் உறுப்பு — சூலிலை (Pistil/Carpel):

• சூல்முடி (Stigma): மகரந்தம் வந்து ஒட்டி தங்கும் ஒட்டும் பரப்பு.

• சூல்தண்டு (Style): Stigma-வை Ovary-யுடன் இணைக்கும் தண்டு. மகரந்தக் குழாய் இவ்வழியே வளர்கிறது.

• சூலகம் (Ovary): சூல்கள் (Ovules) தங்கும் இடம். கருக்கட்டலுக்கு பிறகு கனியாகிறது.

இதழ்கள் (Petals): வண்ணமயமாகவும் மணமாகவும் இருந்து பூச்சிகளை கவர்கின்றன.

3. தாவரங்களில் மகரந்த சேர்க்கை (Pollination) வகைகளை விளக்கவும். கருக்கட்டல் (Fertilization) செயல்முறையை விரிவாக விவரிக்கவும். (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சுய மகரந்த சேர்க்கை (Self-Pollination) — வரையறை மற்றும் எடுத்துக்காட்டு (1 mark)
குறுக்கு மகரந்த சேர்க்கை (Cross-Pollination) — வரையறை மற்றும் நன்மை (1 mark)
மகரந்த சேர்க்கை வழிமுறைகள்: காற்று, பூச்சி, நீர், பறவை (1 mark)
மகரந்தம் Stigma-வில் தங்குகிறது (1 mark)
மகரந்தக் குழாய் (Pollen tube) Style வழியாக Ovary நோக்கி வளர்கிறது (1 mark)
ஆண் கேமீட் + பெண் கேமீட் = Zygote (கருவுற்ற முட்டை) (1 mark)
Zygote → விதை; Ovary → கனி (1 mark)

மகரந்த சேர்க்கை (Pollination): Anther (மகரந்தப் பை)-இலிருந்து மகரந்தத்தூள் Stigma (சூல்முடி)-வுக்கு செல்வது.

1. சுய மகரந்த சேர்க்கை (Self-Pollination): ஒரே தாவரத்தில் அல்லது ஒரே மலரில் Anther → Stigma. எ.கா: நெல், கோதுமை. மரபணு வேறுபாடு குறைவு.

2. குறுக்கு மகரந்த சேர்க்கை (Cross-Pollination): வேறொரு தாவரத்தின் Stigma-வில் மகரந்தம் விழுவது. அதிக மரபணு வேறுபாடு கிட்டும். எ.கா: ஆப்பிள், மா.

மகரந்த சேர்க்கை வழிமுறைகள்: காற்று (நெல்), பூச்சி (மல்லிகை), நீர் (நீர்த் தாவரங்கள்), பறவை (சில மலர்கள்).

கருக்கட்டல் (Fertilization) செயல்முறை:

படி 1: மகரந்தம் Stigma-வில் தங்குகிறது — ஒட்டும் பரப்பில் நிறுகிறது.

படி 2: மகரந்தக் குழாய் (Pollen tube) Stigma-விலிருந்து Style வழியாக Ovary நோக்கி வளர்கிறது.

படி 3: ஆண் கேமீட் (Male gamete) குழாய் வழியாக Ovule-ல் உள்ள பெண் கேமீட்டுடன் இணைகிறது.

படி 4: கருவுற்ற முட்டை (Zygote) உருவாகிறது. Zygote → விதை (Seed); Ovary → கனி (Fruit).

4. வெளி கருக்கட்டல் (External Fertilization) மற்றும் உள் கருக்கட்டல் (Internal Fertilization) வேறுபடுத்தி எடுத்துக்காட்டுகளுடன் விளக்கவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வெளி கருக்கட்டல் — தாயின் வெளியே, நீரில் (1 mark)
வெளி கருக்கட்டல் எடுத்துக்காட்டு — மீன், தவளை (1 mark)
உள் கருக்கட்டல் — தாயின் உடலுக்குள்ளே (1 mark)
உள் கருக்கட்டல் எடுத்துக்காட்டு — பாலூட்டி, பறவை, ஊர்வன (1 mark)
வெளி கருக்கட்டல் தீமை — முட்டைகள் அபாயத்தில்; அதிக முட்டைகள் (1 mark)
உள் கருக்கட்டல் நன்மை — கரு பாதுகாப்பு; குறைந்த குட்டிகள் (1 mark)

வெளி கருக்கட்டல் (External Fertilization):

கேமீட்கள் தாயின் வெளியே, பொதுவாக நீரில் சந்திக்கின்றன. பெண் மீன் நீரில் முட்டைகள் இடுகிறது; ஆண் மீன் அதே இடத்தில் விந்தணு விடுகிறது — நீரிலேயே கருக்கட்டல் நடக்கிறது. எ.கா: மீன் (Fish), தவளை (Frog).

தீமை: முட்டைகள் நேரடியாக நீரில் — சிகாரி, அலை, வெப்பம் ஆகியவற்றால் பெரும்பாலும் அழியும். எனவே அதிக எண்ணிக்கையில் முட்டைகள் இடப்படுகின்றன.

உள் கருக்கட்டல் (Internal Fertilization):

கருக்கட்டல் தாயின் உடலுக்குள்ளே நடைபெறுகிறது. விந்தணு தாய் உடலுக்குள் முட்டையுடன் சந்திக்கிறது. எ.கா: பாலூட்டிகள் (Mammals) — மனிதன், நாய்; பறவைகள் (Birds) — கோழி; ஊர்வன (Reptiles) — பாம்பு.

நன்மை: கரு தாயின் உடலால் பாதுகாக்கப்படுகிறது. எனவே குறைந்த முட்டைகள்/குட்டிகள் போதும்.

வகை	நடக்கும் இடம்	எடுத்துக்காட்டு	முட்டை எண்ணிக்கை
வெளி	தாய் உடல் வெளியே	மீன், தவளை	அதிகம்
உள்	தாய் உடலுக்குள்	மனிதன், பறவை	குறைவு

5. விதைப்பரவல் (Seed Dispersal) முறைகளை எடுத்துக்காட்டுகளுடன் விளக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

காற்று மூலம் — இலகு விதைகள்; எடுத்துக்காட்டு (1 mark)
நீர் மூலம் — மிதக்கும் விதைகள்; தேங்காய் (1 mark)
விலங்கு மூலம் — கனி உண்டு கழிவில் வெளியிடுவது (1 mark)
வெடித்தல் மூலம் — நீரக் கனிகள்; எருக்கு (1 mark)
பரவல் ஏன் தேவை — தாய்த் தாவரத்துடன் போட்டி தவிர்க்க (1 mark)

விதைகள் தாய்த் தாவரத்திலிருந்து தூரமாக பரவுவதன் மூலம் வளரிட போட்டியை தவிர்க்கின்றன. நான்கு முறைகள்:

1. காற்று மூலம் (Wind Dispersal): இலகுவான, சிறகு அல்லது பட்டு போன்ற அமைப்புடைய விதைகள். எ.கா: மாவிலங்கு (Dandelion — பட்டு நூல்கள்), மேப்பிள் (சிறகு).

2. நீர் மூலம் (Water Dispersal): மிதக்கும் தன்மை கொண்ட விதைகள். எ.கா: தேங்காய் (Coconut) — நீர் அரிப்பில்லாத கடினமான ஓடு, காற்று அடைக்கும் நார் — கடலில் மிதந்து பரவும்.

3. விலங்கு மூலம் (Animal Dispersal): (அ) விலங்கு கனி உண்டு விதையை கழிவில் வெளியிடும். எ.கா: மா, வாழை. (ஆ) முட்கள் மூலம் விலங்கின் உடலில் ஒட்டும். எ.கா: சாதாவேல், Burdock.

4. வெடித்தல் மூலம் (Explosive Dispersal): நீரக் கனிகள் (Pods) பழுத்ததும் வெடித்து விதைகளை தூரத்தில் துப்பும். எ.கா: எருக்கு, அக்கினி சாரணை.

6. முளைப்புக்கு (Germination) தேவையான நிபந்தனைகளை சோதனை வடிவமைப்புடன் (Experiment Design) விளக்கவும். (4 புள்ளி)

7. பால் இனப்பெருக்கம் (Sexual Reproduction) மற்றும் பால்இல்லா இனப்பெருக்கம் (Asexual Reproduction) ஒப்பிடுக. நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளை விவரிக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

பால்இல்லா: ஒரே பெற்றோர்; சந்ததி = மரபணு நகல் (1 mark)
பால்: இரண்டு பெற்றோர்; மரபணு வேறுபாடு (1 mark)
பால்இல்லா நன்மை: வேகம், ஒரே பெற்றோர் போதும் (1 mark)
பால்இல்லா தீமை: மரபணு வேறுபாடு இல்லாமை (1 mark)
பால் நன்மை: மரபணு வேறுபாடு → சூழல் தழுவல் (1 mark)

ஒப்பீட்டு அட்டவணை:

அம்சம்	பால்இல்லா (Asexual)	பால் (Sexual)
பெற்றோர் எண்ணிக்கை	ஒன்று	இரண்டு
மரபணு	நகல்கள் (Clones)	வேறுபாடு உண்டு
வேகம்	வேகமானது	மெதுவானது
தழுவல்	கடினம்	எளிது

பால்இல்லா நன்மைகள்: (1) மிக வேகமாக நடைபெறுகிறது. (2) ஒரே பெற்றோர் போதும். (3) சாதகமான சூழலில் விரைவாக எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும்.

பால்இல்லா தீமை: மரபணு வேறுபாடு இல்லாததால் சூழல் மாறும்போது (நோய், வறட்சி) முழு இனமும் அழியும் வாய்ப்பு உண்டு.

பால் நன்மை: மரபணு வேறுபாடு (Genetic Variation) — சூழல் மாறும்போது சில சந்ததிகள் தழுவிக்கொள்ளும். பரிணாமத்துக்கு (Evolution) அடிப்படை.

1. அழுத்தம் (Pressure) என்றால் என்ன என வரையறை தருக. P = F/A சூத்திரத்தை விளக்கி, மூன்று வாழ்க்கை உதாரணங்களுடன் பரப்பளவும் அழுத்தமும் எவ்வாறு தொடர்புடையவை என்று எழுதுக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

அழுத்தம் (P) = ஒரு பரப்பில் குத்துசமாக செயல்படும் விசை (F) ÷ பரப்பளவு (A)
P = F/A; அலகு: Pa (Pascal) = N/m²
பரப்பளவு அதிகம் → அழுத்தம் குறைவு; பரப்பளவு குறைவு → அழுத்தம் அதிகம்
உதாரணம் 1: கூர்மையான கத்தி — சிறிய பரப்பு → அதிக அழுத்தம் → எளிதாக வெட்டுகிறது
உதாரணம் 2: ஒட்டக வடிவிலான காலடி — பரந்த பரப்பு → குறைந்த அழுத்தம் → மணலில் மூழ்காது
உதாரணம் 3: உறைபனி காலணி — பரந்த பரப்பு → குறைந்த அழுத்தம் → பனியில் மூழ்காது

அழுத்தம் (Pressure) வரையறை: ஒரு குறிப்பிட்ட பரப்பளவில் குத்துசமாக (perpendicularly) செயல்படும் விசையே அழுத்தம் எனப்படும்.

சூத்திரம்: P = F / A

P = அழுத்தம் (Pa), F = விசை (N), A = பரப்பளவு (m²)

அலகு: Pa (Pascal) = N/m². ஒரு நியூட்டன் விசை ஒரு சதுர மீட்டர் பரப்பில் செயல்படும்போது 1 Pa அழுத்தம்.

மூன்று உதாரணங்கள்:

உதாரணம்	பரப்பளவு	அழுத்தம்	விளைவு
கூர்மையான கத்தி	மிகவும் குறைவு	மிக அதிகம்	எளிதாக வெட்டுகிறது
ஒட்டக வடிவிலான காலடி	அதிகம் (பரந்தது)	குறைவு	மணலில் மூழ்காது
உறைபனி காலணி (Snowshoe)	மிகவும் அதிகம்	மிகவும் குறைவு	பனியில் மூழ்காது

2. திரவ அழுத்தம் (Liquid Pressure) என்ன? P = hρg சூத்திரத்தை விளக்கி, 4 m ஆழத்தில் நீர் அழுத்தத்தை கணக்கிடுக. திரவ அழுத்தம் பாத்திரத்தின் வடிவத்தை சார்ந்ததில்லை என்று விளக்குக. (5 புள்ளி)

3. அர்க்கிமீடிஸ் கோட்பாட்டை விளக்குக. கப்பல் கட்டுவதில் இந்த கோட்பாடு எவ்வாறு பயன்படுகிறது என்று விவரிக்க. நீரில் மிதக்கும் மற்றும் மூழ்கும் நிபந்தனைகளை அட்டவணையில் எழுதுக. (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

அர்க்கிமீடிஸ் கோட்பாடு: திரவத்தில் அமிழ்ந்த பொருளுக்கு மிதவை விசை = இடப்பெயர்ந்த திரவ எடை
மிதவை விசை U = ρ_திரவம் × V_அமிழ்ந்தது × g
மிதக்கும் நிபந்தனை: பொருள் அடர்த்தி < திரவ அடர்த்தி (U ≥ எடை)
மூழ்கும் நிபந்தனை: பொருள் அடர்த்தி > திரவ அடர்த்தி (எடை > U)
இரும்புக் கப்பல்: இரும்பு அடர்த்தி 7874 kg/m³ > நீர் 1000 kg/m³
Hollow (உள் காற்று) → சராசரி அடர்த்தி < 1000 kg/m³ → மிதக்கிறது
U = 1000 × 0.5 × 10 = 5000 N (கட்டி V=0.5 m³)

அர்க்கிமீடிஸ் கோட்பாடு (Archimedes' Principle):

திரவத்தில் முழுவதும் அல்லது பகுதியளவு அமிழ்த்தப்பட்ட பொருளுக்கு, அந்தப் பொருள் இடப்பெயர்த்த திரவத்தின் எடைக்கு சமான மிதவை விசை (Upthrust) மேல்நோக்கி செயல்படுகிறது.

மிதவை விசை: U = ρ × V × g

நிலை	நிபந்தனை	விளைவு	உதாரணம்
மிதத்தல்	பொருள் ρ < திரவ ρ (அல்லது U ≥ எடை)	மிதக்கிறது	மரம், காயம்
நடு நின்றல்	U = எடை (முழு அமிழ்வு)	நடுவில் தங்குகிறது	நீர்மூழ்கி
மூழ்கல்	பொருள் ρ > திரவ ρ	கீழே மூழ்குகிறது	ஆணி, கல்

இரும்புக் கப்பல் மிதப்பது ஏன்?

இரும்பின் அடர்த்தி ≈ 7874 kg/m³ — நீரைவிட அதிகம். ஆனால் கப்பல் உள்ளே காற்றுடன் (hollow) கட்டப்படுகிறது. கப்பலின் மொத்த கன அளவில் இரும்பு + காற்று சேர்ந்த சராசரி அடர்த்தி நீரைவிட குறைவாக இருக்கிறது → கப்பல் நீரில் மிதக்கிறது.

கணக்கு: V = 0.5 m³ கட்டி நீரில் முழு அமிழ்வு → U = 1000 × 0.5 × 10 = 5000 N

4. பாஸ்கல் கொள்கையை விளக்குக. நீரழுத்த அச்சின் (Hydraulic press) செயல்முறையை F₁/A₁ = F₂/A₂ சூத்திரத்துடன் விவரிக்க. A₁ = 0.02 m², F₁ = 200 N, A₂ = 0.2 m² எனில் F₂ கணக்கிடுக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

பாஸ்கல் கொள்கை: மூடிய திரவத்தில் அழுத்தம் அனைத்து திசைகளிலும் சமவாறு கடத்தப்படுகிறது
F₁/A₁ = F₂/A₂ (அழுத்தம் சமம்)
F₂ = F₁ × A₂/A₁ = 200 × (0.2/0.02) = 200 × 10 = 2000 N
சிறிய பிஸ்டன் சிறிய விசை → பெரிய பிஸ்டன் அதிக விசை
பயன்பாடுகள்: நீரழுத்த தடை (Hydraulic brakes), கார் தூக்கி (Car lift)
சக்தி சேமிப்பு: சிறிய விசை × அதிக தூரம் = பெரிய விசை × குறைந்த தூரம்

பாஸ்கல் கொள்கை: மூடிய திரவத்திற்கு வெளிப்பிறவில் செலுத்தப்படும் அழுத்தம் திரவத்தின் அனைத்து புள்ளிகளிலும் மாற்றமின்றி சமவாறு கடத்தப்படுகிறது.

நீரழுத்த அச்சு (Hydraulic Press):

சிறிய பிஸ்டன் (A₁) → அழுத்தம் P = F₁/A₁

இந்த அழுத்தம் பெரிய பிஸ்டனுக்கும் (A₂) கடத்தப்படுகிறது.

எனவே: F₁/A₁ = F₂/A₂

கணக்கு:

A₁ = 0.02 m², F₁ = 200 N, A₂ = 0.2 m²

F₂ = F₁ × (A₂/A₁) = 200 × (0.2/0.02) = 200 × 10 = 2000 N

200 N → 2000 N — பத்து மடங்கு விசை அதிகரித்தது!

பயன்பாடுகள்: நீரழுத்த தடை (Hydraulic brakes), கார் தூக்கி (Car lift), நீரழுத்த ஜாக் (Hydraulic jack), தகட்டு வடிவமைப்பு அச்சுகள்.

5. வளிமண்டல அழுத்தம் (Atmospheric Pressure) என்றால் என்ன? டோரிசெல்லி சோதனையை விவரிக்க. உயரத்துடன் வளிமண்டல அழுத்தம் மாறுவதை விளக்குக. (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வளிமண்டல அழுத்தம் = பூமியை சுற்றும் காற்றுப் படையின் எடையால் ஏற்படும் அழுத்தம்
கடல் மட்டத்தில் = 101,325 Pa = 1 atm = 760 mmHg
டோரிசெல்லி: பாதரச குழல் தலைகீழாக → 760 mm பாதரசம் தாங்கப்படுகிறது
இந்த 760 mm பாதரச நெடுவரிசை = வளிமண்டல அழுத்தம்
உயரம் அதிகம் → மேலே காற்று குறைவு → வளிமண்டல அழுத்தம் குறைகிறது

வளிமண்டல அழுத்தம்: பூமியை சுற்றிய காற்றுப் படை (வளிமண்டலம்) அதன் எடையால் பூமியின் மேற்பரப்பில் ஏற்படுத்தும் அழுத்தமே வளிமண்டல அழுத்தம் ஆகும்.

மதிப்பு: 1 atm = 101,325 Pa ≈ 101.3 kPa = 760 mmHg (கடல் மட்டத்தில்)

டோரிசெல்லி சோதனை (Torricelli's Experiment):

1. ஒரு நீண்ட கண்ணாடிக் குழலை (∼ 1 m) பாதரசத்தில் நிரப்பு.

2. குழலை தலைகீழாக திரும்பி பாதரச தொட்டியில் வை.

3. குழலில் பாதரசம் 760 mm உயரத்தில் நிற்கிறது.

4. காரணம்: வளிமண்டல அழுத்தம் தொட்டியில் உள்ள பாதரசத்தை தட்டி குழலில் தாங்குகிறது.

உயரத்துடன் மாற்றம்:

உயரம் அதிகரிக்கும்போது மேலே உள்ள காற்றின் அளவு குறைகிறது → வளிமண்டல அழுத்தம் குறைகிறது. மலை உச்சியில் (எவரெஸ்ட்) வளிமண்டல அழுத்தம் கடல் மட்டத்தின் 1/3 மட்டுமே!

6. ஒரு பொருள் திரவத்தில் மிதக்கும், நடுவில் தங்கும், மூழ்கும் நிபந்தனைகளை அடர்த்தியுடன் ஒப்பிட்டு அட்டவணையில் எழுதுக. காரணங்களையும் சேர்க்கவும். (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மிதக்கும்: பொருள் ρ < திரவ ρ → மிதவை விசை > எடை → மிதக்கிறது
நடுவில் தங்கும்: பொருள் ρ = திரவ ρ → மிதவை விசை = எடை
மூழ்கும்: பொருள் ρ > திரவ ρ → எடை > மிதவை விசை → மூழ்குகிறது
இரும்புக் கப்பல் Hollow → சராசரி ρ < நீர் ρ → மிதக்கிறது

நிலை	அடர்த்தி ஒப்பீடு	விசை ஒப்பீடு	விளைவு	உதாரணம்
மிதத்தல்	ρ_பொருள் < ρ_திரவம்	Upthrust > Weight	மிதக்கிறது	மரம், கப்பல்
நடு நிலை	ρ_பொருள் = ρ_திரவம்	Upthrust = Weight	நடுவில் தங்குகிறது	நீர்மூழ்கி
மூழ்கல்	ρ_பொருள் > ρ_திரவம்	Weight > Upthrust	மூழ்குகிறது	ஆணி, கல்

இரும்புக் கப்பல்: இரும்பு ρ = 7874 kg/m³ > நீர் 1000 kg/m³. ஆனால் கப்பல் hollow → சராசரி ρ (இரும்பு + காற்று) ≈ 700–900 kg/m³ < 1000 → மிதக்கிறது.

7. வாழ்க்கையில் அழுத்தக் கோட்பாட்டின் ஐந்து பயன்பாடுகளை விளக்குக. ஒவ்வொன்றும் P = F/A, P = hρg, வளிமண்டல அழுத்தம், பாஸ்கல் கொள்கை, அர்க்கிமீடிஸ் கொள்கை ஆகியவற்றில் எந்தக் கோட்பாட்டை பயன்படுத்துகிறது என்று சேர்க்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

கூர்மையான கத்தி → P = F/A (சிறிய A → அதிக P)
அணை வடிவமைப்பு → P = hρg (கீழே h அதிகம் → P அதிகம் → தடிமன் சுவர்)
குடிக்கும் குழல் (Straw) → வளிமண்டல அழுத்தம் (குறைந்த உள் அழுத்தம் → வெளி அழுத்தம் திரவ தள்ளுகிறது)
கார் நீரழுத்த தடை → பாஸ்கல் கொள்கை (அழுத்தம் சமவாறு கடத்தல்)
கப்பல் கட்டுமானம் → அர்க்கிமீடிஸ் கொள்கை (hollow → குறைந்த சராசரி அடர்த்தி → மிதத்தல்)

பயன்பாடு	கொள்கை	விளக்கம்
கூர்மையான கத்தி	P = F/A	சிறிய A → அதிக P → எளிதாக வெட்டுகிறது
அணை (Dam)	P = hρg	கீழே h அதிகம் → P அதிகம் → தடிமன் சுவர் தேவை
குடிக்கும் குழல் (Straw)	வளிமண்டல அழுத்தம்	உறிஞ்சும்போது உள் P குறைகிறது → வெளி வளிமண்டல P திரவத்தை மேலே தள்ளுகிறது
கார் நீரழுத்த தடை	பாஸ்கல் கொள்கை	தடை அழுத்தம் அனைத்து சக்கரங்களுக்கும் சம அழுத்தம்
கப்பல் கட்டுமானம்	அர்க்கிமீடிஸ் கொள்கை	Hollow கட்டமைப்பு → சராசரி ρ < நீர் ρ → மிதக்கிறது

1. ஐதரசன் வாயு (H₂) தயாரிக்கும் சமன்பாட்டை எழுதுக. சேகரிப்பு முறையை விவரிக்க. அடையாளம் காணும் சோதனையை விவரிக்க. மூன்று பயன்பாடுகளை எழுதுக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Zn(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂(g)↑ — நிலை சின்னங்களுடன்
சேகரிப்பு: காற்றின் மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி — H₂ காற்றைவிட இலேசான காரணம்
சோதனை: எரியும் தீக்குச்சியை நெருங்கும்போது "Squeaky Pop" சத்தம்
பயன் 1: ஹேபர் செயல்முறை — N₂ + 3H₂ → 2NH₃
பயன் 2: நீரகமாக்கல் (Hydrogenation) — தாவர எண்ணெய் → திட வனஸ்பதி
பயன் 3: எரிபொருள் கலன் (Fuel cell) அல்லது விண்கப்பல் எரிபொருள்

தயாரிப்பு சமன்பாடு:

Zn(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂(g)↑

(அல்லது: Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g)↑)

சேகரிப்பு முறை: H₂ காற்றைவிட மிகவும் இலேசானது (14 மடங்கு) → காற்றின் மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி (upward displacement of air). கொள்கலனை தலைகீழாக வைத்து மேலிருந்து குழல் நுழைக்கப்படுகிறது; வாயு மேலே சேகரிக்கப்படுகிறது.

சோதனை: எரியும் தீக்குச்சியை வாயுவின் அருகில் வைக்கும்போது "Squeaky Pop" என்ற சத்தம் கேட்கும் — 2H₂ + O₂ → 2H₂O வேகமாக நடக்கிறது.

பயன்	விவரம்
ஹேபர் செயல்முறை	N₂ + 3H₂ → 2NH₃ (அமோனியா → உரங்கள்)
நீரகமாக்கல் (Hydrogenation)	தாவர எண்ணெய் + H₂ → திட வனஸ்பதி (நிக்கல் வினையூக்கி)
எரிபொருள் கலன் (Fuel cell)	சுற்றுச்சூழல் ஆதரவான H₂ எரிசக்தி

2. ஒட்சிசன் வாயு (O₂) தயாரிக்கும் இரண்டு சமன்பாடுகளை எழுதுக. அடையாளம் காணும் சோதனையை விவரிக்க. மூன்று பயன்பாடுகளை எழுதுக. (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

முறை 1: 2H₂O₂ →(MnO₂) 2H₂O + O₂↑ (MnO₂ = வினையூக்கி)
முறை 2: 2KClO₃ →(heat, MnO₂) 2KCl + 3O₂↑
சோதனை: மின்னும் சிதறல் மீண்டும் எரிகிறது (Glowing splint relights)
பயன் 1: சுவாசித்தல் — அனைத்து உயிரினங்களும்
பயன் 2: மருத்துவமனை — செயற்கை சுவாசம்

தயாரிப்பு:

முறை 1: 2H₂O₂(aq) →(MnO₂) 2H₂O(l) + O₂(g)↑

MnO₂ = வினையூக்கி (தாக்கத்தில் பங்கெடுக்காமல் வேகம் அதிகரிக்கிறது)

முறை 2: 2KClO₃(s) →(heat, MnO₂) 2KCl(s) + 3O₂(g)↑

சோதனை: மின்னும் சிதறல் (Glowing splint) — ஒரு மரக்கோலை சிறிதளவு எரிய வைத்து அணைத்த பின் மின்னும் நிலையில் வாயு குழலில் நுழைக்கும்போது மீண்டும் எரிகிறது (Relights). O₂ எரிதலை ஆதரிக்கிறது.

பயன்	விவரம்
சுவாசித்தல்	அனைத்து உயிரினங்களுக்கும் அடிப்படை
மருத்துவமனை	நோயாளிகளுக்கு செயற்கை சுவாசம்
ஒட்சி-அசெட்டிலீன் வெல்டிங்	உலோக வெல்டிங் / வெட்டுதல்

3. கரியமில வாயு (CO₂) தயாரிக்கும் சமன்பாட்டை எழுதுக. சுண்ணாம்பு நீர் சோதனை சமன்பாட்டுடன் விவரிக்க. மூன்று பயன்பாடுகளை எழுதுக. CO₂ உலகளாவிய வெப்பமயமாதலுக்கு எவ்வாறு பங்களிக்கிறது என்று விவரிக்க. (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)↑ — நிலை சின்னங்களுடன்
சுண்ணாம்பு நீர் சோதனை: Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g) → CaCO₃(s)↓ + H₂O(l)
சுண்ணாம்பு நீர் பால் நிறமாகும் (CaCO₃ வெண்படிவு)
பயன் 1: தீயணைப்பான் — ஒட்சிசன் விலகி தீ அணைகிறது
பயன் 2: குளிர்பானங்கள் (கார்பொனேட்டட்)
CO₂ வளிமண்டல வெப்பமயமாதல் வாயு → Global warming
நிலக்கரி/எண்ணெய் எரிவதால் CO₂ அதிகரிக்கிறது → வளிமண்டலம் வெப்பம் தக்கவைக்கிறது

தயாரிப்பு:

CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)↑

(மார்பிள் சிப்ஸ் / சுண்ணாம்பு கல் + நீர்த்த HCl)

சுண்ணாம்பு நீர் சோதனை (Limewater Test):

CO₂ வாயுவை Ca(OH)₂ கரைசலில் கடத்தும்போது:

Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g) → CaCO₃(s)↓ + H₂O(l)

CaCO₃ வெண்படிவு உருவாகி சுண்ணாம்பு நீர் பால் நிறமாகும் (turns milky).

பயன்	விவரம்
தீயணைப்பான்	CO₂ ஒட்சிசனை விலக்கி தீயை அணைக்கிறது (மின் தீயிலும் பயன்படும்)
குளிர்பானங்கள்	சோடா, கோலாவில் CO₂ கலக்கப்படுகிறது
உலர் பனிக்கட்டி	திட CO₂ = Dry ice — குளிரூட்டுதல்

Global warming (உலகளாவிய வெப்பமயமாதல்):

CO₂ ஒரு வளிமண்டல வெப்பமயமாதல் வாயு. நிலக்கரி, பெட்ரோல் எரிவதால் வளிமண்டலத்தில் CO₂ அளவு அதிகரிக்கிறது. CO₂ சூரியனிலிருந்து வரும் வெப்பத்தை வளிமண்டலத்தில் தடுத்து வைக்கிறது → பூமியின் சராசரி வெப்பநிலை ஏறுகிறது → பனிப்பாறைகள் உருகுகின்றன → கடல் மட்டம் உயர்கிறது.

4. அமோனியா (NH₃) தயாரிக்கும் இரண்டு சமன்பாடுகளை (ஆய்வக + ஹேபர் செயல்முறை) எழுதுக. அடையாளம் காணும் சோதனையை விவரிக்க. இரண்டு பயன்பாடுகளை எழுதுக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஆய்வக முறை: 2NH₄Cl(s) + Ca(OH)₂(s) →(heat) CaCl₂(s) + 2NH₃(g)↑ + 2H₂O(l)
ஹேபர் செயல்முறை: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) [450°C, 200 atm, Fe]
சோதனை: ஈர சிவப்பு லிட்மஸ் நீலமாகும்
NH₃ + H₂O → NH₄OH → OH⁻ → காரம் → நீல லிட்மஸ்
பயன் 1: நைதரசன் சத்து உரங்கள் (NH₄NO₃)
பயன் 2: சுத்தப்படுத்தும் பொருட்கள் (cleaning products)

ஆய்வக முறை:

2NH₄Cl(s) + Ca(OH)₂(s) →(heat) CaCl₂(s) + 2NH₃(g)↑ + 2H₂O(l)

(அமோனியம் குலோரைட்டு + கல்சியம் ஐட்ராட்சைட்டு + வெப்பம்)

ஹேபர் செயல்முறை (Haber Process):

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

நிபந்தனைகள்: 450°C, 200 atm, Fe வினையூக்கி

சோதனை: ஈரமான சிவப்பு லிட்மஸ் தாளை வாயுவின் அருகில் வைக்கும்போது நீல நிறமாகும்.

காரணம்: NH₃ + H₂O → NH₄OH → OH⁻ அயன்கள் (காரம்) → சிவப்பு லிட்மஸ் நீலமாகும்.

பயன்	விவரம்
நைதரசன் உரங்கள்	NH₃ → NH₄NO₃ (அமோனியம் நைட்ரேட்) → தாவர வளர்ச்சி
சுத்தப்படுத்தும் பொருட்கள்	கண்ணாடி சுத்திகரிப்பு, கொழுப்பு நீக்கம்

5. H₂, O₂, CO₂, NH₃ ஆகிய நான்கு வாயுக்களுக்கு சேகரிப்பு முறையை ஒப்பிட்டு அட்டவணையில் எழுதுக. ஒவ்வொரு முறையும் ஏன் தேர்வு செய்யப்படுகிறது என்று விளக்குக. (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

H₂: காற்றின் மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி — காற்றைவிட மிகவும் இலேசானது
O₂: தண்ணீர் மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி — நீரில் குறைவாக கரைவதால் தூய்மை கிடைக்கும்
CO₂: காற்றின் மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி — காற்றைவிட கனமானதால்
NH₃: காற்றின் கீழ்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி — இலேசானது மற்றும் நீரில் கரைவதால் தண்ணீர் முறை பயன்படாது
கனமான வாயு = கீழிருந்து நுழைந்து சேகரிக்கும். இலேசான வாயு = மேலிருந்து நுழைந்து கொள்கலனில் சேரும்

வாயு	சேகரிப்பு முறை	காரணம்
H₂	காற்றின் மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி (Upward displacement of air)	காற்றைவிட மிகவும் இலேசானது → மேலே மிதக்கும்
O₂	தண்ணீர் மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி (Upward displacement of water)	நீரில் மிகவும் குறைவாக கரைவதால் → தூய்மையான O₂ கிடைக்கும்
CO₂	காற்றின் மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி (Upward displacement of air)	காற்றைவிட கனமானது → கீழிருந்து நுழைந்து கொள்கலனை நிரப்பும்
NH₃	காற்றின் கீழ்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி (Downward displacement of air)	காற்றைவிட இலேசானது + நீரில் மிக அதிகமாக கரைவதால் தண்ணீர் முறை சாத்தியமில்லை

விதி: கனமான வாயு = மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி. இலேசான வாயு = கீழ்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி. நீரில் குறைவாக கரையும் வாயு = தண்ணீர் இடப்பெயர்ச்சி (தூய்மையான வாயுக்கு).

6. CO₂ மற்றும் NH₃ ஆகிய வாயுக்களை ஒப்பிட்டு அட்டவணையில் எழுதுக. அமில/காரமான இயல்பு, நீரில் கரைவு, அடர்த்தி, சேகரிப்பு முறை, லிட்மஸ் விளைவு ஆகியவற்றை சேர்க்கவும். (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

CO₂: காற்றைவிட கனமானது. NH₃: காற்றைவிட இலேசானது
CO₂: நீரில் கரைந்து அமிலம் (H₂CO₃). NH₃: நீரில் கரைந்து காரம் (NH₄OH)
CO₂: நீல லிட்மஸை சிவப்பாக்கும். NH₃: சிவப்பு லிட்மஸை நீலமாக்கும்
CO₂: மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி. NH₃: கீழ்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி

இயல்பு	CO₂	NH₃
காற்றில் அடர்த்தி	காற்றைவிட கனமானது	காற்றைவிட இலேசானது
நீரில் கரைவு	சிறிதளவு கரையும்	மிக அதிகமாக கரையும்
அமில/கார இயல்பு	அமிலம் (CO₂+H₂O→H₂CO₃)	காரம் (NH₃+H₂O→NH₄OH)
சேகரிப்பு முறை	மேல்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி	கீழ்நோக்கி இடப்பெயர்ச்சி
லிட்மஸ் விளைவு	நீல லிட்மஸை சிவப்பாக்கும்	சிவப்பு லிட்மஸை நீலமாக்கும்

சுருக்கம்: CO₂ மற்றும் NH₃ எல்லா இயல்புகளிலும் ஒன்றுக்கொன்று எதிர்மறையாக உள்ளன — ஒரு அமிலம், ஒரு காரம்; ஒன்று கனமானது, ஒன்று இலேசானது.

7. தரப்பட்ட நான்கு சோதனை விளைவுகளிலிருந்து வாயுவை அடையாளம் காணவும்: (a) Pop சத்தம் (b) மின்னும் சிதறல் மீண்டும் எரிகிறது (c) சுண்ணாம்பு நீர் பால் நிறமாகிறது (d) ஈர சிவப்பு லிட்மஸ் நீலமாகும். ஒவ்வொன்றும் எந்த வாயு என்று சமன்பாட்டுடன் விளக்குக. (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

(a) Pop சத்தம் = H₂ — 2H₂ + O₂ → 2H₂O வேகமாக நடக்கும்
(b) மின்னும் சிதறல் மீண்டும் எரியும் = O₂ — எரிதலை ஆதரிக்கிறது
(c) சுண்ணாம்பு நீர் பால் நிறம் = CO₂ — Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O
(d) சிவப்பு லிட்மஸ் நீலமாகும் = NH₃ — காரமான வாயு
ஒவ்வொரு வாயுவும் ஒரு தனித்துவமான சோதனையை மட்டுமே தரும்

சோதனை விளைவு	வாயு	விளக்கம்
(a) Pop சத்தம்	H₂ (ஐதரசன்)	2H₂ + O₂ → 2H₂O — O₂-உடன் வேகமாக எரிந்து சத்தம்
(b) மின்னும் சிதறல் மீண்டும் எரியும்	O₂ (ஒட்சிசன்)	O₂ எரிதலை ஆதரிக்கிறது → மின்னும் கோல் மீண்டும் பற்றும்
(c) சுண்ணாம்பு நீர் பால் நிறம்	CO₂ (கரியமில வாயு)	Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃(வெண்படிவு) + H₂O
(d) சிவப்பு லிட்மஸ் நீலமாகும்	NH₃ (அமோனியா)	NH₃+H₂O→NH₄OH (காரம்) → OH⁻ → சிவப்பு லிட்மஸ் நீலமாகும்

முக்கிய குறிப்பு: ஒவ்வொரு வாயுவிற்கும் ஒரே ஒரு தனித்துவமான சோதனை உள்ளது. H₂ மற்றும் NH₃ இரண்டும் "pop" சத்தம் கொடுக்காது (NH₃ எரியாது). CO₂ மற்றும் SO₂ இரண்டும் சுண்ணாம்பு நீரை பால் நிறமாக்கலாம் — SO₂ அதிக நேரம் கடத்தும்போது படிவு மீண்டும் கரையும் என்பது வேறுபடும்.

1. ஒட்சியேற்றம் மற்றும் ஒட்சிஇறக்கம் என்றால் என்ன என்று விளக்கி, தலா இரண்டு எடுத்துக்காட்டுகளை சமன்பாட்டுடன் எழுதுக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஒட்சியேற்றம்: ஒட்சிசன் ஏற்றல் அல்லது ஐதரசன் இழத்தல் [1]
ஒட்சியேற்ற எடுத்துக்காட்டு 1: 2Mg + O₂ → 2MgO (Mg ஒட்சிசன் ஏற்கிறது) [1]
ஒட்சியேற்ற எடுத்துக்காட்டு 2: CuO + H₂ → Cu + H₂O (H₂ ஒட்சிசன் ஏற்கிறது) [1]
ஒட்சிஇறக்கம்: ஒட்சிசன் இழத்தல் அல்லது ஐதரசன் ஏற்றல் [1]
ஒட்சிஇறக்க எடுத்துக்காட்டு 1: CuO + H₂ → Cu + H₂O (CuO ஒட்சிசன் இழக்கிறது) [1]
ஒட்சியேற்றம் மற்றும் ஒட்சிஇறக்கம் எப்பொழுதும் ஒன்றாக நடைபெறுகின்றன — ரெட்டாக்ஸ் தாக்கம் [1]

ஒட்சியேற்றம் (Oxidation) என்பது ஒரு பொருள் ஒட்சிசனை ஏற்கும்போது அல்லது ஐதரசனை இழக்கும்போது ஏற்படும் மாற்றமாகும்.

ஒட்சியேற்ற எடுத்துக்காட்டுகள்:

(1) 2Mg + O₂ → 2MgO — Mg ஒட்சிசனை ஏற்கிறது.

(2) CuO + H₂ → Cu + H₂O — H₂ ஒட்சிசனை ஏற்றது (H₂O உருவானது).

ஒட்சிஇறக்கம் (Reduction) என்பது ஒரு பொருள் ஒட்சிசனை இழக்கும்போது அல்லது ஐதரசனை ஏற்கும்போது ஏற்படும் மாற்றமாகும்.

ஒட்சிஇறக்க எடுத்துக்காட்டுகள்:

(1) CuO + H₂ → Cu + H₂O — CuO ஒட்சிசனை இழக்கிறது.

(2) Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂ — Fe₂O₃ ஒட்சிசனை இழந்து Fe உருவாகிறது.

ஒட்சியேற்றம் மற்றும் ஒட்சிஇறக்கம் எப்பொழுதும் ஒரே நேரத்தில் நடைபெறுகின்றன. இதை ரெட்டாக்ஸ் தாக்கம் (Redox reaction) என்று அழைக்கிறோம்.

2. முழுமையான எரிவு மற்றும் முழுமையற்ற எரிவை ஒப்பிட்டு, தலா ஒரு சமன்பாடு எழுதி, முழுமையற்ற எரிவின் ஆபத்துகளை விளக்குக. (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

முழுமையான எரிவு: போதுமான O₂ + CO₂ + H₂O உருவாகும் [1]
முழுமையான எரிவு சமன்பாடு: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O [1]
முழுமையற்ற எரிவு: O₂ போதாதபோது CO + கரிப்புளி உருவாகும் [1]
முழுமையற்ற எரிவு சமன்பாடு: 2C + O₂ → 2CO [1]
CO நச்சான, மணமற்ற, நிறமற்ற வாயு — மூச்சிரைப்பில் உயிரிழப்பு ஏற்படலாம் [1]

முழுமையான எரிவு (Complete Combustion): போதுமான ஒட்சிசன் இருக்கும்போது நடைபெறுகிறது. CO₂ மற்றும் H₂O உருவாகும்; நீல சுடர் காணப்படும்.

சமன்பாடு: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

முழுமையற்ற எரிவு (Incomplete Combustion): ஒட்சிசன் போதாதபோது நடைபெறுகிறது. CO மற்றும் கரிப்புளி (soot) உருவாகும்; மஞ்சளம்/ஆரஞ்சு சுடர் மற்றும் கருப்பு புகை காணப்படும்.

சமன்பாடு: 2C + O₂ → 2CO

ஆபத்து: CO (கார்பன் மோனோக்சைட்டு) மணமற்றது, நிறமற்றது, மிகவும் நச்சானது. இது நுரையீரலில் ஒட்சிசன் கடத்துதலை தடுக்கிறது. கண்டறிவது மிக கஷ்டம். மூடிய அறைகளில் முழுமையற்ற எரிவு மிகவும் ஆபத்தானது.

3. வினையூக்கத் தொடரை (Reactivity Series) பட்டியலிட்டு, இடப்பெயர்ச்சி தாக்கங்களை விளக்கி, கீழ்வரும் மூன்று தாக்கங்களை கணிக்கவும்: (அ) Zn + CuSO₄, (ஆ) Cu + ZnSO₄, (இ) Fe + 2HCl (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வினையூக்கத் தொடர் (குறைந்தபட்சம் 8 உலோகங்கள்): K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > (H) > Cu > Ag > Au [2]
இடப்பெயர்ச்சி விதி: அதிக வினையூக்கமுள்ள உலோகம் குறைவான வினையூக்கமுள்ளதை இடப்பெயர்க்கும் [1]
(அ) Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu — Zn, Cu-ஐவிட அதிக வினையூக்கம்; நீல கரைசல் நிறமிழக்கும் [1+1]
(ஆ) Cu + ZnSO₄ → தாக்கம் இல்லை — Cu, Zn-ஐவிட குறைவான வினையூக்கம் [1]
(இ) Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ — Fe, H-ஐவிட அதிக வினையூக்கம்; H₂ வாயு வெளியேறும் [1]

வினையூக்கத் தொடர் (Reactivity Series):

K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > (H) > Cu > Ag > Au

இதில் மேலே உள்ள உலோகங்கள் அதிக வினையூக்கம் கொண்டவை.

இடப்பெயர்ச்சி விதி: வினையூக்கத் தொடரில் மேலே உள்ள (அதிக வினையூக்கமுள்ள) உலோகம் கீழே உள்ள (குறைவான வினையூக்கமுள்ள) உலோகத்தை அதன் உப்பு கரைசலிலிருந்து இடப்பெயர்க்கும்.

(அ) Zn + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu

Zn, Cu-ஐவிட வினையூக்கத் தொடரில் மேலே → Cu-ஐ இடப்பெயர்க்கும். நீல நிற CuSO₄ கரைசல் நிறமிழக்கும்; செம்பு (Cu) உலோகம் படியும்.

(ஆ) Cu + ZnSO₄ → தாக்கம் இல்லை (No reaction)

Cu, Zn-ஐவிட வினையூக்கத் தொடரில் கீழே → Zn-ஐ இடப்பெயர்க்க முடியாது.

(இ) Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

Fe, H-ஐவிட வினையூக்கத் தொடரில் மேலே → HCl-லிருந்து H₂-ஐ இடப்பெயர்க்கும். H₂ வாயு குமிழிகளாக வெளியேறும்.

4. இரும்பு துருப்பிடிக்க தேவையான நிலைகளை விளக்கி, துரு தடுப்பு முறைகளை ஐந்து எழுதுக. (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

துருப்பிடிக்க: இரும்பு + ஒட்சிசன் + நீர் மூன்றும் தேவை [1]
சமன்பாடு: Fe + O₂ + H₂O → Fe₂O₃·nH₂O [1]
துரு தடுப்பு: வண்ணம் அடித்தல் (ஒட்சிசன் + நீரை தடுக்கும்) [1]
துரு தடுப்பு: துத்தநாக முலாம் — galvanising (Zn அடுக்கு பாதுகாக்கும்) [1]
துரு தடுப்பு: மின் முலாம் / எண்ணெய் / கிரீஸ் [1]
துரு தடுப்பு: கலந்த உலோகம் — துருப்பிடிக்காத எஃகு (Fe + Cr + Ni) [1]

துருப்பிடிக்க தேவையான நிலைகள்:

இரும்பு துருப்பிடிக்க மூன்றும் தேவை: இரும்பு + ஒட்சிசன் + நீர். இவற்றில் ஒன்று இல்லாவிட்டாலும் துரு ஏற்படாது.

சமன்பாடு: Fe + O₂ + H₂O → Fe₂O₃·nH₂O (நீர்மயமான இரும்பு ஒட்சைட்டு = துரு)

துரு தடுப்பு முறைகள்:

வண்ணம் அடித்தல் (Painting): ஒட்சிசன் மற்றும் நீரை இரும்பிலிருந்து தடுக்கிறது.

துத்தநாக முலாம் (Galvanising): இரும்பின் மேல் Zn பூசுதல். Zn தன்னை ஒட்சியேற்றமடையச்செய்து இரும்பை பாதுகாக்கிறது.

மின் முலாம் (Electroplating): நிக்கல் அல்லது குரோம் அடுக்கு பூசுதல்.

எண்ணெய் / கிரீஸ் (Oiling/Greasing): நீரை தடுக்கிறது.

கலந்த உலோகம் (Alloying): Fe + Cr + Ni → துருப்பிடிக்காத எஃகு (Stainless steel).

5. சிதைவு தாக்கங்களின் மூன்று எடுத்துக்காட்டுகளை சமன்பாட்டுடன் எழுதி, ஒரு எடுத்துக்காட்டின் நடைமுறைப் பயனை விளக்குக. (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சிதைவு வரையறை: ஒரு சேர்மம் → இரண்டு அல்லது அதிக எளிய பொருட்கள் [1]
எடுத்துக்காட்டு 1: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ (MnO₂ வினையூக்கி) [1]
எடுத்துக்காட்டு 2: CaCO₃ →(வெப்பம்) CaO + CO₂ [1]
எடுத்துக்காட்டு 3: 2HgO →(வெப்பம்) 2Hg + O₂ [1]
நடைமுறைப் பயன் (ஒரு எடுத்துக்காட்டு): CaCO₃ → CaO சுண்ணாம்பு — கட்டுமானம், மண்ணின் pH சரிசெய்ய [1]

சிதைவு தாக்கம் (Decomposition reaction): ஒரு சேர்மம் வெப்பம் அல்லது வினையூக்கியின் உதவியால் இரண்டு அல்லது அதிகமான எளிய பொருட்களாக பிரிக்கப்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டு 1: ஐதரசன் பெராக்சைட்டு சிதைவு:

2H₂O₂ →(MnO₂) 2H₂O + O₂↑

MnO₂ வினையூக்கியாக செயல்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டு 2: சுண்ணாம்புக்கல் தாப சிதைவு:

CaCO₃ →(வெப்பம்) CaO + CO₂↑

எடுத்துக்காட்டு 3: பாதரசம் ஒட்சைட்டு சிதைவு:

2HgO →(வெப்பம்) 2Hg + O₂↑

நடைமுறைப் பயன்: CaCO₃ → CaO தாக்கம் சுண்ணாம்புச் சூளைகளில் நடைபெறுகிறது. CaO (சுண்ணாம்பு) கட்டுமானத்திலும், வேளாண்மையில் மண்ணின் pH சரிசெய்யவும் பயன்படுகிறது.

6. தாக்க வீதத்தை (Rate of Reaction) பாதிக்கும் நான்கு காரணிகளை எழுதி, ஒரு காரணிக்கு ஒரு சோதனையை வடிவமைக்கவும். (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

காரணி 1: வெப்பநிலை — வெப்பம் அதிகம் → வீதம் அதிகம் [1]
காரணி 2: செறிவு — செறிவு அதிகம் → வீதம் அதிகம் [1]
காரணி 3: மேற்பரப்பு பரப்பு — தூள் → மேற்பரப்பு அதிகம் → வீதம் அதிகம் [1]
காரணி 4: வினையூக்கி — தாக்க வீதம் அதிகரிக்கும் [1]

தாக்க வீதத்தை பாதிக்கும் காரணிகள்:

வெப்பநிலை (Temperature): வெப்பம் அதிகரிக்க → அணுக்களின் ஆற்றல் அதிகரிக்கும் → தாக்கங்கள் அதிகமாகும் → வீதம் அதிகரிக்கும்.

செறிவு (Concentration): அமில செறிவு அதிகம் → அதிக அணுக்கள் → அதிக தாக்கங்கள் → வீதம் அதிகரிக்கும்.

மேற்பரப்பு பரப்பு (Surface area): தூளாக்கினால் → மேற்பரப்பு அதிகரிக்கும் → வீதம் அதிகரிக்கும்.

வினையூக்கி (Catalyst): தானே மாறாமல் தாக்க வீதத்தை அதிகரிக்கும். Ex: MnO₂, H₂O₂ சிதைவை வேகமேற்றுகிறது.

சோதனை (மேற்பரப்பு பரப்பு): CaCO₃ + HCl. ஒரு குழாயில் CaCO₃ கட்டி, இன்னொரு குழாயில் CaCO₃ தூள் — இரண்டிலும் சமான அளவு HCl சேர்க்கவும். CO₂ குமிழிகள் வெளியேறும் வீதத்தை கவனிக்கவும். தூளில் வீதம் அதிகமாக இருக்கும்.

7. CuO + H₂ → Cu + H₂O தாக்கத்தில் எது ஒட்சியேற்றம் அடைகிறது, எது ஒட்சிஇறக்கம் அடைகிறது என்று விளக்கி, ஒட்சியேற்றிகாரி மற்றும் ஒட்சிஇறக்கிகாரியை அடையாளம் காணவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

H₂: H₂O உருவாகிறது → H₂ ஒட்சிசன் ஏற்கிறது → H₂ ஒட்சியேற்றம் அடைகிறது [1]
CuO: Cu உருவாகிறது → CuO ஒட்சிசன் இழக்கிறது → CuO ஒட்சிஇறக்கம் அடைகிறது [1]
H₂ = ஒட்சிஇறக்கிகாரி (Reducing agent) — CuO-ஐ ஒட்சிஇறக்கம் செய்கிறது [1]
CuO = ஒட்சியேற்றிகாரி (Oxidising agent) — H₂-ஐ ஒட்சியேற்றம் செய்கிறது [1]
இது ஒரு ரெட்டாக்ஸ் தாக்கம் — ஒட்சியேற்றம் + ஒட்சிஇறக்கம் ஒன்றாக நடைபெறுகின்றன [1]

தாக்கம்: CuO + H₂ → Cu + H₂O

H₂-ன் மாற்றம்:

H₂ → H₂O: H₂ ஒட்சிசனை (O) ஏற்கிறது → H₂ ஒட்சியேற்றம் (Oxidation) அடைகிறது.

CuO-ன் மாற்றம்:

CuO → Cu: CuO ஒட்சிசனை இழக்கிறது → CuO ஒட்சிஇறக்கம் (Reduction) அடைகிறது.

ஒட்சியேற்றிகாரி (Oxidising agent): CuO — H₂-ஐ ஒட்சியேற்றம் செய்கிறது. தானே ஒட்சிஇறக்கம் அடைகிறது.

ஒட்சிஇறக்கிகாரி (Reducing agent): H₂ — CuO-ஐ ஒட்சிஇறக்கம் செய்கிறது. தானே ஒட்சியேற்றம் அடைகிறது.

இது ஒரு ரெட்டாக்ஸ் தாக்கம் — ஒட்சியேற்றம் மற்றும் ஒட்சிஇறக்கம் ஒரே நேரத்தில் நடைபெறுகின்றன.

1. வேலையின் (Work) வரையறை, சூத்திரம், அலகு ஆகியவற்றை விளக்கி, மூன்று தீர்க்கப்பட்ட கணக்குகள் செய்யவும். (6 புள்ளி)

2. KE மற்றும் PE சூத்திரங்களை எழுதி, 0.5 kg பொருள் 20 m உயரத்திலிருந்து விழும்போது மேலே PE மற்றும் கீழே KE-ஐ கணக்கிட்டு, சக்தி பாதுகாப்பை விளக்கவும். (5 புள்ளி)

3. சக்தி பாதுகாப்பு விதியை விளக்கி, ஊசல் (Pendulum) சக்தி மாற்றத்தை படிப்படியாக விளக்கி, m=0.1 kg, h=2 m பந்து விழும்போது வெவ்வேறு நிலைகளில் PE மற்றும் KE-ஐ கணக்கிடவும். (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சக்தி பாதுகாப்பு விதி: சக்தி உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது; மாற்றம் மட்டுமே [1]
ஊசல் — உயர்புள்ளி: PE=அதிகம், KE=0 [1]
ஊசல் — கீழ்புள்ளி: PE=0, KE=அதிகம் [1]
ஊசல் — நடுவில்: PE + KE = மாறிலி [1]
m=0.1 kg, h=2 m: PE = 0.1×10×2 = 2 J [1]
h=1 m (நடுவில்): PE = 1 J, KE = 1 J [1]
தரையில் (h=0): PE = 0, KE = 2 J [1]

சக்தி பாதுகாப்பு விதி: சக்தியை புதிதாக உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது. அது ஒரு வடிவிலிருந்து மற்றொரு வடிவிற்கு மாறும் மட்டுமே. ஒரு மூடிய அமைப்பில் மொத்த சக்தி = மாறிலி.

ஊசல் (Pendulum) சக்தி மாற்றம்:

உயர்புள்ளி (A): KE = 0 (நிலையாக நிற்கிறது), PE = அதிகம்

கீழ்புள்ளி (B): PE = 0 (குறைந்த உயரம்), KE = அதிகம் (வேகம் மிக அதிகம்)

நடுவிலுள்ள புள்ளி: PE + KE = மாறிலி (மொத்த சக்தி)

கணக்கு (m = 0.1 kg, g = 10 m/s²):

h = 2 m (தொடக்கம்):

PE = mgh = 0.1 × 10 × 2 = 2 J; KE = 0

h = 1 m (நடுவில்):

PE = 0.1 × 10 × 1 = 1 J; KE = 2 - 1 = 1 J

h = 0 (தரையில்):

PE = 0; KE = 2 J

எல்லா நிலைகளிலும் PE + KE = 2 J (உராய்வு புறக்கணிக்கப்பட்டால்) — சக்தி பாதுகாக்கப்படுகிறது.

4. திறன் (Power) வரையறை, சூத்திரம், அலகு எழுதி, P=W/t மற்றும் P=Fv சூத்திரங்களை பயன்படுத்தி இரண்டு தீர்க்கப்பட்ட கணக்குகள் செய்யவும். (6 புள்ளி)

5. இயந்திர திறன் (Efficiency), இயந்திர நன்மை (MA), வேக விகிதம் (VR) வரையறைகளை எழுதி, Input = 500 J, useful output = 400 J எனில் திறன் கணக்கிட்டு, திறன் 100%-ஐ ஒருபோதும் அடையாது ஏன் என்று விளக்கவும். (5 புள்ளி)

6. புதுப்பிக்கக்கூடிய மற்றும் புதுப்பிக்க முடியாத சக்தி மூலங்களை ஒப்பிட்டு, இலங்கையில் உள்ள இரண்டு முக்கிய மூலங்களை விளக்கவும். (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

புதுப்பிக்கக்கூடிய: சூரியன், காற்று, நீர், உயிர்ச்சக்தி — தீராதவை [1]
புதுப்பிக்க முடியாத: நிலக்கரி, பெட்ரோல், இயற்கை எரிவாயு — தீர்ந்துவிடும் [1]
இலங்கை 1: நீர்மின்சக்தி — விக்டோரியா, மஹாவேலி திட்டங்கள் [1]
இலங்கை 2: சூரிய சக்தி — வளர்ந்து வருகிறது [1]

புதுப்பிக்கக்கூடிய சக்தி (Renewable energy):

இயற்கையில் தொடர்ந்து கிடைக்கும் — சூரியன், காற்று, நீர், உயிர்ச்சக்தி (Biomass), அலை, புவி வெப்பம். CO₂ வெளியீடு குறைவு. தீர்ந்துவிடாது.

புதுப்பிக்க முடியாத சக்தி (Non-renewable energy):

மில்லியன் ஆண்டுகளில் உருவானவை — நிலக்கரி, பெட்ரோல், இயற்கை எரிவாயு, அணுசக்தி. தீர்ந்துவிடும்; CO₂ வெளியீடு அதிகம்.

இலங்கையில் முக்கிய மூலங்கள்:

நீர்மின்சக்தி (Hydropower): இலங்கையின் மிக முக்கியமான புதுப்பிக்கக்கூடிய மூலம். விக்டோரியா, மஹாவேலி உள்ளிட்ட திட்டங்கள் நாட்டின் பெரும்பான்மையான மின்சாரத்தை வழங்குகின்றன.

சூரிய சக்தி (Solar energy): வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது. வீடுகள் மற்றும் வணிக கட்டிடங்களில் சூரிய மின் பலகைகள் (solar panels) பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

7. மின் விளக்கு, கார், தாவரம் — இம்மூன்று சாதனங்களில் நடைபெறும் சக்தி மாற்றங்களை விளக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மின் விளக்கு: மின்சக்தி → ஒளி + வெப்பம் [1+0.5]
கார்: இரசாயன சக்தி (பெட்ரோல்) → KE + வெப்பம் [1+0.5]
தாவரம்: ஒளிசக்தி → இரசாயன சக்தி (ஒளிச்சேர்க்கை) [1]
எல்லாவற்றிலும் சக்தி பாதுகாப்பு விதி பொருந்துகிறது [1]

1. மின் விளக்கு (Electric bulb):

மின்சக்தி (Electrical energy) → ஒளிசக்தி (Light energy) + வெப்பசக்தி (Heat energy)

மின்சாரம் கம்பியில் பாயும்போது கம்பி சூடாகி ஒளி + வெப்பம் வெளியிடுகிறது. LED விளக்கு அதிக திறன் — வெப்ப இழப்பு குறைவு.

2. கார் (Car):

இரசாயன சக்தி (Chemical energy in petrol) → வெப்பசக்தி (Heat) → இயக்கச்சக்தி (KE of car) + வெப்ப இழப்பு

பெட்ரோல் எரிவால் வெப்பம் உருவாகி, இயந்திரம் KE-ஆக மாற்றுகிறது. உராய்வால் சில சக்தி வெப்பமாக வீணாகிறது.

3. தாவரம் (Plant — ஒளிச்சேர்க்கை):

ஒளிசக்தி (Light energy from sun) → இரசாயன சக்தி (Chemical energy in glucose)

6CO₂ + 6H₂O + ஒளி → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

சூரிய ஒளி இரசாயன சக்தியாக (குளுக்கோஸில்) சேமிக்கப்படுகிறது.

மூன்றிலும் சக்தி பாதுகாப்பு விதி பொருந்துகிறது — சக்தி அழிக்கப்படவில்லை, வடிவம் மாறியது மட்டுமே.

1. ஓமின் விதியை (Ohm's Law) வரையறுக்கவும். பின்வரும் மூன்று கணக்குகளை தீர்க்கவும்: (i) V=15V, R=3Ω, I=? (ii) I=4A, R=5Ω, V=? (iii) V=18V, I=3A, R=? (6 புள்ளி)

2. R₁=3Ω, R₂=7Ω என்ற இரண்டு தடைகள் 20V மின்னழுத்தத்தில் தொடர் இணைப்பில் (series circuit) உள்ளன. (i) மொத்த தடை (ii) மின்னோட்டம் (iii) R₁ இல் மின்னழுத்தம் (iv) R₂ இல் மின்னழுத்தம் கண்டுபிடிக்கவும். (5 புள்ளி)

3. R₁=4Ω, R₂=12Ω என்ற இரண்டு தடைகள் 12V மின்னழுத்தத்தில் இணை இணைப்பில் (parallel circuit) உள்ளன. (i) மொத்த தடை (ii) மொத்த மின்னோட்டம் (iii) I₁ (iv) I₂. மேலும் தொடர் சுற்றை விட இணை சுற்றின் இரண்டு நன்மைகளை குறிப்பிடவும். (7 புள்ளி)

4. மின் திறன் (P) மற்றும் மின் ஆற்றல் (E) சூத்திரங்களை விவரிக்கவும். (i) V=230V, I=5A. P=? (ii) I=3A, R=4Ω. P=? (iii) 500W சாதனம் 4 மணி நேரம் இயங்கினால் E=? (J மற்றும் kWh-ல்) (6 புள்ளி)

5. மூன்று மின் சாதனங்கள் — 100W விளக்கு, 1000W சூடாக்கி (heater), 500W TV — ஒவ்வொன்றும் 5 மணி நேரம் இயங்குகின்றன. மொத்த kWh மற்றும் LKR 35/unit கட்டண விகிதத்தில் மொத்த கட்டணம் கண்டுபிடிக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

விளக்கு: 100W × 5h = 500 Wh = 0.5 kWh
சூடாக்கி: 1000W × 5h = 5000 Wh = 5 kWh
TV: 500W × 5h = 2500 Wh = 2.5 kWh
மொத்தம்: 0.5+5+2.5 = 8 kWh
கட்டணம்: 8 × 35 = LKR 280

கணக்கீடு:

சாதனம்	திறன் (W)	நேரம் (h)	ஆற்றல் (kWh)
விளக்கு	100	5	0.5
சூடாக்கி	1000	5	5.0
TV	500	5	2.5
மொத்தம்	—	—	8 kWh

மொத்த கட்டணம் = 8 × LKR 35 = LKR 280

6. வீட்டு மின்சார இணைப்பில் உள்ள மூன்று கம்பிகளின் பெயர், நிறம் மற்றும் பணியை விவரிக்கவும். ஃப்யூஸ் மற்றும் மண் கம்பியின் பணியும் விவரிக்கவும். (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Live (நேரடி): பழுப்பு நிறம் — மின்சாரம் கொண்டுவரும், ஆபத்தான கம்பி
Neutral (நடு): நீல நிறம் — மின்சாரம் திரும்ப கொண்டு செல்லும்
Earth (மண்): பச்சை-மஞ்சள் நிறம் — உலோக உறையை பூமியுடன் இணைக்கும்
ஃப்யூஸ்: அதிகமான மின்னோட்டம் வரும்போது உருகி சுற்றை உடைக்கும் — சாதனத்தை காக்கும்

மூன்று கம்பிகள்:

Live (L) — பழுப்பு: மின்னழுத்தத்தை கொண்டுவரும். 230V. மிகவும் ஆபத்தானது.

Neutral (N) — நீலம்: மின்னோட்டத்தை திரும்ப கொண்டு செல்லும். பூமியின் அழுத்தத்தில் இருக்கும்.

Earth (E) — பச்சை-மஞ்சள்: உலோக உறையை பூமியுடன் இணைக்கும். மின் அதிர்ச்சியிலிருந்து காக்கும்.

ஃப்யூஸ்: மெல்லிய கம்பி. அதிகமான மின்னோட்டம் வரும்போது உருகி சுற்றை உடைக்கும் — சாதனம் பழுதடைவதை தடுக்கும்.

மண் கம்பி: Live கம்பி தவறுதலாக உலோக உறையை தொட்டால், மின்னோட்டம் மண்ணுக்கு சென்றுவிடும் — மனித உடலுக்கு செல்லாது.

7. தொடர் சுற்று (series circuit) மற்றும் இணை சுற்றை (parallel circuit) ஒப்பிட்டு அட்டவணை வடிவில் விவரிக்கவும். குறைந்தது 5 வேறுபாடுகள் குறிப்பிடவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மின்னோட்டம்: தொடரில் சமம் / இணையில் கூடும்
மின்னழுத்தம்: தொடரில் கூடும் / இணையில் சமம்
தடை: தொடரில் கூடும் / இணையில் 1/R_total சூத்திரம்
ஒரு பொருள் பழுது: தொடரில் முழு சுற்று நிறுத்தம் / இணையில் மற்றவை இயங்கும்
பயன்பாடு: தொடர் — எதிர்ப்பு சாதனங்கள் / இணை — வீட்டு மின் சாதனங்கள்

அம்சம்	தொடர் சுற்று	இணை சுற்று
மின்னோட்டம்	எல்லா இடங்களிலும் சமம்	கிளைகளில் வேறுபடும்; மொத்தம் கூடும்
மின்னழுத்தம்	தடைகளில் பங்கிடப்படும்; மொத்தம் கூடும்	அனைத்து கிளைகளிலும் சமம்
மொத்த தடை	R_t = R₁+R₂+R₃ (கூடும்)	1/R_t = 1/R₁+1/R₂+... (குறையும்)
ஒரு பொருள் பழுது	முழு சுற்று நிறுத்தம்	மற்ற கிளைகள் இயங்கும்
வீட்டில் பயன்பாடு	குறைவாக பயன்படும்	அனைத்து வீட்டு சாதனங்களும்

1. பின்வரும் மரபியல் சொற்களை வரையறுத்து எடுத்துக்காட்டு தருக: (i) மரபணு (ii) அல்லீல் (iii) ஆதிக்க அல்லீல் (iv) அடங்கு அல்லீல் (v) மரபுவகை (vi) வெளிப்படுவகை (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மரபணு (Gene): ஒரு பண்பை கட்டுப்படுக்கும் DNA-வின் ஒரு பகுதி. உதா: உயரத்தை கட்டுப்படுக்கும் மரபணு
அல்லீல் (Allele): ஒரு மரபணுவின் மாற்று வடிவம். உதா: T (உயரம்) அல்லது t (குட்டை)
ஆதிக்க அல்லீல் (Dominant): ஒரு நகல் இருந்தாலும் வெளிப்படும். பெரிய எழுத்தில் (T) குறிப்பர்
அடங்கு அல்லீல் (Recessive): இரண்டு நகல்கள் இருந்தால் மட்டுமே வெளிப்படும். சிறிய எழுத்தில் (t) குறிப்பர்
மரபுவகை (Genotype): மரபணு கலவை. உதா: TT, Tt, tt
வெளிப்படுவகை (Phenotype): வெளியில் தெரியும் பண்பு. உதா: உயரமான/குட்டை தாவரம்

(i) மரபணு (Gene): ஒரு குறிப்பிட்ட பண்பை கட்டுப்படுக்கும் DNA-வின் ஒரு பகுதி. உதா: உயரத்தை தீர்மானிக்கும் மரபணு.

(ii) அல்லீல் (Allele): ஒரு மரபணுவின் மாற்று வடிவம். உதா: T (உயரம்) அல்லது t (குட்டை) — இவை ஒரே மரபணுவின் இரண்டு அல்லீல்கள்.

(iii) ஆதிக்க அல்லீல் (Dominant allele): ஒரே ஒரு நகல் இருந்தாலும் வெளிப்படும் அல்லீல். பெரிய எழுத்தில் குறிப்பர் (T). உதா: Tt தாவரம் உயரமான தாவரம்.

(iv) அடங்கு அல்லீல் (Recessive allele): இரண்டு நகல்கள் இருந்தால் மட்டுமே வெளிப்படும். சிறிய எழுத்தில் (t). உதா: tt மட்டுமே குட்டை தாவரம்.

(v) மரபுவகை (Genotype): ஒரு உயிரினத்தின் மரபணு கலவை. உதா: TT (ஒரு மரபு ஆதிக்க), Tt (கலப்பு மரபு), tt (ஒரு மரபு அடங்கு).

(vi) வெளிப்படுவகை (Phenotype): வெளியில் தெரியும் உடல் பண்பு. உதா: TT மற்றும் Tt — உயரமான தாவரம்; tt — குட்டை தாவரம்.

2. மென்டலின் பிரிதல் விதியை (Law of Segregation) விளக்கவும். Tt × Tt கலப்பிற்கு பன்னெட் சதுரம் வரைந்து மரபுவகை மற்றும் வெளிப்படுவகை விகிதங்களை கண்டுபிடிக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

பிரிதல் விதி: ஒவ்வொரு உயிரினமும் ஒரு பண்பிற்கு இரண்டு அல்லீல்களை கொண்டிருக்கும்; கேமட் உருவாகும்போது இவை பிரிந்து ஒவ்வொரு கேமட்டும் ஒரு அல்லீல் மட்டும் பெறும்
Tt கேமட்கள்: T மற்றும் t (50:50)
பன்னெட் சதுரம் வரைந்து: TT, Tt, Tt, tt சந்ததிகள்
மரபுவகை விகிதம்: TT:Tt:tt = 1:2:1
வெளிப்படுவகை விகிதம்: உயரம்:குட்டை = 3:1

பிரிதல் விதி (Law of Segregation): ஒவ்வொரு உயிரினமும் ஒரு பண்பிற்கு இரண்டு அல்லீல்களை கொண்டிருக்கும். கேமட்கள் (gametes) உருவாகும்போது இந்த அல்லீல் ஜோடிகள் பிரிந்து ஒவ்வொரு கேமட்டும் ஒரு அல்லீல் மட்டுமே பெறும்.

Tt × Tt பன்னெட் சதுரம்:

	T	t
T	TT	Tt
t	Tt	tt

மரபுவகை விகிதம்: TT : Tt : tt = 1 : 2 : 1

வெளிப்படுவகை விகிதம்: உயரம் (TT+Tt) : குட்டை (tt) = 3 : 1

3. TT (உயரமான) × tt (குட்டை) கலப்பிற்கு F₁ பன்னெட் சதுரம் வரைக. F₁ × F₁ கலப்பிற்கு F₂ பன்னெட் சதுரம் வரைந்து மரபுவகை மற்றும் வெளிப்படுவகை விகிதங்கள் கண்டுபிடிக்கவும். (7 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

P: TT × tt → கேமட்கள்: T மட்டும்; t மட்டும்
F₁ பன்னெட் சதுரம்: அனைத்தும் Tt
F₁ வெளிப்படுவகை: 100% உயரமான தாவரம்
F₁ × F₁: Tt × Tt → கேமட்கள்: T, t; T, t
F₂ பன்னெட் சதுரம்: TT, Tt, Tt, tt
F₂ மரபுவகை விகிதம்: 1:2:1
F₂ வெளிப்படுவகை விகிதம்: 3 உயரம் : 1 குட்டை

முதல் கலப்பு (P → F₁): TT × tt

	T	T
t	Tt	Tt
t	Tt	Tt

F₁ மரபுவகை: 100% Tt | F₁ வெளிப்படுவகை: 100% உயரமான தாவரம்

இரண்டாம் கலப்பு (F₁ × F₁ → F₂): Tt × Tt

	T	t
T	TT	Tt
t	Tt	tt

F₂ மரபுவகை விகிதம்: TT : Tt : tt = 1 : 2 : 1

F₂ வெளிப்படுவகை விகிதம்: உயரம் (TT+Tt) : குட்டை (tt) = 3 : 1

4. மனிதர்களில் பால் நிர்ணயத்தை (sex determination) விளக்கவும். XX/XY முறையை விவரித்து பன்னெட் சதுரம் வரைக. குழந்தையின் பாலை யார் தீர்மானிக்கிறார்கள் என்று விளக்கவும். (6 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மனிதர்களில் 46 குரோமோசோம்கள், 23 ஜோடிகள்; 23-வது ஜோடி பால் குரோமோசோம்
பெண்: XX; ஆண்: XY
தாயின் முட்டை எப்போதும் X; தந்தையின் விந்தணு X அல்லது Y
பன்னெட் சதுரம்: XX × XY → XX (பெண்) : XY (ஆண்) = 50:50
தந்தையே குழந்தையின் பாலை தீர்மானிக்கிறார்
Y விந்தணு சென்றால் ஆண்; X விந்தணு சென்றால் பெண்

பால் குரோமோசோம்கள்: மனிதர்களில் 23 ஜோடி குரோமோசோம்களில் 23-வது ஜோடி பால் குரோமோசோம்கள்.

பெண்: XX
ஆண்: XY

பன்னெட் சதுரம் (தாய்: XX × தந்தை: XY):

	X (தந்தை)	Y (தந்தை)
X (தாய்)	XX — பெண்	XY — ஆண்
X (தாய்)	XX — பெண்	XY — ஆண்

பெண் : ஆண் = 50% : 50%

தந்தையே பாலை தீர்மானிக்கிறார்: தாயின் முட்டை எப்போதும் X மட்டுமே. தந்தையின் விந்தணு X அல்லது Y கொண்டு செல்லும். Y விந்தணு கருவுறுந்தால் → ஆண் (XY); X விந்தணு கருவுறுந்தால் → பெண் (XX).

5. நிறக்குருட்டுக்கான (colour blindness) அனைத்து மரபுவகைகளையும் பட்டியலிடவும். ஆண்களுக்கு நிறக்குருடு அதிகமாக ஏன் வருகிறது என்று விளக்கவும். (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

பெண்: X^B X^B (சாதாரண), X^B X^b (தாங்கி), X^b X^b (நிறக்குரு)
ஆண்: X^B Y (சாதாரண), X^b Y (நிறக்குரு)
ஆண்களுக்கு Y இல் எதிர் அல்லீல் இல்லை
ஒரே ஒரு X^b இருந்தாலும் ஆண்ணுக்கு நிறக்குருடு ஆகும்
பெண்களுக்கு X^b X^b (இரண்டு அடங்கு அல்லீல்) வேண்டும் — அரிதாக நடக்கும்

நிறக்குருடு மரபுவகைகள்:

X^B = சாதாரண பார்வை (ஆதிக்கம்); X^b = நிறக்குருடு (அடங்கு)

பால்	மரபுவகை	நிலை
பெண்	X^B X^B	சாதாரண பார்வை
	X^B X^b	தாங்கி (carrier) — சாதாரண பார்வை
	X^b X^b	நிறக்குரு பெண்
ஆண்	X^B Y	சாதாரண பார்வை
ஆண்	X^b Y	நிறக்குரு ஆண்

ஆண்களுக்கு அதிகமாக ஏன்? ஆண்களுக்கு XY — Y குரோமோசோமில் பார்வை மரபணுவின் எதிர் அல்லீல் இல்லை. ஒரே ஒரு X^b அல்லீல் இருந்தாலும் நிறக்குருடு ஆகும். பெண்களுக்கு இரண்டு X உள்ளதால் X^b X^b என்ற அரிய நிலை வேண்டும்.

6. சோதனைக் கலப்பு (test cross / back cross) என்றால் என்ன? Tt × tt கலப்பிற்கு பன்னெட் சதுரம் வரைந்து விகிதம் கண்டுபிடிக்கவும். சோதனைக் கலப்பின் நோக்கம் என்ன? (4 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சோதனைக் கலப்பு: அறியாத மரபுவகை உடைய தாவரத்தை tt உடன் கலப்பு செய்வது
Tt × tt → கேமட்கள்: T, t; t, t
பன்னெட் சதுரம்: Tt, tt, Tt, tt
விகிதம்: 50% Tt (உயரம்) : 50% tt (குட்டை) = 1:1

சோதனைக் கலப்பு (Test Cross): ஒரு தாவரம் TT என்றால் Tt என்றால் தெரியாமல் இருக்கும்போது, tt (homozygous recessive) உடன் கலப்பு செய்வர்.

நோக்கம்: அறியாத மரபுவகையை (TT அல்லது Tt) கண்டுபிடிக்க.

Tt × tt பன்னெட் சதுரம்:

	t	t
T	Tt (உயரம்)	Tt (உயரம்)
t	tt (குட்டை)	tt (குட்டை)

விகிதம்: Tt : tt = 1 : 1 (50% உயரம் : 50% குட்டை)

⭐ TT ஆக இருந்தால் → அனைத்தும் Tt (உயரம்). Tt ஆக இருந்தால் → 1:1 விகிதம். இதனால் மரபுவகை கண்டுபிடிக்கலாம்.

7. ஒரு மரபு (homozygous) மற்றும் கலப்பு மரபு (heterozygous) என்றால் என்ன என்று எடுத்துக்காட்டுடன் விளக்கவும். சோதனைக் கலப்பு மூலம் இரண்டையும் எவ்வாறு வேறுபடுத்துவர்? (5 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஒரு மரபு (Homozygous): இரண்டு சம அல்லீல்கள் — TT (ஆதிக்க) அல்லது tt (அடங்கு)
கலப்பு மரபு (Heterozygous): இரண்டு வேவ்வேறு அல்லீல்கள் — Tt
TT × tt சோதனைக் கலப்பு → அனைத்தும் Tt (100% உயரம்) → ஒரு மரபு ஆதிக்கம் என்று உறுதி
Tt × tt சோதனைக் கலப்பு → 50% Tt : 50% tt = 1:1 விகிதம் → கலப்பு மரபு என்று உறுதி
முடிவு: 100% உயரம் → TT; 1:1 விகிதம் → Tt

ஒரு மரபு (Homozygous): இரண்டு சம அல்லீல்கள்.

TT — homozygous dominant (ஒரு மரபு ஆதிக்கம்)

tt — homozygous recessive (ஒரு மரபு அடங்கு)

கலப்பு மரபு (Heterozygous): Tt — இரண்டு வேவ்வேறு அல்லீல்கள். வெளிப்படுவகை: உயரமான தாவரம் (T ஆதிக்கம்).

சோதனைக் கலப்பு மூலம் வேறுபடுத்தல்:

சோதனைக் கலப்பு	சந்ததி விகிதம்	முடிவு
? × tt	100% உயரம் (Tt மட்டும்)	பெற்றோர் TT
? × tt	50% உயரம் : 50% குட்டை (1:1)	பெற்றோர் Tt

இவ்வாறு வெளிப்படுவகையில் ஒரே மாதிரியாக தெரியும் தாவரங்களின் (TT அல்லது Tt) மரபுவகையை சோதனைக் கலப்பு மூலம் கண்டுபிடிக்கலாம்.

1. (அ) இழையம் என்றால் என்ன? (2 புள்.)
(ஆ) பிரியிழையம் என்றால் என்ன என்று வரையறுத்து, அதன் மூன்று வகைகளையும் அமைவிடம், செயல்பாடு என்பவற்றுடன் விளக்குக. (6 புள்.)
(இ) புல் மேய்த்த பிறகு மீண்டும் வளர்வதற்குப் பொறுப்பான பிரியிழைய வகை எது? காரணம் சொல்க. (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

இழைய வரையறை — ஒத்த அமைப்புள்ள, ஒரே வேலையைச் செய்யும் செல்களின் தொகுதி.
பிரியிழைய வரையறை — பிளவாக்கம் தொடரும், மெல்லிய சுவர், கலத்திடைவெளி இல்லாத, பெரிய கருவுள்ள செல்களின் தொகுதி.
உச்சிப் பிரியிழையம் — தண்டு உச்சி + வேர் நுனி — நீள வளர்ச்சி.
இடைப்புகுந்த — கணுக்களுக்கிடையே (புல், நெல், கரும்பு) — மீள வளர்ச்சி.
பக்கப் பிரியிழையம் — தண்டு/வேரின் பக்கம் — பருமன் வளர்ச்சி.
மீள வளர்ச்சி = இடைப்புகுந்த பிரியிழையம், ஏனெனில் அது மேய்ந்த உச்சி நீக்கப்பட்ட பிறகும் கணுக்களுக்கிடையே நிலைத்திருந்து புதிய செல்களை உருவாக்குகின்றது.

(அ) இழையம் என்பது ஒத்த அமைப்புள்ள, ஒரே ஒரு குறிப்பிட்ட வேலையை ஒன்றுசேர்ந்து செய்யும் செல்களின் தொகுதி.

(ஆ) பிரியிழையம் என்பது பிளவாக்கம் தொடரும் ஆற்றலுடைய இழையம். அதன் செல்கள் சிறியவை, மெல்லிய கலச்சுவர், பெரிய கரு, சிறு புன்வெற்றிடம், கலத்திடைவெளி இல்லாதவை.
(1) உச்சிப் பிரியிழையம் (apical meristem) — தண்டின் உச்சியிலும் வேரின் நுனியிலும் இருக்கின்றது. தாவரத்தைச் நீளமாக வளர்க்கின்றது.
(2) இடைப்புகுந்த பிரியிழையம் (intercalary meristem) — கணுக்களுக்கிடையே, ஏற்கனவே வளர்ந்த பகுதிகளுக்கு நடுவில். புல், நெல், கரும்பு போன்ற மோனோகாட் தாவரங்களின் மீள வளர்ச்சிக்கு மிக முக்கியம்.
(3) பக்கப் பிரியிழையம் (lateral meristem) — தண்டின், வேரின் பக்கவாட்டில். தாவரத்தைப் பருமனாக வளர்க்கின்றது.

(இ) புல் மீள வளர்ச்சிக்குப் பொறுப்பு — இடைப்புகுந்த பிரியிழையம். ஏனெனில் புல் மேய்ந்தபோது உச்சிப் பிரியிழையம் நீக்கப்பட்டுவிட்டது; ஆனால் கணுக்களுக்கிடையே நிலைத்திருந்த இடைப்புகுந்த பிரியிழையம் தொடர்ந்து செல்களை உற்பத்தி செய்து புல்லைப் புதியதாக வளர்க்கின்றது.

2. (அ) எளிய நிலையிழையங்களின் மூன்று வகைகளையும் அமைப்பு, தொழில் என்பவற்றுடன் ஒப்பிட்டுக் காட்டுக. (6 புள்.)
(ஆ) வல்லருக் கலவிழையத்தில் காணப்படும் இரு வடிவங்களையும் ஓர் உண்மையான உதாரணத்துடன் விளக்குக. (4 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

புடைக் கலவிழையம் — மெல்லிய சுவர், பெரிய புன்வெற்றிடம், கலத்திடைவெளி உண்டு, உயிருடன்; உணவுச் சேமிப்பு + காயம் குணமாக்கம்.
ஒட்டுக் கலவிழையம் — மூலையில் cellulose தடிப்பு, நீளமான செல்; இள தாவரத்துக்கு நெகிழ்வான தாங்கல்.
வல்லருக் கலவிழையம் — lignin படிந்த தடித்த சுவர், இறந்த செல்; கடினமான தாங்கல்.
நார்கள் — நீளமான, கூரிய நுனிகள் (சணப்பு, இல்ல நார்).
வல்லருக்கள் (sclereids) — குறுகிய, தடித்த (பேரிக் கனியின் grit, தென்னையோடு).

(அ) எளிய நிலையிழையம் = ஒரே வகை செல்களால் ஆன நிலையிழையம்; மூன்று வகை:

புடைக் கலவிழையம் (parenchyma) — செல்கள் உருண்டை/பல்கோண, மெல்லிய சூழ்மட்டுச் சுவர், பெரிய மைய புன்வெற்றிடம், செல்களுக்கிடையே பெரிய கலத்திடைவெளி; உயிருடன். தொழில்: உணவுச் சேமிப்பு (உருளைக்கிழங்கு), புகைச்சுவாசம், காயம் குணமாக்கம், நீர்த்தாவரங்களில் காற்றுச் சேமிப்பு (aerenchyma).

ஒட்டுக் கலவிழையம் (collenchyma) — நீளமான செல்கள்; கலச்சுவரின் மூலைகளில் மட்டும் cellulose தடிப்பு. செல்கள் உயிருடன், கலத்திடைவெளி குறைவு. தொழில்: இள பசுந்தண்டுகளுக்கு + இலை நரம்புகளுக்கு உறுதி + நெகிழ்வு ஒன்றுசேர்ந்த தாங்கல்.

வல்லருக் கலவிழையம் (sclerenchyma) — செல்களின் சுவரில் lignin அடர்த்தியாகப் படிந்து சுவர் கடினமாகின்றது; அப்போது protoplasm இறந்துவிடுகின்றது — அதாவது இறந்த இழையம். தொழில்: கடினமான கட்டமைப்புத் தாங்கல்.

(ஆ) வல்லருக் கலவிழையத்தின் இரு வடிவம்:
(1) நார்கள் (fibres) — நீளமான, கூரிய நுனிகள், ஒரே சீர் தடிப்பு. உதாரணம்: சணப்பு (jute)—Corchorus தாவரத் தண்டின் நார்கள் retting-மூலம் பிரிக்கப்பட்டு கோணி/கயிறு உற்பத்திக்குப் பயன்படுகின்றன.
(2) வல்லருக்கள் (sclereids) — குறுகிய, தடித்த, ஒழுங்கற்ற வடிவம். உதாரணம்: தென்னையோடு—முழுவதும் வல்லருக்கள்; பேரிக் கனியில் கொறுகொறுப்பான grit cells.

3. (அ) காழ் (xylem) மற்றும் உரியம் (phloem) ஆகியவற்றின் அமைப்பு, கூறுகள், செயல்பாட்டில் காணப்படும் வேறுபாடுகளை அட்டவணை வடிவில் தருக. (6 புள்.)
(ஆ) தாவரத்தில் உணவின் இருதிசை கடத்தலுக்கு உரியம் எவ்வாறு பொறுப்பாகின்றது? சல்லடைக் குழாய் — துணைச் செல் கூட்டு வேலையை விளக்குக. (4 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

காழ்: 4 கூறுகள் (vessel, tracheid, fibre, parenchyma); நீரை மேற்கு கடத்தல்.
உரியம்: 4 கூறுகள் (sieve tube, companion, fibre, parenchyma); உணவைப் பல திசை கடத்தல்.
காழ் பெரும்பாலும் இறந்த செல்; உரியம் பெரும்பாலும் உயிருள்ள.
Sieve tube உறை பிரிக்கப்பட்ட sieve plates கொண்டது; companion cell ATP supply.
Source (இலை) → Sink (வேர், கனி) translocation.

(அ) காழ் VS உரியம்:

| பண்பு | காழ் (xylem) | உரியம் (phloem) |
|---|---|---|
| கடத்துவது | நீர் + கனிய உப்புகள் | இலையில் தயாரிக்கப்பட்ட உணவு (குளுக்கோசு) |
| திசை | வேர் → இலை (மேற்கு) | இலை → வேர், பழம் (இருதிசை) |
| 4 கூறுகள் | காழ்க் குழாய், குழல் செல், நார், புடைக்கலவிழையம் | சல்லடைக் குழாய், துணைச் செல், நார், புடைக்கலவிழையம் |
| உயிர் நிலை | பெரும்பாலும் இறந்தவை (lignified) | பெரும்பாலும் உயிருடன் |
| இயக்க சக்தி | Transpiration pull + root pressure | Active loading + osmotic gradient (Munch hypothesis) |

(ஆ) சல்லடைக் குழாய் (sieve tube) செல்கள் உயிருடன் இருந்தாலும் கருவை இழந்தவை — sieve plate-கள் மூலம் ஒன்றோடொன்று இணைந்து நீளமான பெருந்தண்டு (column) போல அமைகின்றன. ஆனால் கரு இல்லாமல் function செய்ய முடியாது.

அதனாலேயே ஒவ்வொரு sieve tube பக்கத்திலும் ஒரு துணைச் செல் (companion cell) இருக்கின்றது — இதில் கரு + ribosome + mitochondria அதிகம். அது ATP-ஐ உற்பத்தி செய்து sieve tube-க்கு வழங்குகின்றது. மேலும், இலையில் தயாரிக்கப்பட்ட சர்க்கரையை active loading-மூலம் sieve tube-க்குள் தள்ளுகின்றது.

இந்த loading-ஆல் sieve tube-ல் osmotic concentration அதிகரித்து, அந்த இடத்துக்கு வேண்டிய நீர் xylem-இலிருந்து உள்ளே வருகின்றது. அதனால் ஏற்படும் hydrostatic pressure வேர் / கனிக்கு உணவைத் தள்ளுகின்றது — இது Munch's mass-flow hypothesis.

இதனாலேயே வசந்த காலத்தில் உணவு வேருக்கு கீழே இழுக்கப்படுகின்றது; கோடையில் கனியை விரிக்க மேற்கு செல்கின்றது — ஒரே குழாயமைப்பு, source–sink ஏற்ப இருதிசை.

4. விலங்கு உடலின் நான்கு வகை இழையங்களையும் ஒரு உதாரண இடம், ஒரு தனிப்பண்பு, ஒரு தொழில் ஆகியவற்றுடன் விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மேலணி (Epithelial) — தோல், குடல் உள்ளுறை — அடிப்படையம் கீழே — பாதுகாப்பு + உறிஞ்சல்.
தொடுப்பு (Connective) — இரத்தம், எலும்பு — matrix + cells — இணைப்பு + தாங்கல் + கடத்தல்.
தசை (Muscular) — கையின் biceps — சுருங்கு-நீள்ந்தன்மை — இயக்கம்.
நரம்பு (Nervous) — மூளை, முதுகுத்தண்டு — dendrite + axon — சைகைக் கடத்தல்.

(1) மேலணி இழையம் (Epithelial Tissue) — உடலின் வெளிப்புறம், உள் உறுப்புகளின் lining. செல்கள் நெருக்கமாக அடுக்கப்பட்டுள்ளன; கீழே அடிப் படையம் (basement membrane). உதாரணம்: சிறுகுடல் உள்ளுறை = simple columnar with microvilli. தொழில்: பாதுகாப்பு, உணவை உறிஞ்சல், கசிவு.

(2) தொடுப்பிழையம் (Connective Tissue) — செல்களுக்கிடையே ஒரு matrix (திரவம், gel, அல்லது திட்மம்) இருக்கின்றது. உதாரணம்: குருதி — பிளாஸ்மா என்னும் திரவ matrix-ல் RBC, WBC, platelets மிதக்கின்றன; எலும்பு — calcium phosphate-ஆல் கடினமான matrix. தொழில்: பிற இழையங்களை இணைத்தல், தாங்கல், வளர்ச்சிக்குத் தேவையான பொருட்களைக் கடத்தல்.

(3) தசையிழையம் (Muscular Tissue) — சுருங்கும், நீளும் தனிச்சிறப்பு. உதாரணம்: கையின் biceps = வன்கூட்டுத் தசை (skeletal): உருளை வடிவம், பல கருக்கள் பக்கவாட்டில், குறுக்கு வரிகள், நினைவில் இயக்கம். தொழில்: எலும்புகளுடன் ஒட்டி உடலை அசைத்தல், உணவை குடலில் தள்ளுதல், இதயத்தைத் துடிக்க வைத்தல்.

(4) நரம்பு இழையம் (Nervous Tissue) — அலகு செல் = நரம்புக்கலம் (neuron). கல வுடல் + சைகையை வாங்கும் dendrites + நீளமான axon + insulating myelin sheath. உதாரணம்: மூளை, முதுகுத் தண்டுவடம், புற நரம்புகள். தொழில்: சைகைகளைப் புலன் உறுப்பிலிருந்து CNS-க்கு, CNS-இலிருந்து தசை/சுரப்பிக்கு மின்-வேதியியல் சைகைகளாகக் கடத்தல் — உடல் முழுவதின் கட்டுப்பாடு + ஒருங்கிணைப்பு.

5. மூன்று வகை தசையிழையங்களையும் (மழமழப்பான, வன்கூட்டு, இதயம்) கீழ்க்கண்ட பண்புகளுடன் ஒப்பிட்டுக் காட்டுக: செல் வடிவம் · கருக்களின் எண்ணிக்கை · குறுக்கு வரிகள் · தன்னிச்சை கட்டுப்பாடு · இடம். (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மழமழப்பான — நீள, கூரிய நுனி, ஒற்றை மைய கரு, வரிகள் இல்லை, தன்னிச்சை இல்லாதது, இரப்பை/குடல்.
வன்கூட்டு — உருளை, பல கருக்கள் பக்கவாட்டில், வரிகள் உண்டு, நினைவில், எலும்புகளுடன்.
இதயம் — கிளைத்த, ஒற்றை மைய கரு, வரிகள் உண்டு, தன்னிச்சை இல்லாதது, இதயத்தில் மட்டும்.
இதயத் தசையின் தனிச்சிறப்பு — intercalated discs.

| பண்பு | மழமழப்பான தசை | வன்கூட்டுத் தசை | இதயத் தசை |
|---|---|---|---|
| செல் வடிவம் | நீளமான, கூரிய நுனி (spindle) | நீளமான, உருளை, கிளையாதது | கிளைத்த, குறுகிய |
| கருக்கள் | ஒன்று, மையத்தில் | பல, செல் சுவருக்கு அருகே | ஒன்று, மையத்தில் |
| குறுக்கு வரிகள் | இல்லை | உண்டு | உண்டு |
| கட்டுப்பாடு | தன்னிச்சை இல்லாதது (involuntary) | நினைவில் (voluntary) | தன்னிச்சை இல்லாதது (involuntary) |
| இடம் | இரப்பை, குடல், இரத்தக்குழாய், கருப்பை சுவர் | எலும்புகளுடன் ஒட்டிய அனைத்து உடல் தசைகள் | இதயத்தில் மட்டும் |

தனிச்சிறப்புகள்:
• வன்கூட்டுத் தசை மட்டுமே நீங்கள் நினைவில் இயக்கக் கூடியது — அதனாலேயே ஒலிம்பிக் தடகள வீரர்கள் இந்தத் தசையையே பயிற்றுவிக்கின்றனர்.
• மழமழப்பான தசை விரைவில் களைப்படையாது; குடல் இரவு பகலாகச் சுருங்கி உணவைத் தள்ளுகின்றது.
• இதயத் தசை மட்டுமே இணைப்புத் தட்டுகள் (intercalated discs) கொண்டது — இதனால் ஒரு செல்-இல் தொடங்கும் மின் சைகை இதயம் முழுவதும் ஒத்திசைவாகப் பரவி, ஒரே நேரத்தில் சுருங்க வைக்கின்றது. இதனாலேயே இதயம் ஒரு "syncytium" போல வேலை செய்கின்றது.

6. (அ) நரம்பு இழையத்தின் அலகு கலமான நரம்புக்கலத்தின் (neuron) அமைப்பை ஒரு படத்தினூடாக விளக்குக. (4 புள்.)
(ஆ) புலன், இயக்க, இடைத்தூது நரம்புக்கலங்களை வேலையின் அடிப்படையில் ஒப்பிட்டு, ஒரு எளிய prepatellar reflex arc-இல் இவை எவ்வாறு கூட்டாகச் செயல்படுகின்றன என்பதை விளக்குக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Neuron பாகம் — கல வுடல், dendrites, axon, myelin sheath, Ranvier node, தொலை நுனிகள்.
Sensory = receptor → CNS.
Motor = CNS → effector.
Inter = CNS-உள் relay.
Knee jerk reflex — quadriceps tendon தாக்கல் → sensory → spinal cord interneuron → motor → quadriceps contraction.

(அ) நரம்புக்கலத்தின் அமைப்பு: கருவைக் கொண்ட கல வுடல்; அதிலிருந்து வெளிவரும் பல குறுகிய, கிளைத்த புறமுளைகள் (dendrites) — அக்கம்பக்கம் உள்ள neurons-ஐயோ receptor-ஐயோ தொட்டுச் சைகைகளை வாங்கும். மேலும், ஒரே ஒரு நீளமான உள்முளை (axon) — இதனால் சைகை வெளியேற்றப்படும். உள்முளை மீது lipid-ஆனாலான மயலின் கவசம் (myelin sheath) குறுக்கிட்ட பகுதிகளுடன் (Schwann cells) போர்த்தப்பட்டுள்ளது. இரு myelin segment-களுக்கிடையே மயலின் இல்லாத இரன்வியரின் கணு (Node of Ranvier) — சைகையை jump செய்ய வைத்து conduction-ஐ விரைவாக்குகின்றது (saltatory conduction). Axon முடிவில் கிளைத்த terminal boutons, அடுத்த neuron-உடன் synapse உருவாக்கும்.

(ஆ) வேலை அடிப்படையில் மூன்று வகை:
• புலன் நரம்புக்கலம் (sensory) — புலன் உறுப்பு (receptor) → CNS. ஆதாரம் = வெளி உலகம்.
• இயக்க நரம்புக்கலம் (motor) — CNS → தசை/சுரப்பி (effector). ஆதாரம் = CNS தீர்வு.
• இடைத்தூது நரம்புக்கலம் (inter) — CNS-உள் மட்டும். இரு பிற நரம்புக்கலங்களுக்கிடையே relay.

முழங்கால் ஜெர்க் ரிஃபிளக்ஸ் (knee jerk reflex): மருத்துவர் முழங்கால் கீழ் patellar tendon-ஐ ஒரு சுத்தியால் தட்டினால் — (1) தசையின் stretch receptor-கள் தூண்டப்படுகின்றன; (2) சென்சரி நியூரான் சைகையை முதுகுத் தண்டுவடம் வரை எடுத்துச் செல்கின்றது; (3) தண்டுவடத்தில் இடைத்தூது சைகையை இயக்க நியூரானுக்கு அனுப்புகின்றது (மிக எளிய monosynaptic reflex-ல் இது நேரடியாக நிகழும்); (4) மோட்டார் நியூரான் சைகையைக் குவாட்ரிசெப்ஸ் தசைக்கு அனுப்புகின்றது; (5) தசை விரைவாகச் சுருங்கி கால் முன்னோக்கி உதைக்கின்றது.

இந்த ஒரு-வினாடி வினையில் மூளையின் ஈடுபாடு இல்லை — அதனாலேயே இது reflex. ஆகவே மூன்று நியூரான்களும் ஒரே நேர்கோட்டில் ஒன்றுசேர்ந்து உடலைப் பாதுகாக்கின்றன.

7. இரத்தம் ஒரு தொடுப்பிழையம் என்று ஏற்றுக்கொள்ள மாணவர்கள் அடிக்கடி தயக்கம் காட்டுகின்றனர். இரத்தத்தின் கூறுகளை விளக்கி, இது ஏன் தொடுப்பிழைய வரையறையை நிறைவேற்றுகின்றது என்பதை விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

தொடுப்பிழைய வரையறை — செல்களுக்கிடையே matrix; செல்கள் சிதறி, matrix-ல் மிதக்கின்றன.
இரத்தத்தின் கூறுகள் — பிளாஸ்மா (matrix) + RBC + WBC + platelets.
பிளாஸ்மா திரவ matrix; RBC ஆக்சிசன், WBC நோய் எதிர்ப்பு, platelets கட்டிக்கொள்ளல்.
மற்ற connective tissues-உடன் ஒற்றுமை — origin (mesoderm), matrix presence.
வேறுபாடு epithelium-உடன் — epithelium-ல் matrix இல்லை, செல்கள் நெருக்கம்.

தொடுப்பிழையத்தின் வரையறை — செல்களுக்கிடையே ஒரு matrix (திரவம், gel, அல்லது திட்மம்) காணப்பட வேண்டும். செல்கள் நெருக்கமாக இல்லாமல், அந்த matrix-ல் சிதறிக் கிடப்பவை. வரையறையில் "திரவம்" சேர்க்கப்பட்டிருப்பதே குறிப்பிடத்தக்கது.

இரத்தத்தின் கூறுகள்:
• பிளாஸ்மா — மஞ்சள் கலந்த வெளிரிய திரவம், இரத்தத்தின் 55%. 90% நீர், மீதி: plasma proteins (albumin, globulin, fibrinogen), மின்பகுபொருட்கள் (Na⁺, K⁺, Cl⁻), சர்க்கரை, அமினோ அமிலம், ஹார்மோன், எச்சக் கழிவுகள் (urea).
• சிவப்பு குருதிச்செல் (RBC) — biconcave வடிவம், கரு இல்லை, ஹீமோகுளோபின் நிரம்பியது. ஆக்சிசனை நுரையீரலிலிருந்து உடல் முழுவதும் சுமக்கும்.
• வெள்ளைக் குருதிச்செல் (WBC) — பல வடிவம், கரு உண்டு. நோய்க்கிருமிகளை விழுங்குதல் (phagocytosis), antibody உற்பத்தி.
• சிறு தட்டுகள் (platelets) — செல் துண்டுகள், கரு இல்லை. காயப்பட்ட இடத்தில் கட்டிக்கொண்டு blood clot உருவாக்கும்.

தொடுப்பிழைய வரையறையை இரத்தம் எவ்வாறு நிறைவேற்றுகின்றது?
(1) Matrix உண்டு — பிளாஸ்மா திரவ வடிவ matrix.
(2) செல்கள் சிதறி matrix-ல் மிதக்கின்றன — RBC, WBC, platelets நெருக்கமாக ஒட்டிக்கொள்ளாமல், தனித்தனியே பிளாஸ்மாவில் சுமக்கப்படுகின்றன.
(3) உருவாக்கம் — embryo-வில் mesoderm-இலிருந்து உருவாகின்றது — மற்ற connective tissues (எலும்பு, cartilage) போலவே.
(4) தொழில் — பல்வேறு பாகங்களை இணைத்துப் பொருட்களைக் கடத்தல் = connective tissue-ன் classical function-ஐயே நிறைவேற்றுகின்றது.

ஆகவே, "திரவம் என்றால் தொடுப்பிழையம் ஆக முடியாது" என்பது தவறான முன்முடிவு. தொடுப்பிழையத்தின் வரையறையில் matrix-ன் நிலை (திரவம்/gel/திட்மம்) regulated இல்லை — செல்களுக்கிடையே matrix இருந்தால் போதும். ஆகவே இரத்தம் = திரவ தொடுப்பிழையம் (fluid connective tissue).

1. (அ) ஒளித்தொகுப்பின் வரையறையையும் சமனிட்ட வேதியியல் சமன்பாட்டையும் தருக. (3 புள்.)
(ஆ) ஒளித்தொகுப்புக்குத் தேவையான நான்கு கூறுகளை விளக்குக; ஒவ்வொன்றிலும் ஏன் தேவை என்பதைச் சுட்டிக்காட்டுக. (5 புள்.)
(இ) ஒளித்தொகுப்பின் சக்தி மாற்றத்தை ஒரு வரியில் சொல்க. (2 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வரையறை — green plants + sunlight + CO₂ + H₂O → glucose + O₂.
Equation: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.
நான்கு கூறுகள்: ஒளி, பச்சையம், CO₂, நீர்.
ஒவ்வொன்றின் வேலை.
சக்தி மாற்றம்: ஒளி → வேதியியல்.

(அ) ஒளித்தொகுப்பு என்பது பச்சைத் தாவரங்கள் சூரிய ஒளி சக்தியைப் பயன்படுத்தி, காற்றில் உள்ள CO₂-ஐயும் மண்ணில் உள்ள நீரையும் சேர்த்து குளுக்கோசை உற்பத்தி செய்து, அதே நேரத்தில் ஆக்சிசனை வெளியேற்றும் வேதியியல் தொகுப்புச் செயல்முறை.

சமனிட்ட சமன்பாடு:
6CO₂(வளி) + 6H₂O(திரவம்) ─[ஒளி + பச்சையம்]→ C₆H₁₂O₆(கனிய) + 6O₂(வளி)

(ஆ) நான்கு கூறுகள்:
(1) ஒளி — சக்தி மூலம். ATP/NADPH உருவாக்கம் ஒளி-தங்கிய (light-dependent) reactions-ல். ஒளி இல்லாமல் தொடக்க சக்தி கிடைக்காது.
(2) பச்சையம் (chlorophyll) — ஒளி சக்தியை உள்ளீர்க்கும் நிறமி. பசுங்கணிக thylakoid சவ்வில் பதிக்கப்பட்டுள்ளது. சிவப்பு + நீலம் கதிர்களை absorb செய்கின்றது.
(3) CO₂ — carbon ஆதாரம், Calvin cycle-ல் glucose-க்கு fix செய்யப்படுகின்றது. காற்றில் இருந்து stomata வழியாக.
(4) நீர் (H₂O) — hydrogen ஆதாரம் + photolysis-ஆல் O₂ வெளியீடு. வேர் வழியாக xylem ஊடாக.

(இ) சூரிய ஒளி சக்தி → குளுக்கோசின் வேதியியல் (C–C, C–H bond) சக்தியாக மாற்றப்படுகின்றது.

2. ஒளித்தொகுப்புக்குத் தேவையான கூறுகளில் CO₂ அவசியம் என்பதை நிரூபிக்க ஒரு பரிசோதனை வடிவமைத்து, தேவையான பொருட்கள், வழிமுறை, எதிர்பார்க்கப்படும் முடிவு ஆகியவற்றை விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

இரண்டு ஒத்த தாவரம் A + B.
முதலில் 48 hr இருளில் destarch.
A — மணி + NaOH (CO₂ உறிஞ்சும்).
B — மணி + நீர் மட்டும் (control).
சூரியனில் 3 மணி → ஒரு இலை எடுத்து starch test.
A: blue-black இல்லை; B: blue-black உண்டு. முடிவு: CO₂ அவசியம்.

சோதனைப் பெயர்: ஒளித்தொகுப்புக்கு CO₂ அவசியம் என்பதை நிரூபித்தல் (செயற்பாடு 2.2).

தேவையான பொருட்கள்: 2 ஒத்த பசுந்தாவர சட்டிகள் (A, B); 2 கண்ணாடி மணிகள் (bell jar); KOH அல்லது NaOH கரைசல்; pure water; iodine கரைசல்; alcohol; கொதி நீர்; சட்டகம்.

வழிமுறை:
(1) தாவரம் A + B-ஐ 48 மணி இருளில் வையுங்கள் — ஏற்கனவே இலையில் இருந்த starch consumed ஆகும்.
(2) தாவரம் A-ன் சட்டிக்குள் ஒரு சிறு கிண்ணத்தில் NaOH கரைசல் வைக்கவும். மணியால் முழுவதையும் இறுக்கமாக மூடவும்.
(3) தாவரம் B-ன் சட்டிக்குள் நீர் நிறைந்த கிண்ணம் வைக்கவும். மணியால் மூடவும். (Control — CO₂ available.)
(4) இரண்டையும் 2-3 மணி சூரிய ஒளியில் வையுங்கள்.
(5) ஒவ்வொரு தாவரத்திலிருந்தும் ஒரு இலையை எடுத்து:
• கொதி நீரில் 2 நிமிடம் — uy இரக்கம்.
• கொதிக்கும் alcohol-ல் — chlorophyll நீக்கம் (decolorize).
• கொதி நீரில் கழுவிய இலைக்கு iodine கரைசல் சேர்க்கவும்.

எதிர்பார்க்கப்படும் முடிவு:
• தாவரம் A-ன் இலை → நிறம் மாறவில்லை (iodine yellow-brown). CO₂ absorbed by NaOH; ஒளித்தொகுப்பு நடக்கவில்லை; starch உருவாகவில்லை.
• தாவரம் B-ன் இலை → நீல-கருப்பு. CO₂ உள்ளது; ஒளித்தொகுப்பு நடந்து starch உருவாகியுள்ளது.

முடிவு: CO₂ இல்லாமல் ஒளித்தொகுப்பு நடக்காது — அதாவது CO₂ ஒளித்தொகுப்புக்கு அவசியம்.

Why this works (control logic): A + B இரண்டிலும் ஒளி, நீர், பச்சையம், வெப்பநிலை — அனைத்தும் ஒன்றுபோல. ஒரே ஒரு variable = CO₂ availability. ஆகவே, விளைவு வேறுபாடு CO₂-வுக்கே attributable.

3. (அ) ஒரு பச்சைத் தாவரத்தின் இலையில் ஒளித்தொகுப்பு நடைபெறும் இடம் எங்கே? — leaf → cell → organelle → molecular layer வரை விளக்குக. (5 புள்.)
(ஆ) Variegated இலை (கொலியம், கிராட்டன்) — ஒளித்தொகுப்பு சோதனைகளுக்கு ஏன் சிறந்த தேர்வு? (5 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Leaf — palisade mesophyll > spongy mesophyll.
Cell — chloroplast organelle.
Chloroplast — outer + inner membrane + stroma + thylakoid stacks (grana).
Thylakoid membrane — chlorophyll embedded.
Variegated — green + white parts; built-in control.
Single leaf same conditions, only chlorophyll varies.

(அ) இலை → பசுங்கணிகம் → பச்சையம் — மூன்று உள்ளீரல் அடுக்குகள்:

Level 1 — Leaf anatomy: ஒரு பச்சை இலையை குறுக்கு வெட்டில் பார்த்தால் — மேல் epidermis, கீழே palisade mesophyll (நீளமான, செங்குத்து செல்கள், chloroplast-rich, primary photosynthesis site), அடுத்து spongy mesophyll (loose செல்கள், கலத்திடைவெளி பெரியது, gas exchange-க்கு). கீழ் epidermis-ல் stomata — CO₂ in, O₂ out.

Level 2 — Cellular: ஒரு palisade மாதிரி செல்-ல் சுமார் 30-50 பசுங்கணிகங்கள் — lens-shape, விரிவான surface area. Chloroplasts cyclosis (cytoplasmic streaming)-ஆல் ஒளி நோக்கி நகரக்கூடியவை.

Level 3 — Chloroplast architecture: Outer membrane + inner membrane + இடையே intermembrane space. உள்ளே stroma (கொலொடாய்டு பாகம், Calvin cycle நடைபெறும் இடம்). Stroma-ல் penny stacks போல grana (singular: granum) — ஒவ்வொரு granum-ம் thylakoid sacs-ஆல் ஆனது.

Level 4 — Molecular: Thylakoid சவ்வில் chlorophyll molecules + photosystems I & II + electron transport chain proteins embedded. இங்கே ஒளி → ATP/NADPH மாற்றம்.

(ஆ) Variegated இலை = built-in control: கொலியம் போன்ற variegated தாவரங்களின் ஒரே இலையில் — பச்சை பகுதி (chlorophyll-rich) + வெள்ளை/மஞ்சள் பகுதி (chlorophyll absent). இரண்டுக்கும் ஒளி, CO₂, நீர், வெப்பநிலை, mineral nutrients — அனைத்தும் ஒன்றுபோல. ஒரே ஒரு variable மட்டுமே வேறுபாடு = chlorophyll presence/absence.

ஆகவே:
(1) ஒரே இலையை iodine சோதனைக்கு உட்படுத்தும்போது — பச்சை பகுதி blue-black, வெள்ளை பகுதி brown.
(2) தனி இலை → split data, perfectly matched experimental + control conditions.
(3) இரண்டு வேறுவேறு தாவரங்களை ஒப்பிடுவதைவிட statistically reliable — variables கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன.
(4) Practical — fewer plants needed; same plant easier maintenance.

Conclusion: Single variegated leaf = compact, controlled experiment. Variegated தாவரங்களை இறை வேண்டி பாட நிறுவனங்களே வளர்க்கின்றனர் — இதே research utility-க்காக.

4. ஒரு பசுந்தாவரத்தின் இலையில் மாப்பொருள் சோதனை (iodine test) செய்வதன் முழு வழிமுறையை விளக்குக. ஒவ்வொரு படிமுறையின் காரணத்தையும் கூட சொல்க. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Step 1 — leaf detach.
Step 2 — கொதி நீரில் 1-2 நிமிடம் (uy + cell wall rupture).
Step 3 — கொதிக்கும் alcohol (chlorophyll decolorize).
Step 4 — கொதி நீரில் கழுவல் (alcohol stiffness soften).
Step 5 — iodine கரைசல் ஊற்றல்.
Step 6 — color observation: blue-black = starch present.

தேவையான பொருட்கள்: பசுந்தாவர இலை, தண்ணீர், alcohol, iodine கரைசல், boiling water bath, beaker, forceps, white tile.

Step-by-step procedure:

படி 1 — இலையை பறித்தல்: ஒளி படும் பகுதியிலிருந்து பசுமையான இலையை எடுக்க. காரணம்: Recently photosynthesised leaf-ல்தான் starch நிரம்பியிருக்கும்.

படி 2 — கொதி நீரில் 1-2 நிமிடம்: இலையை forceps-ஆல் boiling water-ல் வையுங்கள். காரணம்: இலை செல்லின் உயிரை killed; enzymes inactivate; cell walls denatured + ruptured. அதனால் subsequent reagents penetrate செய்ய முடிகின்றது. மேலும் starch granules gelatinise → iodine reaction efficient.

படி 3 — கொதிக்கும் alcohol bath: Beaker-ல் alcohol சேர்த்து இலையை அதில் வையுங்கள் (boiling water bath மேல், direct flame பயன்படுத்தாதீர்கள் — alcohol fire-prone). காரணம்: Chlorophyll lipid-soluble pigment — alcohol-ல் கரையும். இலை color-ஐ இழந்து மஞ்சள்-வெள்ளை ஆகும். Decolorised leaf-ல் iodine reaction color clearly தெரியும்.

படி 4 — கொதி நீரில் கழுவல்: Decolorised brittle இலையை மீண்டும் hot water-ல் dip செய்யுங்கள். காரணம்: Alcohol-induced brittleness mitigate; leaf soft + flexible ஆக்கி iodine penetration easy.

படி 5 — Iodine கரைசலை ஊற்றல்: White tile-ல் இலையை விரிக்கவும். Iodine கரைசலை droppingly cover செய்யவும். 1-2 நிமிடம் காத்திருங்கள்.

படி 6 — விளைவு observation:
• நீல-கருப்பு நிறம் = starch present = photosynthesis நடந்துள்ளது.
• மஞ்சள்/பழுப்பு நிறம் மட்டும் = starch absent (only iodine\'s native colour) = photosynthesis நடக்கவில்லை.

Underlying chemistry: Iodine (I₂) starch-ன் amylose helix-உள் uptake; color complex blue-black. Glycogen, cellulose-உடன் இவ்வாறு react ஆகாது — starch-specific test.

Safety: Alcohol flammable → direct flame-ல் boil செய்யாதீர்கள், water bath-ல் மட்டுமே.

5. ஒளித்தொகுப்பு செயல்முறை உலகுக்குச் செய்யும் நான்கு முக்கிய பயன்களை உதாரணங்களுடன் விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Food — entire food chain depends on plant glucose.
O₂ — atmospheric oxygen supply.
CO₂ removal — greenhouse mitigation.
Fossil fuels — ancient photosynthesis energy.
Aquatic O₂ supply — fish survival.

(1) உணவின் ஆதாரம் (Food source for all life): பச்சைத் தாவரம் ஒளித்தொகுப்பின் மூலம் தயாரிக்கும் குளுக்கோசே — அனைத்து உயிரினங்களுக்கும் அடிப்படை உணவு. தாவரங்களை நேரடி உண்ணும் தாவரத் தீனிகள் (cow, deer, கோழி); தாவரத் தீனிகளை உண்ணும் இறைச்சித் தீனிகள் (singh, eagle); இறுதியாக மனிதன் — மூன்றும் ஒளித்தொகுப்பு energy-ஐ பல்வேறு உயிர் வடிவங்களாக transfer செய்கின்றனர். ஆகவே food chain-ன் தொடக்கம் = photosynthesis. நீங்கள் சாப்பிடும் தோசை, biriyani, அண்டா எல்லாம் ஆதியில் ஒளித்தொகுப்பின் தயாரிப்பே.

(2) வாயு மண்டலத்துக்கு O₂ வழங்கல்: நாம் சுவாசிக்கும் காற்றில் 21% ஆக்சிசன் — இவை யாவும் billions ஆண்டுகளாக ஒளித்தொகுப்பு அடிப்படையில் cyanobacteria + algae + plants ஆலே சேமிக்கப்பட்டது. ஒவ்வொரு பெரிய மரம் ஆண்டுக்கு ~118 kg O₂ வெளியேற்றுகின்றது — இரண்டு மனிதனின் ஆண்டு சுவாசத் தேவை.

(3) CO₂ அகற்றல் + பசுமைக் குடில் தடுப்பு: மனிதனின் தொழிற்சாலைகள், வாகனங்கள், கல்நிலக்கரி நிலையம் — அனைத்தும் CO₂-ஐ வெளியேற்றுகின்றன. ஒளித்தொகுப்பு இந்த CO₂-ஐ uptake செய்து carbon cycle-ஐ balance செய்கின்றது. ஒரு hectare அமேசோன் காடு ஆண்டுக்கு சுமார் 10 tonnes CO₂ absorb செய்கின்றது. Deforestation = double trouble (less absorption + emission). ஆகவே reforestation = climate solution.

(4) நீர்த்தாவரம் → நீர் O₂: ஆழ் ஏரிகள், கடல்களின் algae + நீர்த்தாவரங்கள் dissolved O₂-ஐ வெளியேற்றி மீன், கணுக்கால்கள், பவளப்பாறை உயிர்களுக்கு சுவாசம் வழங்குகின்றன. நீர்த்தாவரம் இல்லாத ஏரியில் dissolved O₂ குறைந்து fish kill நிகழும். Aquarium-களில் oxygenator plants நிலையாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

(5) புதைபடிவ எரிபொருட்கள் (bonus): நாம் இன்று எரிக்கும் கல்நிலக்கரி, பெட்ரோல், diesel — மில்லியன் ஆண்டுகள் முன் ஒளித்தொகுப்பு செய்து புதைந்த தாவர + algal mass-இலிருந்து உருவானவை. நாம் எரிக்கும் fuel = stored ancient sunlight.

Conclusion: ஒளித்தொகுப்பு என்பது வெறும் தாவர செயற்பாடல்ல — இது பூமியின் carbon, oxygen, energy cycles-ஐ ஓட்டும் fundamental life-support engine. தாவரம் இல்லாத பூமி = ஒரு வாரத்திற்குள் oxygen-less, food-less, lifeless planet.

6. செயற்பாடு 2.5 — ஒளித்தொகுப்பில் ஆக்சிசன் வெளியேற்றப்படுகின்றது என்பதைக் காட்டும் சோதனையை ஒரு படத்துடன் விளக்கி, வெளியேற்றப்பட்ட வளி ஆக்சிசன் என்று உறுதிப்படுத்தும் வழியையும் கூறுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Apparatus — large beaker + funnel inverted + test tube on funnel stem.
Hydrilla / Elodea — submerged aquatic plant.
Sunlight 2-3 hr.
Gas bubbles collect in test tube.
Glowing wood splint test — splint rekindles → O₂.

சோதனைப் பெயர்: ஒளித்தொகுப்பில் O₂ வெளியீடு (செயற்பாடு 2.5).

தேவையான பொருட்கள்: நீர்த்தாவரம் (Hydrilla verticillata அல்லது Elodea); பெரிய glass beaker (1 L); குறுகிய stem-உடைய glass funnel; test tube; சூரிய ஒளி; எரியும் wooden splint.

Setup:
(1) Beaker-ல் தண்ணீர் (~3/4 fill) நிரப்பவும்.
(2) Hydrilla தாவரத்தின் கிளைகளை வெட்டி beaker-ல் வையுங்கள் — cut end கீழே இருக்க வேண்டும்.
(3) Funnel-ஐ inverted-ஆக தாவரத்தின் மீது வையுங்கள் — funnel mouth தாவரத்தை மூடும்.
(4) நீர் நிறைந்த ஒரு test tube-ஐ funnel stem மேல் inverted-ஆக வையுங்கள் — air bubble வராமல் carefully.
(5) முழு apparatus-ஐயும் சூரிய ஒளி நேராகப் படும் இடத்தில் வையுங்கள்.

Observation:
• 1-2 மணி நேரத்தில் — Hydrilla இலை மேற்பரப்பில் தொடர்ந்து சிறு குமிழ்கள் (bubbles) எழுந்து funnel வழியாக மேல் சென்று test tube-ல் சேகரிக்கப்படும்.
• 2-3 மணி நேரம் ஆனபின் test tube-ல் கணிசமான gas collect ஆகியிருக்கும்.

Gas-ன் தன்மையை சோதித்தல்:
(1) Test tube-ஐ thumb-ஆல் மூடி funnel-இலிருந்து carefully எடுக்கவும்.
(2) ஒரு புதிய wood splint-ஐ light pottu blow out செய்து glowing (கொதிக்கும் ஆனால் flame இல்லாத) நிலையில் இருக்கும்போது test tube-ல் insert செய்யவும்.
(3) Glowing splint relights with bright flame = O₂ உண்டு.

Why glowing splint test works: O₂ combustion-ஐ ஆதரிக்கும் வாயு. சாதாரண காற்றில் 21% O₂; ஆனால் ஒளித்தொகுப்பு bubble = pure O₂. அதனால் glowing splint immediately re-ignite ஆகும்.

Control variations:
• Dark-ல் வைத்த similar setup → no bubbles. ஆகவே bubbles photosynthesis-ஆலேயே.
• Boiled water (CO₂ removed) — bubble rate குறையும். ஆகவே CO₂ source = dissolved bicarbonate, photosynthesis-க்கு essential.

Conclusion: ஒளித்தொகுப்பின் by-product = O₂. (1) Bubble visible production + (2) glowing splint relighting = direct proof. சோதனை elegant + classroom-friendly.

7. ஒளித்தொகுப்பு VS சுவாசம் (respiration) — இரண்டையும் ஐந்து பண்புகளுடன் ஒப்பிட்டுக் காட்டுக. பகலில் ஒரு பச்சைத் தாவரம் இரண்டையும் ஒரே நேரத்தில் மேற்கொள்ளும் — net result என்ன? (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Substrate, product, energy direction, cell location, time of day.
Photosynthesis = CO₂ + H₂O → glucose + O₂ (anabolic, light).
Respiration = glucose + O₂ → CO₂ + H₂O + ATP (catabolic, anytime).
Daytime: P > R → net O₂ release, net CO₂ uptake.
Nighttime: P=0, R only → net O₂ uptake, CO₂ release.
Compensation point concept.

ஒப்பீடு அட்டவணை:

| பண்பு | ஒளித்தொகுப்பு | சுவாசம் |
|---|---|---|
| Substrate | CO₂ + H₂O | Glucose + O₂ |
| Product | Glucose + O₂ | CO₂ + H₂O + ATP |
| Energy flow | Sunlight stored as bonds (anabolic) | Bonds broken → ATP released (catabolic) |
| Cell organelle | Chloroplast | Mitochondrion + cytoplasm |
| Time of day | Daytime only (light needed) | 24 hours (continuous) |

பகலில் ஒரே நேரத்தில் இரண்டும் நடைபெறும்:
ஒரு பச்சைத் தாவரம் பகலில் ஒளித்தொகுப்பு + சுவாசம் இரண்டையும் சமமாக செய்கின்றது. நிகர விளைவு (net result) light intensity-ஐப் பொறுத்தது:

(அ) குறை light (காலையில், மாலையில், மேகமூட்டம்): Photosynthesis rate (P) குறைவு; Respiration (R) தொடரும். P ≈ R → no net gas exchange. இந்த நிலை compensation point.

(ஆ) நிறை light (மதியம், clear sunlight): P >> R. Tree consumes own respiratory CO₂ + extra atmospheric CO₂. Net: CO₂ uptake + O₂ release. நாம் காற்றில் கூர் pin O₂ measure செய்தால் — காலையில் < மதியம் < மாலை early. Tree forests humidity + cooler temperature குறிக்கும்.

(இ) இரவு (darkness): P = 0; R மட்டும். Net: O₂ uptake + CO₂ release. அதனாலேயே "bedroom-ல் plant இரவில் O₂ குறைக்கும்" மிகை — practically negligible amount.

Energy balance over 24 hours: ஒரு ஆரோக்கியமான பச்சைத் தாவரம் day-time photosynthesis surplus night-time respiration consumption-ஐ விட பெரியது. நிகர annual O₂ release positive — net carbon storage as biomass (இதே wood formation-க்கு underlying mechanism).

Symbiotic perspective: நாம் breathe out செய்யும் CO₂ — அதே CO₂ அருகில் உள்ள மரத்தின் ஒளித்தொகுப்புக்கு substrate ஆகின்றது; அந்த மரம் release செய்யும் O₂ — அதே நாம் breathe in செய்வது. மிக நெருங்கிய இரசாயன dance. காடுகள் destroyed ஆனால் இந்த dance broken → climate crisis.

1. (அ) கலவை (mixture) என்றால் என்ன? கூட்டுப்பொருளுக்கும் கலவைக்கும் இடையே மூன்று வேறுபாடுகளைத் தருக. (4 புள்.)
(ஆ) ஒத்த + ஒத்தற்ற கலவைகளை ஒவ்வொன்றுக்கும் இரு உதாரணங்களுடன் விளக்குக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வரையறை — 2+ பொருட்கள் வேதியியல் வினையில்லாமல்.
3 வேறுபாடுகள் — composition (variable vs fixed), bond (no vs yes), separation (physical vs chemical).
ஒத்த — uniform composition; உதா: உப்புக்கரைசல், காற்று.
ஒத்தற்ற — non-uniform; உதா: மண், எண்ணெய்+நீர்.

(அ) கலவை என்பது இரு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பொருட்கள் வேதியியல் வினையில் ஈடுபடாமல், தங்கள் தனிப்பண்புகளை இழக்காமல், எந்த விகிதத்திலும் கலந்திருக்கும் சேர்வை.

கூட்டுப்பொருளுக்கும் கலவைக்கும் வேறுபாடுகள்:

| பண்பு | கலவை | கூட்டுப்பொருள் |
|---|---|---|
| Composition | Variable (any ratio) | Fixed (definite ratio, e.g. H:O = 2:1 in H₂O) |
| Bond | வேதியியல் bond இல்லை | Atoms chemically bonded |
| Separation | Physical method (filter, distill, magnet) | Chemical reaction மட்டுமே |

(ஆ) ஒத்த கலவை (homogeneous): கூறுகள் முழுவதிலும் ஒரே வீத விகிதத்தில் கலந்துள்ளவை. பார்ப்பதற்கு ஒரே நிறம், ஒரே நிலை — sample location-ஐ பொறுத்தில்லாமல் composition same.
உதா-1: உப்புக் கரைசல் — beaker-ன் மேலிலிருந்தும் கீழிலிருந்தும் எடுத்தாலும் same salt concentration.
உதா-2: காற்று — N₂ (78%), O₂ (21%), Ar (0.9%), CO₂ (0.04%) ஒரே மாதிரி கலந்தது.

ஒத்தற்ற கலவை (heterogeneous): கூறுகள் வேறுவேறு பகுதிகளில் வேறுபடும் அளவில் கலந்தவை. கூறுகள் தனித்தனியே பார்க்க முடியும்; phase boundaries கண்ணுக்குப் புலப்படும்.
உதா-1: மண் — மணல், களி, இலையடிமம், சிறு கல்—ஒரு பகுதியில் அதிக மணல், மற்றொன்றில் அதிக களி.
உதா-2: எண்ணெய் + நீர் — immiscible, இரண்டு தனி layers; எண்ணெய் மேலே, நீர் கீழே (density வேறுபாட்டால்).

2. (அ) 4 g NaOH-ஐ 100 cm³ நீரில் கரைத்தால் கரைசலின் molarity-ஐ கணக்கிடுக. (Na=23, O=16, H=1) (4 புள்.)
(ஆ) 0.2 mol/dm³ KCl-இன் 250 cm³ கரைசலை தயாரிக்க எத்தனை g KCl வேண்டும்? (K=39, Cl=35.5) (3 புள்.)
(இ) Mass fraction, mass concentration, molarity, mole fraction ஆகிய நான்கு அளவீடுகளின் அலகுகளைத் தருக. (3 புள்.) (10 புள்ளி)

3. கரைதிறன் (solubility) என்றால் என்ன? வெப்பநிலையின் சார்பில் (1) திட கரைதிகள், (2) வளி கரைதிகள் — இரண்டின் கரைதிறன் எவ்வாறு மாறுகின்றது என்பதை விளக்கி, ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு உண்மையான உதாரணம் தருக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வரையறை — at given T, max கரைதி in 100 g water.
அலகு g per 100 g water.
திட — T↑ → solubility↑ (KNO₃ example).
வளி — T↑ → solubility↓ (fish in warm water).
Practical implications.

கரைதிறன் (Solubility): ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில், 100 g நீரில் (கரைப்பானில்) கரையக்கூடிய ஒரு கரைதியின் அதிகபட்ச நிறை. அலகு = g per 100 g நீர். கரைதிறன் temperature-ஐப் பொறுத்து கணிசமாக மாறும்.

(1) திட கரைதிகள் — பெரும்பாலானவை T↑ → solubility↑:
KNO₃ classic உதாரணம் — 25°C-ல் ~38 g, 80°C-ல் ~170 g (4× அதிகரிப்பு). NaCl exception: temperature-ஆல் மிக சிறிது மட்டுமே மாறும் (~36g flat). CuSO₄, KCl, sugar — T↑ → solubility↑.

காரணம்: Solid dissolution பெரும்பாலும் endothermic (energy-consuming). High T → higher kinetic energy → lattice break easier → more dissolution.

நடைமுறை: சூடான தேனீரில் சர்க்கரை பெருமளவில் கரையும்; குளிர்ந்தபின் crystallize ஆகும். Industrial purification — hot dissolve → cool → pure crystals (recrystallization).

(2) வளி கரைதிகள் — T↑ → solubility↓ (நேர்மாறானது):
O₂, CO₂, N₂ — high T-ல் கரைதிறன் குறையும். 0°C நீரில் 14 mg/L O₂; 25°C-ல் 8 mg/L; 35°C-ல் 7 mg/L.

காரணம்: Gas dissolution typically exothermic (Le Chatelier — heat = product → high T pushes gas out). KE increase → gas molecules escape liquid.

உதாரணம் — மீன் survival: சூடான குளம்/நதி → கரைந்த ஆக்சிசன் (DO) குறை → மீன் suffocation. கோடைகாலத்தில் fish kill events common; thermal pollution from power plants கூட same effect.

உதாரணம் — Soda fizz: Cold soda-ல் CO₂ அதிகம் கரைந்திருக்கும்; சூடாக ஆக்கினால் pressure release → fizz வெளியேறி flat. அதனாலேயே refrigeration.

முடிவு: திடம் ↔ வாயு — opposite temperature behaviour. மக்கள் சாப்பாட்டிலும் (சூடான மருந்து கரைய), மீன்பிடியிலும் (குளிர் நீர் oxygen-rich), industry-ய்லும் (cooling crystallization) அன்றாடப் பயன்.

4. கூறுகளைப் பிரிக்க பயன்படும் ஐந்து முறைகளை அவற்றின் அடிப்படை principle + ஒரு uses-உடன் விளக்குக. ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு வாழ்க்கை உதாரணம் சேர்க்க. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Filtration — particle size, மண்-நீர்.
Distillation — boiling point, sea water → fresh water.
Fractional distillation — close BP liquids, crude oil.
Crystallization — solubility curve, sea salt production.
Chromatography — differential adsorption, leaf pigments.

(1) சல்லடைப் பிரிப்பு (Filtration):
Principle: Pore size வேறுபாடு. கரையாத திட துகள்கள் pore-ஐ விட பெரியவை → filter மீது நின்றுவிடும்; திரவம் pore-ஊடாக கீழே செல்லும்.
Use: கரையாத திண்மம் + திரவம் கலவையை பிரித்தல்.
உதா: மண்-நீர் கலவை; மருந்தாக்கு பாலாதலி suspended impurities; வீட்டுத் தண்ணீர் sand filter.

(2) எளிய வடித்தல் (Simple Distillation):
Principle: கொதி நிலை வேறுபாடு. திரவம் boil → vapour → condenser-ல் cool → liquid distillate; non-volatile solute flask-ல் மிஞ்சும்.
Use: கரைந்த uppu + நீர் கலவை.
உதா: கடல் நீர் → desalination → drinking water; perfume distillation; ethanol from fermented mash (first cut).

(3) பகுதிப் பிரித்தாக்கம் (Fractional Distillation):
Principle: Multiple boiling points அருகில் இருக்கும்போது fractionating column-உள் நிலைப்படியான separation. Vapour ஏற — cool plates-ல் reflux + revaporize repeatedly.
Use: கச்சா எண்ணெய் (crude oil) → petrol, diesel, kerosene, bitumen.
உதா: Petroleum refinery 60m tall column; whiskey distillery; liquid air → liquid N₂ + O₂ medical.

(4) படிகமாதல் (Crystallization):
Principle: Solubility temperature-dependent. Hot saturated solution + slow cool → solubility limit exceed → pure crystals form.
Use: கரைந்த uppu + impurities → pure crystals.
உதா: கடல் உப்பளம் (sun-driven evaporation); CuSO₄·5H₂O blue crystals lab; sugar industry; pharmaceutical drug purification.

(5) நிறப்பகுப்பாய்வு (Chromatography):
Principle: Mobile phase (solvent) over stationary phase (paper / silica) — components varying affinity → different rates of migration → separation.
Use: நிறமிகள், amino acids, drugs — small amounts purification + identification.
உதா: இலையின் chlorophyll a + b + carotenoid பிரிப்பு (school lab); forensic ink analysis; pharma quality control; modern HPLC + LC-MS sophisticated versions.

முறையைத் தேர்வுசெய்யும் key: கலவையின் physical property வேறுபாட்டை identify செய்து matching method தேர்வு செய்க — particle size (filter), BP (distill), solubility (crystallize), polarity (chromatography), magnetism (magnet).

5. நிறை + நிறையற்ற + மிகை நிறை (saturated / unsaturated / supersaturated) கரைசல்களை ஒப்பிட்டு வேறுபாட்டை விளக்குக. ஒரு supersaturated கரைசலை எவ்வாறு தயாரிப்பது? — disturb ஆனால் என்ன நடக்கும்? (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Unsaturated — kareithran-க்கு below.
Saturated — at limit.
Supersaturated — above limit, metastable.
Preparation — heat dissolve + slow cool undisturbed.
Disturbance → instant crystallization.
Rock candy / hand warmers practical examples.

மூன்று கரைசல் வகைகள்:

(1) நிறையற்ற கரைசல் (Unsaturated): கரைதியின் அளவு temperature-ல் கரைதிறன் limit-க்கு கீழே. கூடுதலாக கரைதி சேர்த்தால் கரைய முடியும். உதா: 25°C-ல் 20 g NaCl in 100 g water (limit 36 g).

(2) நிறை கரைசல் (Saturated): கரைதி அதிகபட்ச (கரைதிறன்) அளவில் உள்ளது — dynamic equilibrium. கூடுதலாக சேர்த்தால் கரையாமல் crystal form-ல் கீழே precipitate. உதா: 25°C-ல் 36 g NaCl in 100 g water = saturation point.

(3) மிகை நிறை கரைசல் (Supersaturated): Saturation point-க்கு மேலே, ஆனால் temporarily கரைந்த நிலை — மிக unstable (metastable). எந்தச் சிறு disturbance-ஆலும் excess solute crystal form-ல் வீழ்படியும்.

தயாரிப்பு வழி (preparation):
(1) Hot water (60-80°C) எடுக்கவும்.
(2) Excess solute (NaCl, sodium acetate, etc.) கரைய வைக்கவும் — high T-ல் higher solubility.
(3) Filter to remove any undissolved particles (nucleation site removal).
(4) கரைசலை slow + undisturbed cooling — air-tight container-ல், movement இல்லாமல், temperature gradient soft-ஆக.
(5) Cool solution = supersaturated (excess கரைந்த நிலையில் இருக்கின்றது, ஆனால் thermodynamically unstable).

Disturbance → crystallization:
• ஒரு tiny seed crystal drop செய்தாலோ, அல்லது container-ஐ tap செய்தாலோ — அக்கணமே excess solute pure crystals-ஆக mass-crystallize. அழகான cascade!

நடைமுறை உதாரணங்கள்:

Rock candy: Super-saturated sugar syrup-ல் string drop → string மீது large sugar crystals slowly grow. குழந்தைகளுக்குப் பிடித்த lab activity.

Hand warmer (sodium acetate): Heat pack-ல் supersaturated sodium acetate solution. Metal disc click செய்தபோது nucleation → exothermic crystallization → 54°C heat release.

Honey crystallization: Honey = supersaturated sugar in water. Long storage-ல் glucose crystals slowly form → cloudy/grainy honey. Heat-ஆல் re-dissolve.

Cloud formation: Supersaturated water vapour atmosphere-ல் — dust particles seed → condensation → cloud droplet. Atmospheric chemistry-ல் same principle.

6. உப்புக் கரைசல், காற்று, மண், எண்ணெய்-நீர், brass — இந்த ஐந்து சேர்வைகளை வகைப்படுத்துக (ஒத்த/ஒத்தற்ற/கூட்டுப்பொருள்), அவற்றை எவ்வாறு பிரிப்பது என்று குறிப்பிடுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Salt solution — homogeneous mixture; distillation/crystallization.
Air — homogeneous; fractional distillation of liquid air.
Soil — heterogeneous; sieving + filtration.
Oil-water — heterogeneous; separating funnel.
Brass — homogeneous (alloy); chemical methods only.

| சேர்வை | வகை | பிரிப்பு முறை |
|---|---|---|
| உப்புக் கரைசல் | ஒத்த கலவை (NaCl dissolved uniformly in water) | Simple distillation (BP difference) → distillate = pure water; flask residue = solid NaCl. அல்லது evaporation/crystallization → salt crystals. |
| காற்று | ஒத்த கலவை (N₂ 78%, O₂ 21%, Ar 0.9%, CO₂ 0.04% uniform mix of gases) | Liquefaction + fractional distillation. காற்றை −200°C-ஆக cool → liquid air → fractionating column — N₂ first (BP −196°C), then Ar, then O₂ (BP −183°C). Medical O₂, industrial N₂ ఇதே. |
| மண் | ஒத்தற்ற கலவை (மணல், களி, அழியடிமம், சிறுகற்கள் — uneven) | (1) Sieving — particle size அளவின்படி பிரித்தல் (geological sieves). (2) நீர் சேர்த்து stir → settling → decantation → layers (gravel sink first, clay last). (3) Filtration of clay-water suspension. |
| எண்ணெய் + நீர் | ஒத்தற்ற கலவை (immiscible, two layers) | Separating funnel — heavier water layer (bottom) drain off via stopcock first; oil (lighter) remains in funnel and poured separately. Oil spill cleanup industrially scaled version. |
| Brass | ஒத்த கலவை — alloy (solid solution) Cu + Zn | Physical separation impossible at macroscopic scale. Chemical methods only — e.g., dissolve in acid → selectively precipitate metals. Practically expensive; alloys typically reused as alloys. |

Pattern recognition for choosing the method:
• Uniform appearance, single phase → likely homogeneous → distill/crystallize.
• Distinct layers/visible particles → heterogeneous → mechanical (filter, decant, separate funnel).
• Metal alloy → solid solution; rarely separated physically.
• Multiple miscible liquids close BP → fractional distillation.
• Insoluble solid + liquid → filtration.

7. 180 g நீரில் 23 g எத்தனாலை (C₂H₅OH) கரைத்தது ஒரு கரைசல். (C=12, H=1, O=16) (1) எத்தனாலின் மோல் எண்ணிக்கை. (2) கரைசலின் மோல் பின்னம் (ethanol). (3) நிறை சதவீத கலவியம் (% m/m). (4) நிறை செறிவு (கரைசல் கனவளவு 200 cm³). எல்லாவற்றையும் showing working காட்டுக. (10 புள்ளி)

1. (அ) அலை என்றால் என்ன? அதன் முக்கிய பண்பு (energy vs mass) ஒன்றை விளக்குக. (3)
(ஆ) குறுக்கு + நெட்டு அலைகளை ஒரு உதாரணத்துடன் வேறுபடுத்துக. (4)
(இ) பொறிமுறை + மின்காந்த அலை ஆகியவற்றுக்கிடையே மூன்று வேறுபாடுகள். (3) (10 புள்ளி)

2. (அ) அலையின் வரையறுக்கப்பட்ட 5 பண்புகள் — λ, A, f, T, v — ஐ வரையறுத்து குறியீடு + அலகுடன் தருக. (5)
(ஆ) வேகம் v = fλ — இதை derive செய்து, ஒரு கணக்கீட்டில் பயன்படுத்துக. (5) (10 புள்ளி)

3. மின்காந்த நிறமாலையை (electromagnetic spectrum) 7 பகுதிகளுடன் விளக்கி, ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு பயன்பாட்டையும் ஒரு ஆபத்தையும் (where applicable) தருக. (10 புள்ளி)

4. ஒலி (sound) — ஒரு மெக்கானிக்கல் நெட்டு அலை. (அ) ஒலி காற்றில் எவ்வாறு propagate ஆகின்றது? (3) (ஆ) Pitch, Loudness, Quality மூன்றும் என்ன? (4) (இ) காற்று, நீர், இரும்பு — மூன்றில் ஒலி வேகம் ஏன் வேறுபடுகின்றது? (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Compression + rarefaction alternating.
Pitch=f; Loudness=A; Quality=waveform.
Sound speed: solid > liquid > gas due to molecular coupling.

(அ) ஒலியின் propagation: Sound source (vocal cords, speaker) vibrate → அக்கம்பக்கம் காற்று molecules-ஐ push/pull. Push → compression (high pressure region); pull → rarefaction (low pressure). இவை சேர்ந்து pressure waves longitudinally travel செய்கின்றன. காதில் ear drum எதிர்-vibrate → cochlea → brain. காற்று molecules themselves source-இலிருந்து listener-க்கு travel செய்யவில்லை; only pressure pattern travel.

(ஆ) 3 sound qualities:
• Pitch (உச்சவீடு): Frequency-dependent. அதிக f → high pitch (bird whistle). குறை f → low pitch (bass).
• Loudness (உரத்தம்): Amplitude-dependent. அதிக A → loud. Decibel (dB) logarithmic scale. 60dB normal speech, 120dB pain threshold.
• Quality / Timbre (தரம்): Waveform shape-dependent. அதே note (same f, A) பியானோ vs கிட்டார் வேறு sound — harmonic content + envelope வேறு. நாம் voices recognise செய்வது இதனால்.

(இ) Speed comparison:
• காற்று (20°C): 340 m/s
• நீர்: 1500 m/s (4× faster)
• இரும்பு: 5000 m/s (15× faster)

காரணம்: Sound propagation = molecules push neighbours. Dense + tightly-coupled (solid) molecules transmit fast. Loose gas molecules slow.
Generally: solid > liquid > gas.

Implication: Earthquake P-waves rocks-ஊடாக very fast travel — first arrival distant seismograph. Whales communicate over hundreds of km in water. Train approaching — rail-ல் ear-ஐ வைத்தால் hum sound (5000 m/s) air sound (340 m/s) விட earlier கேட்கும்.

5. ஒலியின் பயன்பாடுகளை விளக்குக — SONAR, medical ultrasound, ultrasonic cleaning, industrial NDT. ஒவ்வொன்றிலும் principle + ஒரு use case குறிப்பிடுக. (10 புள்ளி)

6. EM அலையும் ஒலி அலையும் ஐந்து பண்புகளில் ஒப்பிடுக: type, medium need, speed, transverse/longitudinal, examples. மேலும், சந்திரனில் கால் வைத்த astronauts ஒருவரோடொருவர் speak செய்ய எவ்வாறு communicate செய்தனர் — விளக்குக. (10 புள்ளி)

7. எதிரொலி (echo) — (அ) வரையறை + minimum reflecting distance calculation (3) (ஆ) Practical applications — bats, SONAR, cave depth measurement (4) (இ) Echo VS reverberation வேறுபாடு (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Echo = reflected sound after persistence.
17 m derivation.
Bat echolocation.
SONAR depth/distance.
Reverberation = many overlapping reflections.

(அ) எதிரொலி (Echo): ஒலி அலை ஒரு கடின reflecting surface-ல் தாக்கி திரும்பி கேட்பவருக்கு வந்தால் — அந்த reflected sound = echo. Original sound persist ஆக்கி, பிறகு distinct-ஆக கேட்க வேண்டும்.

Minimum distance calculation:
• ஒலியின் வேகம் காற்றில் v = 340 m/s.
• மனிதனின் ear persistence of hearing t = 0.1 s.
• Echo distinct-ஆக கேட்க — round-trip time > 0.1 s.
• Round-trip distance = v × t = 340 × 0.1 = 34 m.
• One-way distance = 34 ÷ 2 = 17 m.

முடிவு: Reflecting surface (சுவர், கல்) 17 m-க்கு மேல் இருந்தால் தான் distinct echo. அதற்கு அருகில் இருந்தால் original + reflected overlap → no separate echo.

(ஆ) Practical applications:

(1) Bat Echolocation: Bats ultrasonic chirps (40-100 kHz) emit; insect / wall-இலிருந்து echo → 3D mental map. முழு darkness-ல் navigation + prey-catching.

(2) SONAR — கடல் ஆழம் / submarine detection: Ship transducer sound pulse emit. Bottom-இலிருந்து echo time t measure. Depth = v(water) × t ÷ 2 = 1500 × t ÷ 2. நீர் ஆழம் 750t meters.

(3) Cave depth measurement: Cave bottom-ல் ஒலி emit; reflected sound surface-ல் microphone catch; time × 340 ÷ 2 = depth. Geological surveying classic technique.

(4) Distance measurement: Tape measure-க்கு alternative — ultrasonic distance sensor in parking sensors, robot navigation.

(இ) Echo VS Reverberation:
• Echo: Single distinct reflected sound, time gap > 0.1s, listener separate-ஆக perceive செய்கின்றார். 17m-க்கு மேல் reflecting surface தேவை.
• Reverberation: Multiple overlapping reflections (room walls, floor, ceiling) — continuous decay-ஆக கேட்கின்றது. Small rooms (acoustic-ஆக engineered), concert halls reverberation control. Echo = discrete; reverberation = blurred persistence.

1. (அ) ஒளியின் தெறிப்பு விதிகளை (laws of reflection) தருக. (3)
(ஆ) சமதள கண்ணாடியில் (plane mirror) உருவாகும் படிமத்தின் 4 பண்புகளை விளக்குக. (4)
(இ) குழி + குவி கண்ணாடிகளின் தினசரி பயன்பாட்டை ஒவ்வொன்றுக்கும் தருக. (3) (10 புள்ளி)

2. (அ) ஒளி முறிவு (refraction) என்றால் என்ன? (2) (ஆ) Snell's law சமன்பாட்டை எழுதி, refractive index வரையறையை தருக. (3) (இ) முழு அக எதிரொளிப்பு (TIR) நிபந்தனைகள் + critical angle சமன்பாடு. (3) (ஈ) TIR-ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட 2 முக்கிய பயன்பாடுகளை விளக்குக. (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Refraction = light bending across media.
Snell: n₁sin i = n₂sin r.
n = c/v.
TIR: denser → rarer, i > θc.
sin θc = n₂/n₁.
Fiber optics + endoscope + diamond brilliance.

(அ) ஒளி முறிவு (Refraction): ஒளி ஒரு medium-இலிருந்து வேறு medium-உக்கு (e.g., air → glass) செல்லும்போது medium-ல் ஒளியின் வேகம் வேறுபடுவதால் — பாதை நேராக நிலையாமல் வளைகின்றது. Air → glass = bend toward normal; glass → air = bend away from normal.

(ஆ) Snell's law:
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
இதில் θ₁ = incident angle (in medium 1), θ₂ = refracted angle (in medium 2).
Refractive index (n): ஒரு medium-ன் optical density அளவீடு.
n = c / v = (Speed of light in vacuum) / (Speed of light in that medium).
Typical values: vacuum 1.00, air ~1.00, water 1.33, glass 1.5, diamond 2.42. Larger n → slower light → more bending.

(இ) முழு அக எதிரொளிப்பு (Total Internal Reflection):
இரண்டு conditions ஒரே நேரத்தில்:
(1) ஒளி denser → less dense medium-உக்கு செல்ல வேண்டும் (e.g., glass → air).
(2) Incident angle i > critical angle θc.

Critical angle equation:
sin θc = n₂ / n₁
Glass-air interface: sin θc = 1 / 1.5 → θc ≈ 42°.
Diamond-air: sin θc = 1/2.42 → θc ≈ 24°.

When i ≥ θc — refracted ray would need sin > 1 (impossible) — ஆகவே refraction நிகழாது, முழு light reflect ஆகும்.

(ஈ) TIR Applications:
• Fiber optics (நார்த்திரள்): Core (high n) + cladding (low n) interface — light TIR செய்து கிலோமீட்டர்கள் travel. Internet backbone, transatlantic submarine cables. Bandwidth + low loss > copper wires.
• Endoscope: Flexible fiber bundle medical instrument. Doctor stomach (gastroscopy), colon, blood vessels-ஐ visualise — invasive surgery தேவையில்லாமல்.
• Diamond brilliance: Diamond θc = 24° low. Cut to maximise internal reflections — light bounces inside multiple times then exits brilliantly. "Fire" of diamonds = engineered TIR + dispersion.

3. (அ) குவி + குழி வில்லைகளின் (lenses) வேறுபாட்டை structure + parallel ray behavior மூலம் விளக்குக. (4)
(ஆ) Lens formula 1/v − 1/u = 1/f பயன்படுத்தி: ஒரு 20 cm focal length convex lens முன்னால் 30 cm-ல் object இருந்தால் image distance + magnification கணக்கிடுக. (4)
(இ) Lens power (dioptre) என்றால் என்ன? +2D + −1D ஆகியவற்றின் focal lengths. (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Convex thick center, converges, real images possible.
Concave thin center, diverges, only virtual.
u=30, f=20 → v=60, m=2.
P = 1/f(m). +2D → 0.5m convex; -1D → -1m concave.

(அ) Convex (குவி) vs Concave (குழி) lens:

| பண்பு | Convex | Concave |
|---|---|---|
| Shape | Center thick, edges thin | Center thin, edges thick |
| Parallel rays | Converge at focal point F | Diverge — virtual focal point behind lens |
| Focal length | Positive (+) | Negative (−) |
| Image type | Real or virtual (depends on object position) | Always virtual, erect, reduced |
| Use | Camera, eye, magnifier, hyperopia spectacles | Myopia spectacles, binoculars eyepiece |

(ஆ) Lens calculation:
Given: f = +20 cm (convex), u = −30 cm (object distance, negative by sign convention as object on left of lens; some textbooks use positive — here using lens formula 1/v − 1/u = 1/f with sign convention).

Note — Sri Lankan NIE convention varies; let's use: 1/v − 1/u = 1/f, distances measured from lens, object distance u taken positive on incident side.

For object at 30 cm in front: u = 30 cm.
1/v = 1/f + 1/u (rearranged when object distance positive) — alternatively using 1/f = 1/v − 1/u with u negative:
1/v − 1/(−30) = 1/20
1/v + 1/30 = 1/20
1/v = 1/20 − 1/30 = (3 − 2)/60 = 1/60
v = +60 cm (positive → real image on far side, 60 cm from lens).

Magnification:
m = v/u = 60 / (−30) = −2
Negative sign → inverted image; |m| = 2 → image 2× enlarged.

Image properties: Real, inverted, magnified (2×), at 60 cm behind lens. Used in projectors (slide between f and 2f → enlarged real image).

(இ) Lens Power (Dioptre, D):
P = 1/f(metres). Convex lens P positive; concave negative.
• +2 D convex lens: f = 1/2 = 0.5 m = 50 cm.
• −1 D concave lens: f = −1/1 = −1 m = −100 cm.
Spectacle prescriptions written in dioptres. Right eye +2D / Left eye −1.5D = typical age-related correction.

4. மனிதக் கண் — (அ) 4 முக்கிய பகுதிகளை function-உடன் தருக. (4) (ஆ) Myopia, Hyperopia, Presbyopia, Astigmatism — நான்கின் காரணம் + lens correction. (6) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Cornea — 70% refraction. Iris/pupil — light control. Lens — fine focus. Retina — image plane.
Myopia: eyeball long → concave lens. Hyperopia: short → convex. Presbyopia: accommodation lost → bifocal. Astigmatism: cornea irregular → cylindrical.

(அ) மனிதக் கண்ணின் முக்கிய பகுதிகள்:

(1) Cornea (கண்சுவர் / பின்னலையம்): பளிங்கு வடிவ வெளி dome. ~70% refraction here (fixed). காற்றில் இருந்து கண்ணுக்குள் ஒளி enter.

(2) Iris (கருவிழி) + Pupil (கருமணி): Iris colored ring; pupil center hole. Iris muscle pupil-ஐ adjust செய்து வரும் ஒளி amount control. Bright → constrict (2 mm); dark → dilate (8 mm).

(3) Lens (கண் வில்லை): Biconvex flexible lens. Ciliary muscles relax/contract → lens shape change → focal length adjust (accommodation). அருகே / தூரம் automatic focus.

(4) Retina (விழித்திரை): Image plane. ~125M rod cells (low light, monochrome) + ~6M cone cells (color, daylight). Fovea = cone-dense central area = sharpest vision. Photo signal → optic nerve → brain visual cortex.

(ஆ) 4 பார்வை குறைபாடுகள்:

(1) Myopia (குறுகியப் பார்வை / short-sight):
காரணம்: Eyeball axial length அதிகம்; image retina-உக்கு முன்னால் focus ஆகின்றது. தூரப் பொருட்கள் blur.
Correction: Concave (diverging) lens — diverges incoming light → effective focal point retinaக்குப் பின்னுக்குச் சென்று focus retina-ல்.
உதா: -2D, -3D spectacles. கணினி, mobile phone work-ஆல் modern epidemic.

(2) Hyperopia / Hypermetropia (தூரப் பார்வை / long-sight):
காரணம்: Eyeball too short; image retina-உக்குப் பின்னால் focus. அருகே blur (writing, reading).
Correction: Convex (converging) lens — converges light → focus moves forward to retina.
உதா: +1D, +2D reading glasses.

(3) Presbyopia (முதிர்வுப் பார்வை):
காரணம்: Age-related — lens hardens, ciliary muscle weakens → accommodation fails. அருகே blur (after 40-45 typically).
Correction: Bifocal / progressive lenses — top portion distance + bottom portion reading.
உதா: அப்பாக்கள் near-blind without specs to read newspaper.

(4) Astigmatism (வளிவு குறை):
காரணம்: Cornea irregular curvature (not perfectly spherical) — horizontal lines + vertical lines focus at different points.
Correction: Cylindrical lens — compensates differential curvature. Often combined with myopia/hyperopia correction.
உதா: மங்கலான வரிகள், reading strain. Common combined prescription.

Modern alternatives: Contact lenses, LASIK surgery (reshape cornea), intraocular lens implant after cataract.

5. Total Internal Reflection-ன் 3 முக்கிய பயன்பாடுகளை — Fiber optics, Endoscope, Diamond brilliance — விரிவாக விளக்குக. ஒவ்வொன்றிலும் physics principle, structure, real-world impact. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Fiber optics: core+cladding, low loss, internet.
Endoscope: medical visualization.
Diamond: TIR + dispersion = fire.

(1) Fiber Optics (நார்த்திரள் ஒளியியல்):
Structure: Cylindrical glass core (high refractive index ~1.5) surrounded by cladding (lower n ~1.48). Total diameter — typically 125 μm (hair thickness).
Physics: Light enters at angle < critical angle → travels in straight line inside core. When it hits core-cladding interface — angle > θc (~70°) → TIR. Zigzag propagation through entire fiber, no escape, minimal energy loss.
Real impact:
• Internet: Trans-Atlantic + Trans-Pacific submarine cables fiber-based. Single fiber Tbps capacity.
• Telephone networks: Long-distance calls digitised → fiber → low cost.
• FTTH: Fiber to the home — Sri Lanka now Dialog/SLT rollout.
• Sensors: Strain, temperature, pressure detection (oil pipelines, structural health monitoring).

(2) Endoscope:
Structure: Flexible thin tube with bundle of optical fibers (10,000+). One bundle illuminate (light from outside in) + another bundle imaging fibers (image out). Modern: CCD/CMOS chip at tip + LED.
Physics: Each fiber TIR-carries light. Bundle of ordered fibers preserves spatial mapping → coherent image transmission.
Real impact:
• Gastroscopy: Stomach + esophagus inspection — ulcers, cancer biopsy.
• Colonoscopy: Colon polyps + cancer screening; removal during same procedure.
• Bronchoscopy: Airway inspection (asthma, tumours).
• Arthroscopy: Knee, shoulder joint surgery — minimal invasion.
• Angiography + angioplasty: Heart blood vessel visualisation + stent placement.
• Minimally invasive surgery replaced many open surgeries → faster recovery + smaller scars.

(3) Diamond Brilliance:
Structure: Diamond cut into specific geometry (round brilliant cut = 58 facets — 33 crown + 24 pavilion + culet).
Physics: Diamond n = 2.42 (highest natural material) → θc = 24° very low. Light entering top — pavilion facets reflect via TIR (twice typically) — exits through crown facets toward viewer.
Additional optical effects:
• Dispersion (fire): Different wavelengths different n → colors separate → rainbow flashes.
• Brilliance: Light returning to viewer eye = total internal reflection efficiency.
• Scintillation: Sparkle as diamond/light source moves.
Real impact:
• Jewelry industry: Multi-billion dollar global market driven by TIR-engineered cuts.
• Synthetic diamond (CVD): Same optical properties at lab cost.
• Industrial cutting tools: Hardness + thermal conductivity benefits.
• Optical windows: Diamond high-pressure cells in research.

6. Camera, Magnifying glass, Compound Microscope, Astronomical Telescope, Slide Projector — ஐந்து optical instruments-ன் principle + lens configuration + main use-ஐ ஒப்பிட்டுக் காட்டுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Camera: single convex lens + sensor.
Magnifier: single convex, object inside f.
Microscope: 2 short-f convex.
Telescope: long-f objective + short-f eyepiece.
Projector: convex, object 1

Optical Instruments — Comparison Table:

| Instrument | Lens(es) | Object Position | Image Type | Magnification | Use |
|---|---|---|---|---|---|
| Camera | Single convex | Outside 2f | Real, inverted, reduced | M < 1 | Photography |
| Magnifying glass | Single convex | Inside f (between lens + F) | Virtual, erect, enlarged | M > 1 | Reading, hobbies |
| Compound microscope | 2 convex (short-f objective + eyepiece) | Object very close to objective | Final virtual + magnified | 100×–1000× | Cell biology, microbiology |
| Astronomical telescope | Long-f objective + short-f eyepiece | Object at infinity | Virtual, inverted, distant | M = f_obj / f_eye | Astronomy, defense |
| Slide projector | Single convex | Between f and 2f | Real, inverted, magnified | M > 1, large | Lectures, cinema |

Details:

(1) Camera:
Single (or compound) convex lens system. Object > 2f → image between f and 2f. Inverted real image on sensor/film. Phone cameras: complex lens stack + computational photography. Aperture (like iris), shutter speed, sensor sensitivity (ISO) — exposure triangle.

(2) Magnifying glass (Simple magnifier):
Object placed inside focal length. Virtual enlarged image far behind lens. Sherlock Holmes\'s classic tool. Modern variants: jeweler\'s loupe, surgeon\'s magnifier.

(3) Compound microscope:
• Objective lens (short f, near object): Creates real, inverted, magnified intermediate image inside tube.
• Eyepiece (ocular) lens: Acts as magnifier on intermediate image → final virtual magnified image.
• Total mag = M_objective × M_eyepiece. Typically 4× × 10× = 40×; up to 100× × 25× = 2500×.
• Compound microscope cells visible. Bacteria detection. Pathology slides.

(4) Astronomical telescope:
• Objective (large diameter, long focal length): Collects distant light + forms real image of object at focal plane.
• Eyepiece (short f): Magnifies the focal-plane image.
• Mag = f_obj / f_eye. Large objective → high light-gathering + high resolution.
• Optical (Galileo) or reflecting (Newton concave mirror).
• Astronomy: planets, galaxies. Defense: distant observation. Geodesy.

(5) Slide projector:
• Convex projection lens. Object (slide/transparency) placed between f and 2f → image beyond 2f, inverted, real, enlarged.
• Slide inserted upside-down so screen image upright.
• Bright lamp + condenser lens for illumination.
• Modern: digital projectors with DLP/LCD panels — same optics, electronic image source.

7. வானவில் (Rainbow) — ஒரு beautiful optical phenomenon. அதன் formation-ஐ refraction, dispersion, total internal reflection ஆகியவற்றோடு step-by-step விளக்கி, primary + secondary rainbow வேறுபாட்டை குறிப்பிடுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Sunlight + water droplets.
Step 1: refraction into droplet.
Step 2: dispersion — colors separate.
Step 3: TIR at back of droplet.
Step 4: refraction out.
Primary: one TIR, 42° red, 40° violet, red outside.
Secondary: two TIRs, ~51°, colors reversed, fainter.

Rainbow Formation — 4 step physical process:

A rainbow appears when sunlight encounters water droplets (rain, mist, waterfall spray) at the proper angle relative to the observer.

Step 1 — Refraction (entry):
White sunlight strikes a spherical water droplet. Light enters the droplet at the air-water interface — bends toward normal (denser medium). All wavelengths refract, but slightly different amounts.

Step 2 — Dispersion (color separation):
Refractive index of water depends slightly on wavelength:
• Red light: n ≈ 1.331
• Violet light: n ≈ 1.343
Different n → different bending angles → white light splits into VIBGYOR spectrum. Violet bends most, red least. (Same principle as Newton\'s prism.)

Step 3 — Total Internal Reflection (back wall):
Dispersed light reaches the far side of the droplet (back wall). Strikes water-air interface at angle > critical angle (θc ≈ 48° for water). TIR — light reflects back inside droplet.

Step 4 — Refraction (exit):
Reflected light reaches front of droplet again. Refracts out into air, bending away from normal. Final emission angle ≈ 42° (red) to 40° (violet) from the original incoming sunlight direction.

Geometric result:
• Observer back to sun, droplets in front.
• Light from each droplet emerges at angles 40°-42° from the anti-solar point.
• Each color forms a circle at its specific angle → arcs visible.
• Red on outer edge (42°), violet on inner edge (40°). Spans ~2° of sky.

Primary Rainbow (vivid):
• One internal TIR inside each droplet.
• Light intensity: most light follows this path → bright.
• Color order: Red outside, violet inside.
• Angle: ~42° (red) — 40° (violet).

Secondary Rainbow (faint, outside primary):
• Two internal TIRs inside each droplet.
• Each TIR loses some light → secondary much fainter (~10% intensity).
• Color order REVERSED: Violet outside, red inside.
• Angle: ~51° — wider arc, located outside primary.
• Gap between primary + secondary = "Alexander's dark band" — geometric exclusion zone where no light direction returns.

Observation tips:
• Best seen against dark background (rain cloud).
• Sun must be behind viewer, low in sky (early morning / late afternoon).
• Drizzle / mist gives best rainbows.
• Each viewer sees their own personal rainbow (depends on geometry from observer eye).

Cultural significance: Tamil literature ஐந்து-வண்ண பெரும் வில்; biblical covenant; pot of gold legend (Irish). Real impact: same physics enables optical glory rings (around aircraft shadow) and corona around the moon.

1. மனிதனின் உணவுச் சமிபாட்டுத் தொகுதியில் (digestive system) — உணவு வாயிலிருந்து குதம் வரை எடுத்துச் செல்லப்படும் பாதையை விளக்கி, ஒவ்வொரு organ-ன் primary வேலையை சுட்டிக்காட்டுக. Accessory organs (liver, pancreas) பங்கையும் சேர்க்க. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

6 organs sequential: mouth, oesophagus, stomach, small intestine, large intestine, rectum.
Liver — bile + storage + detox.
Pancreas — enzymes + insulin.
3 macronutrient enzymes.

உணவுப் பாதை — 6 main organs:

(1) வாய்க்குழி (Mouth): பல்லால் mechanical chewing → bolus formation. Salivary amylase (ptyalin) starch-ஐ maltose-ஆகச் சிதைக்கத் தொடங்கும். Tongue உணவை mix + swallow பயிற்சி.

(2) களம் (Oesophagus): 25 cm long muscular tube. Peristaltic contractions (wave-like) உணவை இரைப்பைக்கு push (gravity-independent — astronauts space-ல் சாப்பிட முடியும்).

(3) இரைப்பை (Stomach): J-shape muscular pouch. HCl + pepsin + gastric juice. pH ~1.5-2: (a) microbes kill, (b) pepsinogen → pepsin → protein partial digestion, (c) chyme உருவாக்கும். ~2-4 hour residence.

(4) சிறுகுடல் (Small intestine, 6 m): Three sections — duodenum (digestion), jejunum (absorption start), ileum (absorption continue). Bile (liver) + pancreatic juice + intestinal enzymes complete digestion. Villi + microvilli surface area ~200 m². Most nutrient absorption HERE.

(5) பெருங்குடல் (Large intestine, 1.5 m): Water + electrolyte absorption. Gut bacteria K + B vitamins synthesise. Faeces formation.

(6) நேர்குடல் + குதம் (Rectum + anus): Faeces store + voluntary elimination.

Accessory organs (உதவி உறுப்புகள்):

• ஈரல் (Liver, ~1.5 kg): Bile produces (fat emulsification). Glycogen storage. Drug + toxin detoxification. Plasma proteins (albumin, clotting factors) synthesise. Vitamin A, D, B12 storage.

• பித்தப்பை (Gallbladder): Liver-உற்பத்தி bile-ஐ store + concentrate; meal time-ல் duodenum-உக்கு release.

• சதையீரல் (Pancreas): Exocrine portion — amylase, lipase, trypsin enzymes secrete. Endocrine — insulin (lowers glucose) + glucagon (raises) hormones. Dual functions.

• உமிழ்நீர் சுரப்பிகள் (Salivary glands): 3 pairs — parotid, submandibular, sublingual. Daily 1-1.5 L saliva. Amylase + lysozyme + mucin.

3 macronutrient enzymes — final products:
• Carbohydrate (starch) → amylase + maltase → glucose.
• Protein → pepsin + trypsin + peptidase → amino acids.
• Fat → lipase (bile-emulsified) → fatty acids + glycerol.

All three absorbed at villi small intestine, transported via blood to liver (portal vein) for processing.

2. மனித சுவாசத் தொகுதியின் (respiratory system) anatomy + physiology-ஐ விளக்குக. Alveoli-வில் gas exchange எவ்வாறு நடைபெறுகின்றது? Smoking-ன் effects குறிப்பிடுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Air path: nose → pharynx → larynx → trachea → bronchi → bronchioles → alveoli.
Inhalation mechanism.
Alveolar surface 70 m², 1-cell wall, capillary network.
O₂ in, CO₂ out by diffusion.
Smoking damages ciliae + alveolar walls.

Respiratory system anatomy:

Air pathway:
நாசி (nostrils + nasal cavity) → pharynx (throat) → larynx (voice box) → trachea (windpipe) → 2 bronchi (one per lung) → progressively smaller bronchioles → terminal alveolar sacs.

Lungs: Spongy tissue, right lung 3 lobes, left lung 2 lobes (heart takes left space). Each lung ~300M alveoli. Total alveolar surface ~70 m² (tennis court size in chest cavity).

Breathing mechanism (inhalation):
• Diaphragm (dome muscle) contracts → flattens.
• External intercostal muscles raise ribs.
• Thoracic cavity volume ↑ → pressure ↓ (Boyle's law).
• Atmospheric air rushes in via mouth/nose.

Exhalation: Reverse — diaphragm relaxes, ribs lower, volume ↓, pressure ↑, air pushed out. Mostly passive (elastic recoil).

Normal rate: 12-20 breaths/min adult. Each ~500 mL (tidal volume). Total ~7 L/min at rest. During exercise → 100+ L/min.

Alveolar gas exchange:
Each alveolus = thin-walled sac (single cell thick) surrounded by dense capillary network (also single cell thick).

Diffusion (passive transport):
• O₂: Inhaled air ~21% O₂ → high partial pressure in alveolus. Capillary deoxygenated blood low pO₂. → O₂ diffuses alveolus → blood → binds Hb in RBCs.
• CO₂: Capillary blood high pCO₂ (cellular respiration waste) → low pCO₂ alveolus. CO₂ diffuses blood → alveolus → exhaled.

No energy needed — gradient-driven diffusion. ~300 mL O₂ absorbed/min at rest; ~250 mL CO₂ released.

Cellular use:
O₂ transported to all cells. In mitochondria: glucose + O₂ → CO₂ + H₂O + 36 ATP. ATP = cellular energy currency.

Smoking effects (புகைப்பழக்கம்):
• Cilia damage: Trachea + bronchi cilia (hair-like) mucus + debris sweep out. Smoke paralyses cilia → mucus accumulates → chronic cough.
• Alveolar destruction (emphysema): Inflammation breaks alveolar walls → surface area drops → less gas exchange → shortness of breath.
• Carcinogens: ~70 cancer-causing chemicals in tobacco smoke. Lung cancer 15-30× higher risk smokers.
• Tar deposition: Brown sticky residue darkens lungs.
• Carbon monoxide: CO binds Hb 200× stronger than O₂ → reduced O₂ delivery.
• Long-term: COPD, chronic bronchitis, heart disease, stroke, multiple cancers.
• Secondhand smoke harms others — children especially.

Sri Lanka tobacco prevention programmes since 2006 (NATA Act). Public smoking ban + warning labels.

3. மனித இதயம் (heart) — anatomy + 4 chambers + valves + 2 circulations விளக்குக. சிஸ்டாலிக் + டயாஸ்டாலிக் BP மற்றும் ECG concept. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

4 chambers: 2 atria + 2 ventricles.
RA → RV → lungs (pulmonary).
LA → LV → body (systemic).
Valves prevent backflow.
Systole + diastole.
BP 120/80.

Heart anatomy — 4 chambers + valves:

Human heart fist-sized muscular organ. Located in mediastinum (between lungs), slightly left.

Chambers:
• Right atrium (RA): Receives deoxygenated blood from body via superior + inferior vena cavae.
• Right ventricle (RV): Pumps deoxygenated blood to lungs via pulmonary artery. Thin muscular wall (low pulmonary resistance).
• Left atrium (LA): Receives oxygenated blood from lungs via 4 pulmonary veins.
• Left ventricle (LV): Pumps oxygenated blood to entire body via aorta. Thickest chamber (high systemic resistance).

Valves (4):
• Tricuspid: RA → RV. Prevents backflow.
• Pulmonary semilunar: RV → pulmonary artery.
• Mitral (bicuspid): LA → LV.
• Aortic semilunar: LV → aorta.

Valve failure → "murmur" sound. Rheumatic heart disease damages valves (post-streptococcal).

2 circulations:

(1) Pulmonary circulation (small):
RV → pulmonary artery → lungs → gas exchange → pulmonary veins → LA.
Deoxy → oxy in lungs.
Pulmonary artery = only artery carrying deoxygenated blood.
Pulmonary veins = only veins carrying oxygenated blood.

(2) Systemic circulation (large):
LV → aorta → systemic arteries → arterioles → capillaries (organ exchange) → venules → veins → vena cavae → RA.
Oxy → deoxy at tissues.

Cardiac cycle:
• Systole = ventricular contraction (pumping). ~0.3 s.
• Diastole = relaxation (filling). ~0.5 s.
Total cycle ~0.8 s → 75 bpm rest.

Blood pressure (BP):
• Systolic 120 mmHg = peak pressure during ventricular contraction.
• Diastolic 80 mmHg = minimum pressure during relaxation.
• Written: 120/80.
• Sphygmomanometer cuff + stethoscope measurement at brachial artery.
• Hypertension: >140/90 sustained = silent killer. Stroke, heart attack, kidney failure risk.
• Hypotension: <90/60 = fainting, shock risk.

ECG (Electrocardiogram):
Heart's electrical activity recorded. Waves:
• P wave: Atrial depolarization (contraction).
• QRS complex: Ventricular depolarization (powerful contraction).
• T wave: Ventricular repolarization (relaxation).

Normal ECG → heart electrical conduction healthy. Abnormalities:
• Arrhythmias (irregular rhythm)
• ST elevation → heart attack (myocardial infarction)
• Atrial fibrillation
• AV blocks

Life-saving diagnostic — emergency rooms standard.

4. மனிதனின் சிறுநீரகங்கள் (kidneys) — anatomy + nephron function + urine production. Kidney failure-ஆல் என்ன நிகழும் + treatment options. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

2 bean-shaped kidneys.
1M nephrons each.
Filtration + reabsorption + secretion.
180 L filtered → 1.5 L urine.
Failure → urea buildup → dialysis or transplant.

Kidneys anatomy:
Two bean-shaped organs, ~12 cm each, retroperitoneal (behind peritoneum) at thoracolumbar level. Receive ~25% of cardiac output (~1.2 L/min blood) despite being only ~0.5% body weight.

3 layers:
• Cortex (மேற்படை): Outer layer, glomeruli located.
• Medulla (உள்படை): Inner pyramids, tubules.
• Renal pelvis: Collecting space draining into ureter.

Renal blood supply:
Abdominal aorta → renal artery → afferent arteriole → glomerulus → efferent arteriole → peritubular capillaries → renal vein → IVC.

Nephron — functional unit (~1 million per kidney):

(1) Bowman's capsule + glomerulus (filtration):
Glomerulus = ball of capillaries. High pressure → plasma pushed into Bowman's capsule. Cells + large proteins retained in blood; water + glucose + ions + small wastes (urea) pass through.
Filtration rate: ~125 mL/min = 180 L/day filtered.

(2) Tubular reabsorption (~99% recovery):
Filtrate flows through proximal convoluted tubule (PCT) → Loop of Henle → distal convoluted tubule (DCT) → collecting duct.
Useful substances actively/passively reabsorbed:
• Glucose 100% (PCT) — normally none in urine.
• Amino acids ~100%.
• Na+, K+, Cl-, HCO3- regulated.
• Water ~99% reabsorbed (controlled by ADH).

(3) Tubular secretion:
Blood → tubule: H+, K+, drugs, toxins actively secreted.

Final urine: ~1-2 L/day = 0.6% of filtered.

Urine composition (normal):
• 95% water
• Urea (main waste, ~2%)
• Salts (Na, K, Cl)
• Creatinine (muscle waste)
• NO glucose, NO proteins normally

Hormonal control:
• ADH (vasopressin): Pituitary, increases water reabsorption.
• Aldosterone: Adrenal, increases Na+ reabsorption.
• EPO (erythropoietin): Kidney-produced, stimulates RBC production.

Kidney failure (renal failure):

Causes:
• Diabetes (most common worldwide)
• Hypertension
• Chronic glomerulonephritis
• Polycystic kidney disease
• Drug toxicity (NSAIDs overuse, aminoglycosides)
• Sri Lanka specific: CKDu (Chronic Kidney Disease of unknown etiology) — agricultural communities particularly affected.

Consequences:
• Urea, creatinine, K+ buildup in blood (uraemia).
• Fluid overload → swelling, lung edema.
• Acidosis (H+ retention).
• Anaemia (no EPO).
• Bone disease (vitamin D activation failure).

Treatment options:

(1) Haemodialysis:
Artificial kidney machine. 3 sessions/week × 4 hr each typical. Blood pumped through dialyser (semipermeable membrane), waste diffuses into dialysate.

(2) Peritoneal dialysis:
Patient's peritoneal membrane used. Sterile fluid injected into abdomen, equilibrates with blood, then drained. Can be done at home.

(3) Kidney transplant:
Donor (living relative or deceased) kidney implanted. Best long-term outcome. Lifelong immunosuppression. Sri Lanka — National Hospital pioneers, NIROGI Lanka kidney foundation support.

Prevention:
Control diabetes + BP. Avoid NSAID overuse. Adequate hydration. Regular checkups (creatinine, urine analysis).

5. மனிதனின் நரம்புத் தொகுதியின் (nervous system) structure + function — மூளை, முதுகுத்தண்டுவடம், neurons — விளக்கி, reflex arc-ஐ உதாரணத்துடன் காட்டுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

CNS = brain + spinal cord. PNS = nerves.
Cerebrum, cerebellum, brain stem functions.
Spinal cord reflex + signal.
Neuron parts.
Reflex arc: receptor → sensory → CNS → motor → effector.
Pain withdrawal example.

Nervous system overview:
2 divisions:
• CNS (Central Nervous System): மூளை + முதுகுத்தண்டுவடம் (Brain + spinal cord). Decision-making centre.
• PNS (Peripheral): Nerves connecting CNS to body. 12 cranial pairs + 31 spinal pairs.
Also functional divisions: Somatic (voluntary) + Autonomic (involuntary) → Sympathetic (fight/flight) + Parasympathetic (rest/digest).

Brain (3 main parts):

(1) Cerebrum (பெரு மூளை): 80% of brain mass. Folded surface (gyri + sulci) = extra area. 2 hemispheres (left + right) connected by corpus callosum.
4 lobes:
• Frontal: Planning, decision, personality, voluntary movement, speech (Broca's area).
• Parietal: Touch, temperature, pain sensation.
• Occipital: Vision processing.
• Temporal: Hearing, language understanding (Wernicke), memory (hippocampus).

(2) Cerebellum (சிறு மூளை): Below cerebrum, behind brain stem. Balance, coordination, fine motor skills, posture, motor learning. Damage = ataxia.

(3) Brain stem: Midbrain + pons + medulla. Autonomic vital functions — heart rate, breathing, BP, swallowing, vomiting reflexes. Damage often fatal.

Spinal cord:
Protected by vertebral column (33 vertebrae). 45 cm long. White matter (myelinated axons) outside, grey matter (cell bodies) inside (H-shape). Two functions:
• Carries signals up (sensory) + down (motor).
• Reflex centre (some don't need brain).

Neuron — functional unit:
• Cell body (soma): Nucleus + organelles.
• Dendrites: Receive signals from other neurons.
• Axon: Long extension, sends signal away. May be myelinated (faster) or unmyelinated.
• Synapse: Junction with next neuron. Neurotransmitter (acetylcholine, dopamine, etc.) chemical signaling.

3 functional types:
• Sensory (afferent): Receptor → CNS.
• Interneuron: Within CNS.
• Motor (efferent): CNS → effector (muscle/gland).

Reflex arc — uthaaranam:

Example: Pain withdrawal (சூடான பாத்திரம் தொட்டால்):

1. Stimulus: Hand touches hot vessel.
2. Receptor: Thermal/pain receptors in skin activated.
3. Sensory neuron: Carries signal via peripheral nerve to spinal cord.
4. Interneuron: Within spinal cord, processes + immediately relays to motor neuron (NO conscious brain processing).
5. Motor neuron: Sends signal back to arm muscles.
6. Effector: Biceps contracts → arm withdrawn.
7. Response: Hand pulled away — <0.1 seconds — even before pain felt!

Brain notification: Signal also ascends to brain via spinothalamic tract → conscious pain sensation + memory of "this is hot, avoid next time."

Why reflexes exist:
Speed = survival. Brain reaction ~0.3 s; reflex ~0.05 s. Protective.

Other reflex examples:
• Knee jerk (patellar): muscle spindle → spinal cord → quadriceps contract.
• Pupillary light reflex: bright light → pupil constrict.
• Blink reflex: corneal touch → eyelid closure.
• Salivation: food sight/smell.

Reflex testing: Doctors check spinal cord integrity. Absent/exaggerated reflexes signal neurological problems.

6. சுரப்பித் தொகுதியின் (endocrine system) முக்கிய glands + hormones-ஐ விளக்கி, diabetes mellitus-ன் pathology + management விரிவாக காட்டுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Pituitary, thyroid, pancreas, adrenal, gonads.
Each hormone + function.
Diabetes: insulin failure → high BG.
Type 1 vs Type 2.
Symptoms + complications + treatment.

Endocrine system overview:
Ductless glands secrete hormones directly into blood. Slower than nervous system but longer-lasting effects. Coordinates growth, metabolism, reproduction, stress response.

Major glands + key hormones:

(1) Pituitary (உச்ச சுரப்பி) — "Master gland":
Under brain (hypothalamus control). Pea-sized.
• Growth hormone (GH) → growth, metabolism.
• TSH → stimulates thyroid.
• ACTH → stimulates adrenal cortex.
• ADH → kidney water retention.
• Oxytocin → labour contractions + milk ejection.
• Prolactin → milk production.
• FSH, LH → gonad stimulation.

(2) Thyroid:
Butterfly-shaped, neck front. Requires iodine.
• Thyroxine (T4) + T3 → basal metabolic rate, body temp.
• Calcitonin → lowers blood calcium.
Disorders:
• Hypothyroidism → cold intolerance, weight gain, fatigue (Hashimoto's).
• Hyperthyroidism → weight loss, anxiety, tremor (Graves' disease).
• Goitre → iodine deficiency enlargement.

(3) Parathyroid:
Behind thyroid.
• PTH → raises blood calcium (bone, kidney).

(4) Pancreas:
Dual exocrine + endocrine. Islets of Langerhans:
• β cells → insulin (lowers BG).
• α cells → glucagon (raises BG).

(5) Adrenal:
On top of kidneys. 2 parts:
• Cortex → cortisol (stress, anti-inflammatory), aldosterone (Na/K balance), sex hormones.
• Medulla → adrenaline (fight/flight).

(6) Gonads:
• Testes → testosterone.
• Ovaries → oestrogen + progesterone.

(7) Pineal gland:
Melatonin → sleep-wake cycle (circadian rhythm).

(8) Thymus:
T-cell maturation (immunity).

----

Diabetes Mellitus (DM) — Detailed:

Definition: Chronic metabolic disorder of elevated blood glucose due to insulin deficiency, resistance, or both.

Normal glucose regulation:
After meal → BG rises → β cells secrete insulin → cells take up glucose → BG normalises. Liver stores excess as glycogen.
Between meals → BG falls → α cells secrete glucagon → liver releases glucose → BG maintained ~5 mM.

Diabetes types:

Type 1 (insulin-dependent):
• Autoimmune destruction of β cells.
• Usually onset childhood/young adulthood.
• Complete insulin deficiency.
• Always needs insulin injections.
• ~10% of all DM.

Type 2 (insulin-resistant):
• Cells resist insulin action + later β cell exhaustion.
• Usually onset adulthood (>40), but younger now due to obesity epidemic.
• Lifestyle-related — obesity, sedentary, diet.
• ~90% of all DM.
• Sri Lanka prevalence ~10% adults.

Gestational diabetes: Pregnancy-related. Often resolves after delivery but increases future risk.

Symptoms (3 Ps):
• Polyuria: Excessive urination (glucose pulls water).
• Polydipsia: Excessive thirst.
• Polyphagia: Excessive hunger (cells starved despite high BG).
• Plus: weight loss, fatigue, blurred vision, slow wound healing, recurrent infections.

Diagnosis:
• Fasting glucose ≥126 mg/dL (7 mM).
• Random glucose ≥200 mg/dL with symptoms.
• HbA1c ≥6.5% (3-month average).
• OGTT 2-hr ≥200 mg/dL.

Long-term complications ("Micro + Macro"):

Microvascular (small vessels):
• Retinopathy → blindness (leading cause worldwide).
• Nephropathy → kidney failure.
• Neuropathy → loss of sensation feet, autonomic dysfunction.

Macrovascular:
• Coronary artery disease → heart attack.
• Stroke.
• Peripheral arterial disease → amputation.

Other:
• Infections (poor immune response).
• Diabetic ketoacidosis (DKA) — emergency in Type 1.
• Cataracts.

Management:

(1) Lifestyle (Type 2 cornerstone):
• Diet: ↓ refined carbs, ↑ fiber, portion control.
• Exercise: 150 min/week moderate.
• Weight loss 5-10% body weight major improvement.

(2) Medications:
• Metformin (first-line Type 2).
• Sulphonylureas (insulin secretagogues).
• SGLT2 inhibitors, GLP-1 agonists (newer, also cardio-renal benefit).
• Insulin — all Type 1 + some Type 2.

(3) Monitoring:
• Self glucose monitoring.
• HbA1c every 3 months (target <7%).
• Annual: eye exam, foot exam, kidney function, lipids.

(4) Education + support:
• Diabetes educators.
• Family awareness.
• Sri Lanka — Diabetes Association support groups.

Prevention (Type 2):
Maintain healthy weight + regular exercise + balanced diet + avoid smoking. Family history → earlier screening recommended.

7. Homeostasis என்றால் என்ன? உடல் வெப்பநிலை regulation + blood glucose regulation — இரண்டையும் negative feedback loop framework-ல் விளக்குக. Failure-ஆல் என்ன ஆகும்? (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Definition.
Negative feedback principle.
Thermoregulation hypothalamus + sweat/shiver.
Glucose: insulin/glucagon.
Failure → hypothermia/hyperthermia, hypoglycaemia/diabetes.

Homeostasis (ஒர்சீர்த்திட நிலையம்):

The ability of organisms to maintain stable internal physical + chemical conditions despite external environmental variations. Coined by Cannon (1929) based on Bernard's "milieu intérieur" concept.

Examples of regulated variables:
• Body temperature: 37 ± 0.5 °C.
• Blood glucose: 4-7 mM.
• Blood pH: 7.35-7.45.
• Plasma osmolality: 280-295 mOsm/kg.
• Calcium: 2.2-2.6 mM.
• Oxygen saturation: 95-100%.

Negative feedback loop — core mechanism:

Components:
1. Stimulus: Change in regulated variable.
2. Sensor (receptor): Detects change.
3. Control centre: Integrates + compares to set point.
4. Effector: Acts to oppose the change.
5. Response: Variable returns to set point.

"Negative" = response opposes (reduces) the stimulus.

----

Example 1 — Thermoregulation:

Set point: ~37°C. Hypothalamus = control centre.

When body temp ↑ (hot day, exercise, fever):
• Sensor: Hypothalamic thermosensitive neurons + peripheral skin receptors detect ↑.
• Effectors:
- Sweat glands: Eccrine glands secrete sweat → evaporation cools (each gram water = 580 cal heat loss).
- Skin blood vessels: Vasodilation → more blood to surface → radiation heat loss.
- Behaviour: Seek shade, remove clothes.
• Result: Body temp ↓ back to 37°C.

When body temp ↓ (cold day):
• Sensor: Hypothalamic + skin cold receptors detect ↓.
• Effectors:
- Shivering: Skeletal muscle rapid contractions → heat production.
- Vasoconstriction: Skin blood vessels narrow → reduced heat loss.
- Goose bumps: Hair erector muscles (vestigial in humans).
- Brown fat thermogenesis: Babies (less developed in adults).
- Thyroid: Long-term ↑ metabolism.
- Behaviour: Wear more, seek warmth.
• Result: Body temp ↑ back to 37°C.

Fever:
Not homeostasis failure — controlled set-point elevation. Pyrogens (e.g., bacterial lipopolysaccharide → IL-1, IL-6) reset hypothalamus to higher set point. Body "feels cold" at 37°C, shivers to reach new set point ~39°C. Useful for fighting infection (most pathogens prefer 37°C).

Failures of thermoregulation:
• Hypothermia (<35°C): Confusion, slow breathing, eventually death. Cold exposure, immersion, alcohol intoxication.
• Hyperthermia (>40°C): Heat stroke. Brain damage, multi-organ failure, death if not rapidly cooled. Tropical climate + dehydration + exertion.
• Heat exhaustion: Excessive sweating → dehydration + electrolyte loss. Cramps, dizziness.

----

Example 2 — Blood glucose regulation:

Set point: 4-7 mM (~80-126 mg/dL fasting).

After eating (BG ↑):
• Sensor: Pancreatic β cells detect ↑ glucose.
• Effector: β cells secrete insulin.
• Insulin actions:
- Cells (muscle, fat) take up glucose via GLUT4 transporter.
- Liver stores glucose as glycogen.
- Inhibits gluconeogenesis.
- Promotes fat + protein storage.
• Result: BG ↓ back to set point.

Between meals (BG ↓):
• Sensor: Pancreatic α cells detect ↓ glucose.
• Effector: α cells secrete glucagon.
• Glucagon actions:
- Liver breaks down glycogen → glucose (glycogenolysis).
- Liver produces new glucose from amino acids (gluconeogenesis).
- Adipose tissue releases fatty acids.
• Result: BG ↑ back to set point.

Cortisol + adrenaline: Stress hormones also ↑ BG (longer-term + emergency).

Failures:
• Hypoglycaemia (<3.5 mM): Brain depends on glucose. Symptoms: sweating, tremor, confusion, seizure, coma. Insulin overdose, starvation, severe liver disease.
• Hyperglycaemia (chronic): Diabetes mellitus (covered separately). Long-term tissue damage.
• DKA: Severe insulin deficiency → fat breakdown → ketone bodies → metabolic acidosis. Emergency.

----

Other homeostasis examples (brief):
• pH: Buffer systems (bicarbonate) + lung CO₂ excretion + kidney H+ excretion.
• Water balance: ADH (vasopressin) + thirst.
• Calcium: PTH + calcitonin + vitamin D + kidney + bone.
• Blood pressure: Baroreceptors + heart rate + vascular tone + RAAS.

Why homeostasis matters:
Enzymes work optimally at narrow conditions. Outside range → cells die. Humans evolved set points for survival/reproduction. Disease often = homeostatic disruption.

1. (அ) அமிலம் + மூலம் வரையறை + 4 பண்புகள். (4) (ஆ) Strong vs Weak acid difference + examples. (4) (இ) Strong VS Concentrated — same? (2) (10 புள்ளி)

2. pH scale — concept + range + உதாரண கரைசல்களின் pH (5+). pH<7, =7, >7 கரைசல்களின் hydrogen ion concentrations + acid/base classification. (10 புள்ளி)

3. நடுநிலையாக்கம் (neutralisation) — definition + general equation + ionic equation. 5 அன்றாட உதாரணங்கள் — antacid, bee sting, soil pH, toothpaste, agricultural lime. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Acid + base → salt + water.
H⁺ + OH⁻ → H₂O.
Exothermic.
Antacid for heartburn.
Bee sting (acid).
Soil pH correction.
Tooth enamel.
Wasp sting (alkaline).

Neutralisation Definition:
An acid reacts with a base to produce salt + water — the H⁺ from acid and OH⁻ from base combine to form water, while the cation (from base) + anion (from acid) form the salt.

General equation:
Acid + Base → Salt + Water

Specific example:
HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

Net ionic equation:
H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)
This is the universal essence of all acid-base neutralisations — spectator ions (Na⁺, Cl⁻) don't change.

Energetics: Always EXOTHERMIC. For strong acid + strong base ≈ 57 kJ/mol heat released. Test tube warms.

----

5 Everyday Applications:

(1) Antacids for heartburn / gastric ulcer:
Irregular meals + spicy food + stress → excess HCl secretion → burning sensation.
Antacids contain Mg(OH)₂ (Milk of Magnesia), Al(OH)₃, or CaCO₃.
Mg(OH)₂ + 2HCl → MgCl₂ + 2H₂O.
Stomach acid neutralised → pain relief. Long-term — PPI (proton pump inhibitors) preferred.

(2) Bee sting first aid:
Bee venom contains formic acid (HCOOH) + other compounds → acidic.
Apply mild base — sodium bicarbonate (baking soda) paste or soap solution.
Neutralises acid → reduces pain/swelling.
Note: Wasp sting is alkaline → apply mild acid (vinegar, lemon) instead.

(3) Agricultural soil pH correction:
Many Sri Lankan plantation soils (tea, rubber, coconut) acidic due to high rainfall + organic matter decomposition.
Apply quicklime/slaked lime (CaO / Ca(OH)₂) to raise pH.
Ca(OH)₂ + H⁺ → Ca²⁺ + H₂O. Soil neutralised, nutrient availability improves.
For alkaline soils (less common), use ammonium sulphate or sulphur.

(4) Tooth decay prevention:
Mouth bacteria ferment sugar → produce lactic acid → erodes tooth enamel (hydroxyapatite) below pH 5.5.
Toothpaste contains mild base (calcium carbonate, sodium bicarbonate) + fluoride.
Base neutralises acid; fluoride strengthens enamel.
Brushing 2× daily essential.

(5) Factory wastewater treatment:
Many industries discharge acidic or alkaline effluent → would damage rivers, kill fish.
Wastewater plants neutralise — acidic effluent + lime; alkaline + sulphuric acid.
pH 6-8 final → safe discharge.
Similar logic for acid rain damage mitigation.

Bonus — Stinging plants (Kahambiliya / nettle):
Contain formic acid in stinging hairs → burning sensation on contact.
Apply mild base (soap, baking soda paste) → relief. Same principle as bee sting.

4. உப்புகள் (Salts) — formation + classification (neutral/acidic/basic) + 6 முக்கிய உப்புகளும் அவற்றின் பயன்பாடுகளும். (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Salt = ionic product of acid+base.
Classification by parent acid/base strength.
NaCl, NaHCO₃, Na₂CO₃, CaSO₄, CuSO₄, KNO₃ etc.
Daily uses.

Salt Formation:
Neutralisation reaction primary route:
Acid + Base → Salt + Water
The H⁺ of acid replaced by cation of base.
Example: HCl + NaOH → NaCl + H₂O
H₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2H₂O

Other routes:
• Acid + Metal: 2HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂
• Acid + Carbonate: 2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂
• Acid + Metal oxide: 2HCl + CuO → CuCl₂ + H₂O

Classification by pH of solution:

(1) Neutral salt (pH ~7):
Strong acid + Strong base → neutral salt. e.g., NaCl, KNO₃, KCl. No hydrolysis in water.

(2) Acidic salt (pH < 7):
Strong acid + Weak base → acidic salt. e.g., NH₄Cl, FeCl₃. Cation hydrolyses:
NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺ → acidic.

(3) Basic salt (pH > 7):
Weak acid + Strong base → basic salt. e.g., Na₂CO₃, CH₃COONa, NaHCO₃. Anion hydrolyses:
CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻ → basic.

----

6 Important Salts + Uses:

(1) Sodium chloride (NaCl) — Table salt:
• Source: Sea evaporation, rock salt mining.
• Uses: Food seasoning + preservation (osmotic dehydration of microbes). Industrial chlor-alkali process — electrolysis produces Cl₂ + NaOH + H₂. Road de-icing in cold countries.
• Sri Lankan context: Eastern coastal salt pans (Hambantota, Mannar) traditional industry.

(2) Sodium bicarbonate (NaHCO₃) — Baking soda:
• Uses: Baking — heat decomposes → CO₂ + Na₂CO₃ + H₂O; CO₂ leavens dough. Antacid. Fire extinguishers (releases CO₂ smothering flame). Cleaning paste. Toothpaste. Bee sting first aid.

(3) Sodium carbonate (Na₂CO₃·10H₂O) — Washing soda:
• Uses: Laundry — softens hard water (precipitates Ca²⁺, Mg²⁺), removes grease. Glass manufacturing — Na₂CO₃ + SiO₂ + CaCO₃ → soda-lime glass. Paper, soap industry.

(4) Calcium sulphate (CaSO₄·2H₂O) — Gypsum / Plaster of Paris:
• POP: CaSO₄·½H₂O obtained by heating gypsum to 150°C.
• Uses: Plaster casts for broken bones. Wall plastering. Decorative mouldings, statues. Cement additive. Blackboard chalk.

(5) Copper sulphate (CuSO₄·5H₂O) — Blue vitriol:
• Properties: Distinctive blue crystals due to hydrated Cu²⁺. Anhydrous form white.
• Uses: Fungicide (Bordeaux mixture in vineyards). Algicide in ponds. Electroplating. Lab chemical tests.

(6) Potassium nitrate (KNO₃) — Saltpetre:
• Uses: NPK fertilizer (K + N source). Gunpowder (75% KNO₃ + 15% C + 10% S). Food preservation (curing). Fireworks oxidiser.

Bonus (7): Ammonium nitrate (NH₄NO₃):
• Uses: High-N fertilizer (~35% N). Industrial explosives. Instant cold packs (endothermic dissolution).
• Highly regulated due to terrorism misuse history.

Water of Crystallisation:
Many salts crystallise with water molecules locked in their lattice — e.g., CuSO₄·5H₂O, Na₂CO₃·10H₂O, CaSO₄·2H₂O. Heating drives water out → anhydrous form. Often colour change accompanies (blue CuSO₄·5H₂O → white anhydrous CuSO₄).

5. Indicators (காட்டிகள்) — 5 types விளக்குக. Each one's behavior + when to use + advantage/limitation. Endpoint detection in titration concept. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Litmus, phenolphthalein, methyl orange, universal, pH meter.
Colour changes + pH ranges.
Use cases.
Titration endpoint principle.

Indicators overview:
Acid-base indicators = weak organic acids/bases whose protonated + deprotonated forms have different colours. Colour change occurs over narrow pH range.

5 common indicators:

(1) Litmus:
• Source: Lichens extract.
• Behaviour: Red in acid; blue in base. Change ~pH 5-8.
• Use: Simple acid/base distinction. Litmus paper (red, blue, or neutral).
• Limitation: Cannot distinguish strong/weak. Wide transition range.
• Best for: Quick lab tests, classroom demos.

(2) Phenolphthalein:
• Behaviour: Colourless in acid (and neutral); pink in base (pH > 8.3).
• Use: Titration endpoint for strong acid + strong base + strong acid + weak base titrations (endpoint pH around 7-8).
• Advantage: Sharp colour transition. Easy to see.
• Limitation: Doesn't work in basic side titrations.

(3) Methyl orange:
• Behaviour: Red below pH 3.1; orange around 3.5; yellow above pH 4.4.
• Use: Titration endpoint for strong acid + weak base (e.g., HCl + NH₃, endpoint pH ~4).
• Limitation: Doesn't work for weak acid titrations.

(4) Universal Indicator:
• Composition: Mixture of several dyes (methyl red, bromothymol blue, thymol blue, phenolphthalein, etc.).
• Behaviour: Continuous colour spectrum:
- pH 1-3: Red
- pH 4-6: Orange-yellow
- pH 7: Green
- pH 8-10: Blue
- pH 11-14: Purple
• Use: Estimate pH of unknown solution by matching to chart (±1 accuracy).
• Form: Solution or impregnated pH paper.
• Limitation: Less precise than meter.

(5) pH Meter (electronic):
• Principle: Glass electrode measures voltage proportional to [H⁺]. Display ±0.01 pH.
• Use: Quantitative pH measurement in research, hospital labs, industry, aquaculture, soil testing.
• Advantage: Highest accuracy.
• Limitation: Expensive, requires calibration, electrode care.

Specialty indicators (brief):
• Bromothymol blue: yellow (acid) → blue (base), transition pH 6-7.
• Methyl red: red (acid) → yellow (base), transition pH 4-6.
• Natural indicators: red cabbage juice (red→purple→green→yellow as pH increases), turmeric (yellow→red at pH 7+), hibiscus.

----

Titration Endpoint Concept:

Titration = volumetric analysis to determine unknown concentration of acid or base.

Setup:
• Burette: Standard (known concentration) titrant.
• Pipette + conical flask: Unknown (analyte) volume measured exactly.
• Indicator added to flask.
• Titrant added drop-by-drop until colour change → endpoint.

Endpoint: Point where indicator changes colour — approximately matches the equivalence point (where moles acid = moles base reacted).

Indicator selection rule:
• Strong acid + Strong base → use phenolphthalein OR methyl orange (sharp pH jump at equivalence, both work).
• Weak acid + Strong base → phenolphthalein (equivalence pH ~8-9).
• Strong acid + Weak base → methyl orange (equivalence pH ~4-5).
• Weak acid + Weak base → NOT recommended (no sharp transition; use pH meter).

Calculation:
Molarity × Volume of acid (acidic H⁺ count) = Molarity × Volume of base (basic OH⁻ count).
From this, unknown concentration determined.

Real-world applications:
• Water quality testing (alkalinity, acidity).
• Vinegar/lemon juice strength determination.
• Pharmaceutical quality control.
• Wine/beverage analysis.
• Soil + agricultural analysis.

6. Acids, bases, salts ஒவ்வொன்றின் முக்கிய தொழிற்சாலை + வீட்டு பயன்பாடுகளை — H₂SO₄ ("king of chemicals"), NaOH, NaCl, NaHCO₃, CuSO₄, NH₄NO₃ — ஐந்து-ஆறு உதாரணங்களில் விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Each one's key industrial use.
Daily/household uses.
Production methods briefly.
Safety considerations.

(1) Sulphuric acid (H₂SO₄) — "King of Chemicals":
Why "king"? Most produced chemical worldwide. Industrial output ≈ economic indicator.
Production: Contact process — S → SO₂ → SO₃ (V₂O₅ catalyst) → H₂SO₄ (absorbed in H₂SO₄, then diluted).
Main uses:
• Fertilizers (~60%): Ammonium sulphate, superphosphate.
• Petroleum refining — alkylation, octane improvement.
• Lead-acid car batteries — electrolyte.
• Paper, textiles, dyes.
• Drain cleaner at high concentration.
Safety: Severe burns + dehydration. Always dilute by adding acid to water (never reverse).

(2) Sodium hydroxide (NaOH) — Caustic soda:
Production: Chlor-alkali electrolysis of brine (NaCl solution).
Main uses:
• Soap manufacturing — saponification (NaOH + fat → soap + glycerol).
• Paper — pulping wood (Kraft process).
• Textiles — mercerising cotton (stronger, shinier).
• Aluminium production — Bayer process (dissolves bauxite).
• Drain cleaner — dissolves hair, grease.
Safety: Severe chemical burns. Soapy slippery feel = danger signal. Eye flush copiously.

(3) Sodium chloride (NaCl):
Sources: Sea evaporation (Sri Lankan salt pans), rock salt mining.
Main uses:
• Food seasoning — daily essential.
• Preservation — fish drying, meat curing (osmotic dehydration kills microbes). Pre-refrigeration era ESSENTIAL.
• Industrial chemistry — feedstock for NaOH, Cl₂, HCl, Na₂CO₃, Na metal production.
• Road de-icing (cold countries) — lowers freezing point.
• Animal feed supplement.
Health note: Excess (>5 g/day) → hypertension, cardiovascular risk.

(4) Sodium bicarbonate (NaHCO₃) — Baking soda:
Source: Solvay process from NaCl + CO₂ + NH₃.
Main uses:
• Baking — heat decomposes: 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂. CO₂ leavens dough.
• Antacid — neutralises stomach acid (mild, fast-acting).
• Fire extinguishers — heat releases CO₂ smothering flame.
• Cleaning paste — mild abrasive, deodoriser.
• Toothpaste — mild base + abrasive.
• Insect bite relief (acid stings).

(5) Copper sulphate (CuSO₄·5H₂O) — Blue vitriol:
Properties: Brilliant blue crystals (hydrated Cu²⁺). Anhydrous form = white powder.
Main uses:
• Bordeaux mixture — fungicide spray for grape vineyards, potato blight.
• Algicide in swimming pools + reservoirs.
• Electroplating — Cu²⁺ deposits on cathode.
• Textile mordant — dye fixing.
• Lab test — Fehling's solution component.

(6) Ammonium nitrate (NH₄NO₃):
Production: NH₃ + HNO₃.
Main uses:
• Fertilizer — high N content (~35%), rapid plant uptake. Critical for green revolution agriculture.
• ANFO explosives — mining, quarrying, construction.
• Instant cold packs — endothermic dissolution.
Safety/regulation: 2020 Beirut explosion (2750 tonnes stored unsafely). Strictly regulated worldwide.

(7) Calcium hydroxide / Slaked lime — Ca(OH)₂):
Production: CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + heat.
Uses:
• Construction — mortar, plaster, whitewash.
• Water treatment — pH adjustment, softening.
• Agricultural lime — acidic soil correction.
• Sewage treatment — clarification + sulphide removal.
• Betel chewing in South Asia (with areca nut, traditional).

Common theme: Acids, bases, salts each have indispensable industrial AND household roles. Modern life essentially built on chemistry of these three categories.

7. Acid rain (அமில மழை) — formation chemistry + environmental damage + mitigation. Sri Lankan-context impacts. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

SO₂ + NOₓ from combustion.
React with water → H₂SO₄ + HNO₃.
Forest, lake, structure damage.
Mitigation: catalytic converters, scrubbers, energy transition.
Sri Lanka coal plant + vehicle issues.

Acid Rain — Definition:
Rainwater with pH < 5.6 (natural rain pH ~5.6 from atmospheric CO₂ forming weak carbonic acid). Below this = anthropogenic pollutant-induced.

Formation Chemistry:

(1) SO₂ source: Coal combustion (sulphur impurity), oil burning, volcanic eruptions, metal smelting. Sulphuric acid:
• 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (catalysis by dust, UV)
• SO₃ + H₂O → H₂SO₄

(2) NOₓ source: Vehicle engines (high-temperature air N₂ + O₂ → NO), power plants, lightning.
• 2NO + O₂ → 2NO₂
• 3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO

Result: Rain pH 4-5 typical in polluted areas; pH 2-3 in extreme cases (similar to lemon juice falling from sky).

----

Environmental Damage:

(1) Forest decline:
• Leaf damage (waxy cuticle dissolved).
• Soil acidification → leaching of essential nutrients (Ca, Mg, K).
• Release of toxic Al³⁺ from soil minerals → root damage.
• Weakened trees vulnerable to disease, insects.
• Famous example: Black Forest (Germany), Catskill Mountains (USA) — large dieback events 1970s-80s.

(2) Lake + river acidification:
• Aquatic life intolerant. Fish eggs fail to hatch below pH 5.
• Aluminium dissolved from sediments → gill damage in fish.
• Eventually "dead lakes" — clear blue water but no biodiversity.
• Scandinavian lakes (downwind of UK power plants) — historical example.

(3) Building + monument damage:
• Marble (CaCO₃) + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O + CO₂.
• Marble + limestone monuments slowly dissolved.
• Taj Mahal (India) — yellowish discolouration partly due to acid rain near coal-burning Mathura refinery.
• Acropolis (Greece) — ancient statues replaced by replicas; originals indoor.
• Modern buildings — steel reinforcement corrosion.

(4) Health effects:
• Acid aerosols irritate respiratory system, worsen asthma.
• Toxic metal leaching into drinking water (lead pipes, copper).
• Crops on acidified soil yield reduction.

----

Mitigation strategies:

(1) At source:
• Scrubbers at power plants — flue gas + Ca(OH)₂ slurry → CaSO₄ (gypsum) byproduct. Useful for plaster industry.
• Low-sulphur fuels — coal washing, oil hydrodesulphurisation.
• Catalytic converters in vehicles — convert NOₓ → N₂ + O₂.
• Energy transition — solar, wind, nuclear replacing coal.

(2) Tall stacks (only partial solution):
• Sends pollution further away, not eliminating.
• Cross-border pollution issue (Scandinavia ← UK, Eastern US ← Midwest).

(3) Soil + lake liming:
• Spread limestone (CaCO₃) on affected lakes + forests to neutralise.
• Temporary, expensive measure.

(4) International treaties:
• 1979 Geneva Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution.
• Acid rain in developed countries reduced 50%+ since 1990 due to scrubbers + cleaner fuels.

----

Sri Lankan context:

Current state: Acid rain not yet severe but rising concern.
• Norochcholai Coal Power Plant (300 MW × 3) — significant SO₂ emitter; scrubbers minimal in early years.
• Vehicle emissions — rapid car/3-wheeler increase + diesel buses → urban NOₓ pollution.
• Cement industry — sulphur in coal substitutes.

Vulnerable areas:
• Central highlands (tea plantations) — already naturally acidic soil + added pollution stress.
• Coastal mangroves — fragile pH balance.
• Historical monuments — Sigiriya, Anuradhapura, Polonnaruwa stone structures.

Sri Lanka measures:
• Catalytic converter requirement for new vehicles (since ~2008).
• Sulphur cap on diesel fuel.
• Renewable energy push (solar, wind farms in Mannar, Hambantota).
• National Environmental Act standards.

Future outlook: Energy transition + electric vehicles + emission control = essential to prevent severe acid rain damage. Climate change action overlap.

Action takeaway: Individual citizens — efficient vehicles, reduced consumption, support green energy policy. Collective action saves landscapes + monuments.

1. (அ) Exothermic + Endothermic தாக்கம் வரையறை + ஒவ்வொன்றிற்கும் மூன்று உதாரணம். (6) (ஆ) Heat vs Temperature வேறுபாடு. (4) (10 புள்ளி)

2. Q = mcθ formula. (அ) Each variable + unit explain. (3) (ஆ) 200 mL HCl + 200 mL NaOH (both 1 M) கலந்தபோது 25→32.5°C ஆனது. (i) Q? (ii) Per mole? (iii) Type? (5) (இ) Calorimetry assumptions. (2) (10 புள்ளி)

3. Calorimeter design — polystyrene cup setup. ஏன் இவ்வாறு design? Five real-life applications of exothermic vs endothermic reactions. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Insulator polystyrene. Lid. Thermometer. Stirrer.
Exo: fuels, hand warmer, cement, body heat, neutralisation heat pack.
Endo: cold pack, refrigerator, photosynthesis, sweating, melting ice.

Calorimeter Design (Polystyrene Cup setup):

Components:
• Outer polystyrene cup — provides air gap → poor heat conductor → minimises heat loss to surroundings.
• Inner polystyrene cup — actual reaction container. Double-walled construction enhances insulation.
• Lid (cover) — also polystyrene foam. Prevents heat loss through convection at top + reduces evaporation losses.
• Thermometer (through small hole in lid) — measures temperature change ΔT.
• Stirrer — ensures uniform temperature throughout solution. Without stirring, thermometer might read local temperature only.

Why this design?
(1) Polystyrene = trapped air pockets = very poor conductor. Cheap + reusable.
(2) Air gap between cups = additional insulation barrier.
(3) Lid stops upward heat loss (convection) and steam escape (latent heat loss).
(4) Stirrer guarantees ΔT measurement accuracy.
(5) Thermometer directly reads temperature change for Q = mcθ.

Limitations:
• Not perfectly insulating — some heat lost.
• Pressure changes can't be measured (use bomb calorimeter for combustion).
• Volume changes can cause cap displacement (open systems).

----

5 Exothermic Real-Life Applications:

(1) Combustion fuels: LPG, kerosene, petrol → cooking + transport + power. Releases ~40-50 MJ/kg as heat that does work.

(2) Hand warmers: Iron filings + air + salt + activated carbon → slow controlled rusting (Fe → Fe₂O₃) → 60-70°C for hours. Winter pocket utility.

(3) Cement setting in construction: Hydration of Portland cement (Ca silicates + water → Ca silicate hydrates + heat). Bridges, dams cool slowly to prevent thermal cracking — Hoover Dam used internal cooling pipes.

(4) Body warmth: Cellular respiration (glucose + O₂ → CO₂ + H₂O + ATP) generates ~70 W resting BMR. Maintains 37°C body temperature.

(5) Neutralisation heat packs: Some commercial heat packs use Mg + Fe + saltwater → mild exothermic for post-workout muscle relaxation. Alternatively, supersaturated sodium acetate "snap" packs (technically crystallisation, exothermic).

----

5 Endothermic Real-Life Applications:

(1) Instant cold pack (sports injury): NH₄NO₃ + water → solution at 0-5°C. Used for sprains, bruises, fever reduction in remote settings without ice.

(2) Refrigerator + air conditioning: Refrigerant evaporation inside cooler/room absorbs heat (endothermic). Compressor cycle moves heat outside. Energy moved, not destroyed (heat pump).

(3) Photosynthesis: Plants store solar energy as glucose chemical bonds. Foundation of food chain. ~120 billion tonnes carbon fixed annually globally.

(4) Sweating (body cooling): Skin water evaporation absorbs ~2260 J/g. Critical for exercise + hot climate. Humid air reduces evaporation rate → why humidity feels hotter.

(5) Ice melting in drinks / preservation: Latent heat of fusion (334 J/g) absorbed → cools drink. Cold chain logistics for food + medicine preservation uses ice + dry ice (sublimation).

Bonus combined application — Internal combustion engine: Controlled exothermic combustion of fuel + air → mechanical work + waste heat. Endothermic — radiator-cooled to manage waste heat. Modern engines ~30-40% efficient; rest = waste heat.

4. Real chemistry-physics-biology + everyday examples linking heat reactions: (a) Body temp regulation (b) Respiration + photosynthesis cycle (c) Acid rain energy aspect (d) Cooking + fuel + cement. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Body uses both exo (resp) + endo (sweat) for thermoregulation.
Respiration releases what photosynthesis stored.
Acid rain caused by combustion exo reactions.
Fuel combustion exo for cooking + steel/cement industry.

(a) Body Temperature Regulation — Exo + Endo combined:

Human body maintains 37°C against changing environment.

Heat sources (Exothermic):
• Basal metabolic rate (BMR) ~70 W from cellular respiration. Liver + muscle major heat producers.
• During exercise — 10× higher heat production. Burning glucose + fats releases ~30 kJ/L O₂ consumed.
• Shivering (involuntary muscle contractions) generates heat when cold.
• Brown fat tissue (babies + cold-adapted adults) produces heat via uncoupled mitochondrial respiration.

Heat removal (Endothermic):
• Sweat evaporation — each gram removes ~2400 J. Critical in tropical climates.
• Radiation from skin surface — proportional to T⁴ (Stefan-Boltzmann).
• Vasodilation (skin vessels) — more blood to surface for radiation loss.
• Behavioural (seek shade, drink cold water).

Failure modes:
• Hypothermia (<35°C) — frostbite, confusion, death.
• Hyperthermia / heatstroke (>40°C) — multi-organ failure.
• Fever — controlled hyperthermia (immune response set-point reset to ~38-39°C).

Smart design: Body uses water's high specific heat (4200 J/kg/°C) and high latent heat (2260 J/g) for buffering and cooling efficiency.

----

(b) Respiration ↔ Photosynthesis Cycle:

Photosynthesis (endothermic — absorbs solar energy):
6CO₂ + 6H₂O + light → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Energy stored: ~2870 kJ/mol glucose. Solar energy → chemical bond energy.

Respiration (exothermic — releases stored energy):
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ~2870 kJ/mol
Released as: ~40% ATP (cellular work) + ~60% heat (body temperature).

Global cycle:
Plants store solar energy by day. Plants + animals consume energy continuously via respiration. Day-night equilibrium.

Carbon balance:
• Atmospheric CO₂ ~410 ppm (rising due to fossil fuels).
• Plants absorb ~120 GtC/year.
• Respiration + decay return ~120 GtC/year.
• Anthropogenic emissions ~36 GtC/year excess CO₂ → climate change.

Energy currency: All life energy ultimately solar. Even fossil fuels = ancient stored photosynthesis (millions of years).

----

(c) Acid Rain — Combustion Reactions Contribute:

Coal + oil combustion are highly exothermic — that's why we burn them. But byproducts include S + N compounds:

SO₂ formation (exothermic):
S + O₂ → SO₂ + ~297 kJ/mol (coal sulfur burning).
Further: 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ + heat.
SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (sulfuric acid rain).

NOₓ formation:
N₂ + O₂ → 2NO (endothermic at high T inside engines). NO + ½O₂ → NO₂.
3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO (nitric acid rain).

Result: Rain pH 2-5 instead of natural 5.6.

Damage:
• Forests, lakes, monuments dissolved.
• Soil acidification → nutrient leaching.
• Aquatic biodiversity loss.
• Sri Lanka tea plantations + Sigiriya monuments at risk if pollution continues.

Mitigation = limit exothermic combustion:
• Renewable energy (solar, wind, hydro) — no SO₂ or NOₓ.
• Scrubbers — remove SO₂ as gypsum (Ca-based).
• Catalytic converters — NOₓ → N₂.
• Energy efficiency — less burning needed.

----

(d) Cooking, Fuels, Cement:

Cooking (LPG):
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O + 2200 kJ/mol (propane).
Sri Lankan kitchens majority LPG-cooked. Stove ~50% efficient.

Wood fire:
C + O₂ → CO₂ + 394 kJ/mol; H + O₂ → H₂O. Less efficient + more smoke. Indoor air pollution concern.

Electric / induction cooking:
Electricity-source-dependent. Coal-electric still emits CO₂ at power plant.

Steel making:
Iron ore + coke + limestone in blast furnace. Multiple exo reactions:
• Carbon combustion provides heat.
• Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂.
Massive energy + CO₂ source.

Cement (Portland):
• CaCO₃ + heat → CaO + CO₂ (endothermic — needs furnace).
• CaO + clay → cement clinker (exothermic curing).
• Cement industry ~7% global CO₂ emissions.

Energy + climate intersection: Modern civilization powered by exothermic combustion of carbon. Climate crisis demanding shift to renewable (no combustion) energy + electrification + carbon capture.

5. Q = mcθ பயன்பாட்டில் 5 numerical problems-ஐ விளக்குக. Specific heat capacity-ன் physical meaning. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

c definition.
5 problems including endo/exo.
Water vs metal comparison.

Specific Heat Capacity (c) — Physical Meaning:
Amount of heat needed to raise temperature of 1 kg of substance by 1°C. Unit: J kg⁻¹ °C⁻¹ or J kg⁻¹ K⁻¹.

Common values:
• Water (liquid): 4200 J/kg/°C — highest among common substances.
• Ice: 2100 J/kg/°C.
• Steam: 2010 J/kg/°C.
• Aluminium: 900 J/kg/°C.
• Copper: 385 J/kg/°C.
• Iron: 450 J/kg/°C.
• Mercury: 140 J/kg/°C.
• Air: 1000 J/kg/°C.

Why water so high? Hydrogen bond network absorbs heat into rotational + translational modes. Beneficial for Earth's climate (oceans buffer temperature) + body (sweat cools efficiently).

Why metals so low? Free electrons absorb heat efficiently — small temperature rise stores much energy. Why car radiator water (large c) needed for engine cooling.

----

Problem 1 — Water heating:
Heat needed to raise 2 kg water from 20°C to 90°C?
Q = mcθ = 2 × 4200 × 70 = 588,000 J = 588 kJ.
With 1.5 kW kettle: time = 588/1.5 = 392 seconds = ~6.5 min.

Problem 2 — Aluminium block:
500 g Al cube heated 25°C → 100°C. Heat absorbed?
m = 0.5 kg, c = 900, ΔT = 75°C.
Q = 0.5 × 900 × 75 = 33,750 J = 33.75 kJ.

Problem 3 — Endothermic dissolution (NH₄NO₃):
50 g NH₄NO₃ dissolved in 200 g water. Temperature dropped from 25°C → 13°C. Heat absorbed by reaction?
Total solution mass = 250 g = 0.25 kg, ΔT = 12°C (cooling).
Q = 0.25 × 4200 × 12 = 12,600 J = 12.6 kJ absorbed.
Endothermic dissolution (NH₄NO₃ → NH₄⁺ + NO₃⁻).

Problem 4 — Exothermic neutralisation:
100 cm³ 2M HCl + 100 cm³ 2M NaOH (both 25°C) mixed → 40°C.
Total solution = 200 g = 0.2 kg, ΔT = 15°C.
Q = 0.2 × 4200 × 15 = 12,600 J = 12.6 kJ released.
Moles NaOH = 0.2 mol. Heat per mole = 12,600 / 0.2 = 63 kJ/mol (close to 57 kJ/mol literature value; small heat loss difference).

Problem 5 — Mixing two waters:
200 g water at 80°C + 300 g water at 20°C. Final temperature?
Heat lost by hot = Heat gained by cold:
200 × 4.2 × (80 − T_final) = 300 × 4.2 × (T_final − 20)
200 × (80 − T) = 300 × (T − 20)
16000 − 200T = 300T − 6000
22000 = 500T
T_final = 44°C.

Note: c cancels out (same substance). General mixing formula: T_final = (m₁T₁ + m₂T₂)/(m₁ + m₂) for same substance.

----

Practical insights from c values:

(1) Why oceans moderate climate:
Water c = 4200; soil c ≈ 1500. Coastal areas warm slowly + cool slowly. Inland areas have extreme T swings.

(2) Why cooking pots are metal:
Low c → quick to heat up. Aluminum + steel popular. Bottom thicker for even heat distribution.

(3) Why thermos walls vacuum:
Vacuum stops convection + conduction. Reflective inner wall stops radiation. Coffee stays hot.

(4) Why nuclear reactor coolant water:
High c removes large heat from core efficiently. PWR + BWR designs use water.

(5) Why summer heat stress:
Humans depend on sweat evaporation (2260 J/g latent heat). Humid days reduce evaporation → heat trap. Wet bulb temperature critical metric.

Equation forms in heat transfer:
• Sensible heat: Q = mcΔT (temperature change, no phase change).
• Latent heat: Q = mL (phase change, no temperature change). L_fusion(water) = 334 J/g; L_vaporisation = 2260 J/g.
• Combined heating of ice → steam involves multiple stages: ice warms + ice melts + water warms + water boils + steam warms.

6. Pure metals vs solutions calorimetry வேறுபாடு. சில questions where you must use the formula correctly: 3 problems exposing common student errors. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Specific heat differences.
Solution mass = volume × density assumption.
Common errors: wrong c, wrong mass, wrong ΔT sign.
Sign conventions.

Pure metals vs solutions in calorimetry:

Pure substance heating:
• Use substance's own c.
• Mass directly given or measured.
• ΔT measured.
• Q = mcΔT straightforward.

Solution calorimetry:
• Assume solution properties ≈ water (dilute solutions).
• Total solution mass = volume_total × density (typically use 1 g/mL).
• Specific heat ≈ 4200 (water's value).
• Q calculated represents heat absorbed/released BY the solution → heat released/absorbed by the reaction (opposite sign).
• To get "per mole": divide by moles of limiting reactant.

Sign convention (NIE / exam):
• Q from formula = magnitude of heat involved.
• If solution cooled (ΔT negative) → reaction was endothermic.
• If solution warmed (ΔT positive) → reaction was exothermic.
• Some textbooks use ΔH negative for exo, positive for endo.

----

Problem 1 — Common error: wrong mass:

Q: 100 cm³ 1M HCl + 100 cm³ 1M NaOH (both 25°C) → 32°C. Calculate heat released per mole.

Common mistake: Using only 100 g (single reactant volume) instead of 200 g (total solution).

Correct approach:
• Total volume = 100 + 100 = 200 cm³.
• Mass = 200 g = 0.2 kg (density ≈ water).
• ΔT = 32 − 25 = 7°C.
• Q = 0.2 × 4200 × 7 = 5880 J = 5.88 kJ.
• Moles NaOH (or HCl) = 0.1 dm³ × 1 mol/dm³ = 0.1 mol.
• Heat per mole = 5880 / 0.1 = 58,800 J/mol ≈ 59 kJ/mol (matches literature 57 kJ/mol; small heat loss).

Lesson: Always use total combined mass after mixing.

----

Problem 2 — Common error: wrong specific heat:

Q: A 300 g iron block heated from 20°C → 100°C absorbs how much heat? (c_iron = 450 J/kg/°C)

Common mistake: Using c = 4200 (water) instead of c_iron = 450.

Correct calculation:
• m = 0.3 kg, c = 450, ΔT = 80.
• Q = 0.3 × 450 × 80 = 10,800 J = 10.8 kJ.

Mistake gives: 0.3 × 4200 × 80 = 100,800 J = ~10× wrong!

Lesson: Always identify substance + use correct c.

----

Problem 3 — Common error: ΔT sign + identifying type:

Q: 50 g KNO₃ added to 200 g water at 25°C. Temperature dropped to 16°C. (a) How much heat was absorbed by the solution? (b) Endo or exo?

Common mistakes:
• Sign confusion of ΔT.
• Confusing direction: "heat absorbed by solution" vs "heat involved in reaction".

Correct approach:
• Total solution mass = 50 + 200 = 250 g = 0.25 kg.
• ΔT magnitude = 25 − 16 = 9°C.
• Q (magnitude) = 0.25 × 4200 × 9 = 9450 J = 9.45 kJ.
• Solution LOST 9.45 kJ → solution's temperature dropped.
• The reaction (KNO₃ dissolving) ABSORBED 9.45 kJ from the solution.
• Therefore reaction = endothermic.

Visual: "Reaction takes heat from solution → solution cools."

Lesson: Direction of energy flow = key. Solution's temperature change is the OPPOSITE direction of the reaction's heat sign.

----

Problem 4 (bonus) — Latent heat involved:

Q: How much heat to convert 100 g ice at 0°C to 100 g steam at 100°C?

4 stages:
(i) Melt ice: Q₁ = m × L_fusion = 0.1 × 334,000 = 33,400 J.
(ii) Heat water 0 → 100°C: Q₂ = 0.1 × 4200 × 100 = 42,000 J.
(iii) Boil water: Q₃ = m × L_vapor = 0.1 × 2,260,000 = 226,000 J.
(iv) Heat steam (if continuing past 100°C): skip here.

Total = 33,400 + 42,000 + 226,000 = 301,400 J = 301.4 kJ.

Observation: Vaporisation absorbs the most by far (~75% of total). Why steam burns are far worse than water burns.

Lesson: Latent heat (Q = mL) for phase changes, NOT Q = mcΔT. ΔT = 0 during phase change.

----

Summary of common calorimetry errors:
(1) Using mass of only one reactant instead of total mixed mass.
(2) Using water's c for non-water substance.
(3) Using cm³ as kg or g (always convert).
(4) ΔT sign confusion.
(5) Forgetting to convert per-mole when asked.
(6) Using sensible heat formula for phase change (or vice versa).
(7) Ignoring heat loss to surroundings (acceptable approximation in school exams).

7. Why specific heat of water is uniquely high — physical explanation. Climate + biological consequences if water had low specific heat instead. Energy aspect of climate change. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

H-bond network absorbs energy.
Climate without water buffer = extreme T.
Biology depends on water.
Climate change = increased atmospheric heat retention.

Why water's specific heat is uniquely high:

Molecular explanation:

Water (H₂O) molecules form extensive hydrogen bond network — each molecule attracts up to 4 neighbours via H-bonds.

When heat is added to liquid water:
• Translational motion energy stored (whole molecule speed).
• Rotational motion energy stored (molecule tumbling).
• Vibrational modes energy stored.
• H-bond breaking uses significant energy (~21 kJ/mol per H-bond).

Result: Much heat must be added before temperature rises significantly. c = 4200 J/kg/°C is 4× that of typical organic liquids + 10× metals.

Comparison values:
• Ethanol: ~2400 J/kg/°C
• Olive oil: ~2000 J/kg/°C
• Mercury: 140 J/kg/°C
• Iron: 450 J/kg/°C
• Aluminium: 900 J/kg/°C

Water is anomalously high among all liquids; only ammonia higher.

Additional anomalies:
• Latent heat of vaporisation: 2260 J/g (very high) — H-bonds completely broken in gas phase.
• Latent heat of fusion: 334 J/g — partial H-bond network broken.
• Maximum density at 4°C (not at freezing) — H-bond network optimisation.

----

Climate consequences IF water had low specific heat:

Imagine if water had c = 450 like iron (10× lower):

Oceans:
• Would heat up + cool down rapidly with day-night cycle + seasons.
• Coastal climates would have huge temperature swings.
• Storms more intense + frequent (temperature gradients steeper).
• Marine life faced with daily 20-40°C swings — most would be extinct.
• Ice ages might be triggered more easily.

Atmosphere:
• Water vapor wouldn't absorb much heat → climate buffer absent.
• Day-night T variation 50-70°C (like Mars desert).
• No moderating effect of water bodies.

Continental interiors:
Desert-like extremes already exist (Sahara, Gobi) but globally everywhere.

Earth would be inhospitable.

----

Biological consequences:

Body temperature regulation:
• 60% of human body = water. High c means body resists T change.
• Without it, fever/hypothermia easier to trigger.
• Sweating (latent heat) — only effective because of water's high L_vap.
• Without it, would need to drink + sweat 10× more for same cooling.

Cellular machinery:
• Enzymes work in narrow T range (35-40°C for humans).
• High T water swings would denature enzymes faster than evolution could keep up.
• Most biochemistry happens in aqueous solution — water's buffering essential.

Aquatic life:
• Lakes/oceans = stable thermal habitat.
• Coral reefs already stressed by small T rises (~2°C) — without water buffer, bleaching would be daily.
• Migration patterns, hibernation cycles all evolved around water's thermal stability.

Photosynthesis:
• Plants need water as reactant.
• Steady moderate temperatures support continuous photosynthesis.
• Without — boom-bust cycles dominate ecosystems.

----

Climate Change Energy Aspect:

Current global warming = increased heat retention in atmosphere + oceans.

Energy budget:
• Solar input: ~1361 W/m² at top of atmosphere.
• Earth radiates back ~393 W/m² average from surface.
• Greenhouse gases (CO₂, CH₄, N₂O, water vapor) absorb infrared from surface → re-emit downward → warming.

Anthropogenic forcing:
• CO₂ from fossil fuel combustion (exothermic) → atmospheric concentration up 50% since 1750.
• Methane from agriculture + leaks.
• Net imbalance ~+2.4 W/m² extra heat retained.
• Over a year, this is ~3×10²² J extra heat — equivalent to billions of nuclear bombs!

Where does it go?
• ~93% absorbed by oceans — water's high c makes oceans a massive heat sink. Without this, atmospheric warming would be 30× faster.
• ~3% melts ice (latent heat for phase change).
• ~3% warms atmosphere.
• ~1% warms land.

Oceans are buying us time via water's high specific heat. But consequences:
• Sea level rise (thermal expansion).
• Ocean acidification (CO₂ dissolved → carbonic acid).
• Coral bleaching.
• Disrupted currents (Gulf Stream slowdown).
• Marine ecosystem shifts.

Eventually:
If forcing continues, ocean buffering capacity saturates → atmospheric warming accelerates → tipping points (permafrost methane release, Amazon dieback, ice sheet collapse).

Solution:
• Reduce exothermic fossil fuel combustion → replace with endothermic (e.g., direct solar capture).
• Reforest (photosynthesis).
• Carbon capture (energy-intensive).
• Methane reduction (agriculture, industry).

Sri Lankan specifics:
• Coastal flooding risk (Colombo, Galle, Trincomalee).
• Monsoon disruption affects rice agriculture.
• Coral reef loss (Pasikuda, Mannar).
• Renewable energy push (solar farms Mannar, wind in Hambantota) = reduce combustion.

Final thought: Water's high specific heat is simultaneously the foundation of life + the reason we have time to address climate change. But that grace period is finite. Action required.

1. (அ) வெப்பநிலை (temperature) என்றால் என்ன? வெப்பத்திலிருந்து (heat) அது எவ்வாறு வேறுபடுகிறது? (3)
(ஆ) Celsius, Fahrenheit, Kelvin ஆகிய மூன்று அளவுகோல்களின் நிலையான புள்ளிகளை (fixed points) தருக. (3)
(இ) தனிமச் சுழி வெப்பநிலை (absolute zero) என்றால் என்ன? K ↔ °C மாற்றத்தைக் கூறி, 27°C-ஐ K-ஆகவும் 300 K-ஐ °C-ஆகவும் மாற்றுக. (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வெப்பநிலை = துகள்களின் சராசரி KE அளவீடு.
வெப்பம் = வெப்பநிலை வேறுபாட்டால் மாறும் ஆற்றல்.
Celsius 0/100, Fahrenheit 32/212, Kelvin 273/373.
Absolute zero = −273.15°C = 0 K.
K = °C+273. 27°C=300K; 300K=27°C.

(அ) வெப்பநிலை (Temperature): ஒரு பொருளை அமைக்கும் துகள்களின் சராசரி இயக்க ஆற்றலின் (mean kinetic energy) அளவீடு. பொருள் எவ்வளவு சூடாக/குளிராக உள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது. அலகு: Kelvin (K).
வெப்பம் (Heat): இரு பொருள்களுக்கிடையே உள்ள வெப்பநிலை வேறுபாட்டால் ஒன்றிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாறும் ஆற்றல். அலகு: Joule (J).
வேறுபாடு: வெப்பநிலை = ஒரு *பண்பு* (சராசரி KE); வெப்பம் = கடத்தப்படும் *ஆற்றல்*. வெப்பநிலை வேறுபாடு இருந்தால்தான் வெப்பம் பாயும்.

(ஆ) நிலையான புள்ளிகள் (Fixed points) — 1 atm அழுத்தத்தில்:
| அளவுகோல் | பனி உருகல் | நீர் கொதிநிலை | பகுதிகள் |
|---|---|---|---|
| Celsius | 0°C | 100°C | 100 |
| Fahrenheit | 32°F | 212°F | 180 |
| Kelvin | 273 K | 373 K | 100 |

(இ) தனிமச் சுழி வெப்பநிலை (Absolute zero): எந்தப் பொருளும் அடையக்கூடிய மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை. இதில் அனைத்துத் துகள்களின் இயக்க ஆற்றல் பூச்சியம். இதற்குக் கீழே வெப்பநிலையைக் குறைக்க முடியாது. இது −273.15°C = 0 K.
மாற்றம்: K = °C + 273; °C = K − 273. (Celsius–Kelvin இடைவெளி அளவில் சமம் — 1°C = 1 K.)
• 27°C = 27 + 273 = 300 K.
• 300 K = 300 − 273 = 27°C.

2. (அ) கண்ணாடி-இரச (glass-mercury) வெப்பநிலைமானியின் அமைப்பை விளக்கி, அதில் இரசம் (mercury) பயன்படுவதன் 3 நன்மைகளையும் 1 குறையையும் தருக. (5)
(ஆ) குறை வெப்பநிலை அளக்க கண்ணாடி-மதுசார (glass-alcohol/ethanol) வெப்பநிலைமானி ஏன் பொருத்தமானது? (3)
(இ) எண்ணிலக்க (digital) வெப்பநிலைமானி எவ்வாறு செயல்படுகிறது? (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Mercury thermometer: bulb + narrow tube; expansion rises.
Mercury: uniform expansion, good conductor, wide liquid range; toxic.
Ethanol m.p. −115°C → low temp; high uniform expansion; coloured.
Digital uses temperature-dependent resistance.

(அ) கண்ணாடி-இரச வெப்பநிலைமானி அமைப்பு: இரசம் நிரப்பப்பட்ட ஒரு குமிழி (bulb) ஒடுங்கிய கண்ணாடிக் குழாயுடன் இணைக்கப்படுகிறது. வெப்பநிலை உயரும்போது குமிழியில் உள்ள இரசம் விரிவடைந்து குழாயில் மேலேறும். இரச நிரலின் நீளத்திற்கேற்ப அளவுகோலில் வெப்பநிலையை வாசிக்கலாம். குழாயின் விட்டம் மிகச் சிறியதால் சிறு பருமன் விரிவடைதலும் தெளிவாகத் தெரியும் நீளமாகத் தெரியும்.
இரசத்தின் நன்மைகள்:
• பரந்த வீச்சில் சீரான விரிவடைதல் (uniform expansion).
• நல்ல வெப்பக் கடத்தி (good thermal conductor) — விரைவாக வெப்பநிலையை எய்தும்.
• பரந்த வீச்சில் (−39°C முதல் 357°C) திரவமாகவே இருக்கும்.
குறை: இரசம் நச்சுத்தன்மை (toxic) உடையது → பயன்பாடு குறைந்து வருகிறது.

(ஆ) மதுசார (ethanol) வெப்பநிலைமானி:
• Ethanol-ன் உருகுநிலை −115°C — மிகக் குறைவு. எனவே 0°C-க்கு மிகக் கீழான வெப்பநிலைகளிலும் திரவமாகவே இருந்து அளவிட உதவும் (மலையக குளிர் காலநிலை).
• ஏனைய திரவங்களைவிட அதிக விரிவடைதல்; அது வெப்பநிலையுடன் சீராக அதிகரிக்கிறது.
• தூய ethanol நிறமற்றது → நிரல் தெளிவாகத் தெரிய வண்ணப் பொருள் சேர்க்கப்படுகிறது.

(இ) எண்ணிலக்க (Digital) வெப்பநிலைமானி: விரிவடைதலுக்குப் பதிலாக, வெப்பநிலையைப் பொறுத்து மாறும் ஒரு மின் பண்பை — மின்தடை (resistance) — பயன்படுத்துகிறது. வெப்பநிலை மாறும்போது மின்தடை மாறுகிறது; அதை மின்னணுச் சுற்று வெப்பநிலையாக மாற்றி திரையில் நேரடியாகக் காட்டுகிறது.

3. (அ) வெப்பக் கொள்ளளவு (heat capacity, C) மற்றும் தன்வெப்பக் கொள்ளளவு (specific heat capacity, c) ஆகியவற்றை வரையறுத்து அலகுகளுடன் வேறுபடுத்துக. (3)
(ஆ) Q = mcθ சமன்பாட்டில் ஒவ்வொரு குறியீட்டையும் அலகுடன் விளக்குக. (2)
(இ) ஒரு செப்புக் கலனில் 1 kg நீர் உள்ளது. நீருடன் கூடிய கலனின் திணிவு 1.6 kg. நீரின் வெப்பநிலை 25°C. நீர் கொதிக்கும்வரை (100°C) சூடேற்றத் தேவையான மொத்த வெப்பத்தைக் கணக்கிடுக. (c நீர் = 4200, c செப்பு = 400 J kg⁻¹ K⁻¹) (5) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

C = whole object 1° rise; J K⁻¹.
c = unit mass 1° rise; J kg⁻¹ K⁻¹. C = mc.
Q=mcθ: Q J, m kg, c, θ.
Copper mass = 1.6−1.0 = 0.6 kg.
Q_vessel=0.6×400×75=18000; Q_water=1×4200×75=315000; total=333000 J.

(அ) வெப்பக் கொள்ளளவு (C): ஒரு *முழுப் பொருளின்* வெப்பநிலையை ஒரு அலகு (1 K) உயர்த்தத் தேவையான வெப்பம். அலகு J K⁻¹ (அ J °C⁻¹). திணிவையும் பொருளையும் சார்ந்தது.
தன்வெப்பக் கொள்ளளவு (c): ஒரு பொருளின் *ஒரலகு திணிவின்* வெப்பநிலையை ஒரு அலகு உயர்த்த/தாழ்த்த தேவையான வெப்பம். அலகு J kg⁻¹ K⁻¹. பொருளை மட்டுமே சார்ந்தது (திணிவைச் சாராது).
தொடர்பு: C = m × c.

(ஆ) Q = mcθ:
• Q = வெப்ப அளவு, அலகு Joule (J).
• m = திணிவு, அலகு kg.
• c = தன்வெப்பக் கொள்ளளவு, அலகு J kg⁻¹ K⁻¹.
• θ = வெப்பநிலை மாற்றம் (இறுதி − தொடக்கம்), அலகு K அல்லது °C. (அளவில் 1 K = 1°C.)

(இ) கணக்கீடு:
கலனும் நீரும் சேர்ந்து சூடாகின்றன → மொத்த வெப்பம் = கலன் உறிஞ்சும் வெப்பம் + நீர் உறிஞ்சும் வெப்பம்.
வெப்பநிலை மாற்றம் θ = 100 − 25 = 75 K.
செப்புக் கலனின் திணிவு = மொத்தம் − நீர் = 1.6 − 1.0 = 0.6 kg.
கலன் உறிஞ்சும் வெப்பம் = mcθ = 0.6 × 400 × 75 = 18 000 J.
நீர் உறிஞ்சும் வெப்பம் = mcθ = 1 × 4200 × 75 = 315 000 J.
மொத்த வெப்பம் = 18 000 + 315 000 = 333 000 J.

4. (அ) நிலைமாற்றம் (change of state) என்றால் என்ன? உருகுநிலை, உறைநிலை, கொதிநிலை ஆகியவற்றை வரையறுக்க. (4)
(ஆ) மறை வெப்பம் (latent heat) என்றால் என்ன? நிலைமாற்றத்தின்போது வெப்பநிலை ஏன் மாறாமல் இருக்கிறது? (3)
(இ) உருகலின் தன்மறை வெப்பம் (specific latent heat of fusion) மற்றும் ஆவியாதலின் தன்மறை வெப்பம் (specific latent heat of vaporization) ஆகியவற்றை வரையறுத்து, நீர்/பனிக்கான மதிப்புகளைத் தருக. (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Change of state = solid/liquid/gas inter-conversion.
Melting pt = solid→liquid; freezing pt = liquid→solid; boiling pt = liquid→vapour.
Latent heat = absorbed/released in change of state, no temp change.
Heat breaks intermolecular bonds, not raise KE.
L_fusion ice 3.36×10⁵; L_vap water 2.26×10⁶ J kg⁻¹.

(அ) நிலைமாற்றம் (Change of state): ஒரு பொருள் திடம், திரவம், வாயு ஆகிய ஒரு நிலையிலிருந்து மற்றொரு நிலைக்கு மாறுதல். (உரு: உருகுதல், கொதித்தல், குளிர்தல், திண்மமாதல்.)
• உருகுநிலை (Melting point): சூடேற்றப்படும் திடப் பொருள் திரவ நிலைக்கு மாறும் வெப்பநிலை.
• உறைநிலை (Freezing point): குளிர்விக்கப்படும் திரவம் திட நிலைக்கு மாறும் வெப்பநிலை. (ஒரே பொருளுக்கு உருகுநிலை = உறைநிலை.)
• கொதிநிலை (Boiling point): திரவம் முழுவதிலும் குமிழிகள் தோன்றி வாயுவாக மாறத் தொடங்கும் வெப்பநிலை. (இவை அழுத்தத்தைச் சார்ந்தவை; வழக்கமாக 1 atm-ல் தரப்படும்.)

(ஆ) மறை வெப்பம் (Latent heat): நிலைமாற்றத்தின்போது வெப்பநிலையை மாற்றாமல் ஒரு பொருளால் உறிஞ்சப்படும் அல்லது வெளியிடப்படும் வெப்பம்.
வெப்பநிலை ஏன் மாறவில்லை? நிலைமாற்றப் புள்ளியில் தரப்படும் வெப்பம் முழுவதும் மூலக்கூறுகளுக்கிடையே உள்ள ஈர்ப்பு விசைகளை (intermolecular forces) எதிர்த்து வேலை செய்யவும், பிணைப்புகளை உடைக்கவும் செலவிடப்படுகிறது. அது துகள்களின் இயக்க ஆற்றலை (KE) உயர்த்தாது — எனவே வெப்பநிலை மாறாது. நிலைமாற்றம் முழுவதும் முடிந்த பின்னரே வெப்பநிலை மீண்டும் உயரும்.

(இ) உருகலின் தன்மறை வெப்பம் (Specific latent heat of fusion): உருகுநிலையில் உள்ள ஒரு திடப் பொருளின் ஒரலகு திணிவை அதே வெப்பநிலையில் திரவமாக மாற்ற தேவையான வெப்பம். பனி: 1 kg பனியை (0°C) → நீராக (0°C) மாற்ற 3.36 × 10⁵ J.
ஆவியாதலின் தன்மறை வெப்பம் (Specific latent heat of vaporization): கொதிநிலையில் உள்ள ஒரலகு திணிவு திரவத்தை அதே வெப்பநிலையில் வாயுவாக மாற்ற தேவையான வெப்பம். நீர்: 1 kg நீரை (100°C) → நீராவியாக (100°C) மாற்ற 2.26 × 10⁶ J. (அலகு J kg⁻¹.)

5. வெப்ப விரிவடைதல் (thermal expansion) — (அ) திடம், திரவம், வாயு மூன்றிலும் விரிவடைதலை விளக்கும் தலா ஒரு செயல்பாட்டை (activity) குறிப்பிடுக. (3)
(ஆ) திடப் பொருள்களின் விரிவடைதலின் 4 நடைமுறை பயன்பாடுகளை விளக்குக. (4)
(இ) இருஉலோகப் பட்டை (bimetallic strip) அமைப்பையும் அது மின் இஸ்திரிப் பெட்டியில் வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்தும் விதத்தையும் விளக்குக. (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Solid: iron ball + ring. Liquid: coloured water in test tube. Gas: balloon on bottle.
Cart wheel iron rim, railway gaps, loose cables, bottle lids heated.
Bimetallic = 2 metals unequal expansion, bend on heating → thermostat.

(அ) மூன்று நிலைகளிலும் விரிவடைதல்:
• திடம்: ஒரு வளையத்தின் வழியே சரியாகச் செல்லும் இரும்புக் கோளத்தை எடுத்து, சூடேற்றினால் அது விரிவடைந்து வளையத்தின் வழியே செல்லாது; குளிர்ந்த பின் மீண்டும் செல்லும்.
• திரவம்: வண்ண நீர் நிரப்பிய சோதனைக் குழாயை வெந்நீரில் வைத்தால் — முதலில் குழாய் விரிந்து நீர்மட்டம் சற்றுக் கீழிறங்கி, பின் திரவம் விரிவடைந்து நீர்மட்டம் மேலேறும்.
• வாயு: பலூன் பொருத்திய காலி பிளாஸ்டிக் புட்டியை வெந்நீரில் வைத்தால், உள்ளே உள்ள காற்று விரிவடைந்து பலூன் ஊதிக்கொள்ளும்.

(ஆ) திட விரிவடைதலின் பயன்பாடுகள்:
• வண்டிச் சக்கரத்தின் இரும்பு வளையம்: வளையத்தின் விட்டத்தை சக்கரத்தைவிடச் சற்றுச் சிறிதாக்கி, சூடேற்றி விரிவடையச் செய்து சக்கரத்தைப் பொருத்துவர்; குளிர்ந்த பின் சுருங்கி இறுக்கமாகப் பிடிக்கும்.
• இரயில் தண்டவாளங்கள்: இரு தண்டவாளங்களுக்கிடையே சிறு இடைவெளி → வெப்பநிலை உயரும்போது விரிவடைய இடம் → சிதைவைத் தடுக்கும்.
• தொலைபேசி/மின் கம்பிகள்: கம்பங்களுக்கிடையே தளர்வாகப் பொருத்தப்படும் → குளிரில் சுருங்கும்போது அறுபடாது.
• புட்டி மூடிகள்: இறுக்கமான உலோக மூடியைச் சூடேற்றினால் (உலோகம் கண்ணாடியைவிட அதிகம் விரியும்) தளர்ந்து எளிதாகத் திறக்கும்.

(இ) இருஉலோகப் பட்டை (Bimetallic strip): வேறுபட்ட விரிவடைதல் கொண்ட இரு உலோகப் பட்டைகள் ஒன்றாக இறுக்கமாக இணைக்கப்பட்டவை. ஒரு முனை நிலையாகப் பொருத்தப்படும்; மறு முனை சுதந்திரம். சூடாகும்போது ஒரு உலோகம் மற்றதைவிட அதிகம் விரிவடைகிறது → பட்டை வளைகிறது.
மின் இஸ்திரியில்: பட்டை மின்சுற்றுடன் இணைக்கப்படுகிறது. வெப்பநிலை அதிகமாகும்போது பட்டை வளைந்து மின்தொடர்பைத் துண்டிக்கிறது (heater off); குளிர்ந்ததும் மீண்டும் தொடர்பு (heater on). இவ்வாறு வெப்பநிலை தானியங்கியாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது (thermostat).

6. வெப்பக் கடத்தலின் (heat transfer) மூன்று முறைகளையும் — கடத்தல் (conduction), வெப்பச்சலனம் (convection), கதிர்வீச்சு (radiation) — ஒவ்வொன்றின் கருத்துரு, நிகழும் பொருள், ஓர் உதாரணம் உட்பட விரிவாக ஒப்பிட்டு விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Conduction: particle-to-particle, solids; free electrons in metals.
Convection: density change, liquids/gases, currents rise.
Radiation: EM waves, no medium needed, sun → earth.
Examples: metal spoon, boiling water, sun warmth.

(1) கடத்தல் (Conduction):
கருத்துரு: துகள்கள் ஒன்றன்பின் ஒன்றாக அதிர்ந்து, மோதல்கள் வழியாக இயக்க ஆற்றலை அடுத்த துகளுக்குக் கடத்துவதன் மூலம் வெப்பம் முன்னோக்கிப் பாய்தல். துகள்கள் இடம் மாறுவதில்லை.
நிகழும் பொருள்: முதன்மையாகத் திடப் பொருள்களில். உலோகங்களில் அணு அதிர்வுகளுடன் சுதந்திர இலத்திரன்களும் (free electrons) ஆற்றலைக் கடத்துவதால் அவை நல்ல கடத்திகள்.
உதாரணம்: சூடான தேநீரில் வைத்த உலோகக் கரண்டியின் மறுமுனை சூடாதல்; சமையற் கலனின் அடியிலிருந்து உள்ளே வெப்பம் பரவுதல்.
கடத்திகள்: வெள்ளி, செம்பு, இரும்பு, அலுமினியம். காப்பான்கள்: மரம், பிளாஸ்டிக், கம்பளி, ஆஸ்பெஸ்டாஸ், காற்று.

(2) வெப்பச்சலனம் (Convection):
கருத்துரு: திரவம்/வாயு சூடாகும்போது விரிவடைந்து அடர்த்தி குறைந்து மேலெழும்பும்; குளிர்ந்த அடர்த்தியான பகுதி கீழிறங்கி இடத்தை நிரப்பும். இந்த வெப்பச்சலன ஓட்டங்கள் (convection currents) வழியே வெப்பம் பரவும்.
நிகழும் பொருள்: திரவங்களும் வாயுக்களும் மட்டுமே (துகள்கள் இடம் மாற வேண்டும்).
உதாரணம்: கலனில் நீர் கொதித்தல்; கடல் தென்றல்/நில தென்றல்; அறையில் சூடான காற்று மேலெழும்புதல். மூழ்கு வெப்பக்கம்பியை அடியில் வைத்தால் முழு நீரும் சூடாகும்.

(3) கதிர்வீச்சு (Radiation):
கருத்துரு: சூடான பொருளிலிருந்து மின்காந்த அலைகளாக (electromagnetic waves) வெப்பம் பரவுதல்.
நிகழும் பொருள்: பருப்பொருள் ஊடகம் தேவையில்லை — வெற்றிடத்திலும் பாயும்.
உதாரணம்: சூரிய வெப்பம் ~150 மில்லியன் km வெற்றிடத்தைக் கடந்து பூமியை அடைதல்; நெருப்பின் அருகே நிற்கும்போது உணரும் வெப்பம்.
உறிஞ்சல்/எதிரொளிப்பு: கருமை + சொரசொரப்பு → அதிக உறிஞ்சல்; வெண்மை + மினுமினுப்பு → அதிக எதிரொளிப்பு. (வெண்ணுடை குளிர்ச்சி; கருப்புச் சமையற்கலன் வேகமாகச் சூடாகும்; வெப்பக் குடுவையின் வெள்ளிப்பூச்சு கதிர்வீச்சை எதிரொளிக்கும்.)

ஒப்பீட்டு அட்டவணை:
| முறை | ஊடகம் | நிகழும் பொருள் | கடத்தும் விதம் |
|---|---|---|---|
| Conduction | தேவை | திடம் (முதன்மை) | துகள் அதிர்வு + free electrons |
| Convection | தேவை | திரவம், வாயு | துகள் இடப்பெயர்ச்சி (currents) |
| Radiation | தேவையில்லை | அனைத்தும்/வெற்றிடம் | மின்காந்த அலைகள் |

7. (அ) கடல் தென்றல் (sea breeze) மற்றும் நில தென்றல் (land breeze) எவ்வாறு உருவாகின்றன என்பதை நீர் மற்றும் நிலத்தின் தன்வெப்பக் கொள்ளளவு (specific heat capacity) வேறுபாட்டுடன் விளக்குக. (6)
(ஆ) வெப்பக் குடுவை (thermos flask) வெப்ப இழப்பை எவ்வாறு தடுக்கிறது — மூன்று கடத்தல் முறைகளையும் கருத்திற்கொண்டு விளக்குக. (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Land low c → heats/cools fast; sea high c → slow.
Day: land hot → air rises → sea→land = sea breeze.
Night: land cools fast, sea warm → land→sea = land breeze.
Thermos: vacuum stops conduction/convection; silver reflects radiation; stopper stops convection.

(அ) கடல்/நில தென்றலின் அடிப்படை: நிலத்தின் தன்வெப்பக் கொள்ளளவு (c) கடல் நீரின் c-ஐ விடக் குறைவு. எனவே நிலம் வேகமாகச் சூடாகும், வேகமாகக் குளிரும்; கடல் மெதுவாகச் சூடாகும், மெதுவாகக் குளிரும்.
கடல் தென்றல் (Sea breeze) — பகலில்: சூரிய வெப்பத்தால் நிலம் கடலைவிட விரைவாகச் சூடாகிறது. நிலத்தருகே உள்ள காற்று சூடாகி அடர்த்தி குறைந்து மேலெழும்புகிறது → நிலத்தருகே குறை அழுத்தம். இந்தக் குறையை நிரப்ப கடலிலிருந்து நிலத்தை நோக்கி குளிர்ந்த காற்று வீசுகிறது = கடல் தென்றல்.
நில தென்றல் (Land breeze) — இரவில்: இரவில் நிலமும் கடலும் குளிர்கின்றன; ஆனால் நிலம் வேகமாகக் குளிர்கிறது, கடல் சூடாகவே இருக்கிறது. கடல் மேற்பரப்பருகே உள்ள வெதுவெதுப்பான காற்று மேலெழும்பி, கடலின்மேல் குறை அழுத்தம் உருவாகிறது → நிலத்திலிருந்து கடலை நோக்கி காற்று வீசுகிறது = நில தென்றல்.
(இரண்டும் வெப்பச்சலனத்தின் — convection — பெரிய அளவிலான எடுத்துக்காட்டுகள்.)

(ஆ) வெப்பக் குடுவை (Thermos flask) — வெப்ப இழப்பைத் தடுத்தல்:
• கடத்தல் + வெப்பச்சலனம் (conduction + convection): இரட்டைச் சுவருக்கிடையே உள்ள வெற்றிடம் (vacuum) — துகள்கள் இல்லாததால் வெப்பத்தைக் கடத்தவோ சலனம் செய்யவோ முடியாது.
• கதிர்வீச்சு (radiation): உள் சுவர்களில் வெள்ளிப்பூச்சு — மினுமினுப்பான மேற்பரப்பு வெப்பக் கதிர்வீச்சை எதிரொளித்து உள்ளே வைத்திருக்கும் (அ வெளியே இழக்கவிடாது).
• மூடி (stopper): மேல்பகுதி காப்பான் மூடியால் அடைக்கப்பட்டு convection மூலம் ஏற்படும் வெப்ப இழப்பைத் தடுக்கிறது.
இவ்வாறு மூன்று கடத்தல் முறைகளும் தடுக்கப்படுவதால் சூடான/குளிர்ந்த உள்ளடக்கம் நீண்ட நேரம் அதே வெப்பநிலையில் இருக்கும்.

1. (அ) மின்வலு (electrical power) என்றால் என்ன? அதன் சமன்பாட்டை எழுதுக. (3)
(ஆ) P = VI-லிருந்து P = I²R மற்றும் P = V²/R எவ்வாறு பெறப்படுகின்றன என்பதைக் காட்டுக. (3)
(இ) 230 V-ல் இயங்கும் 2000 W அடுப்பு இழுக்கும் மின்னோட்டத்தைக் கணக்கிடுக. (4) (10 புள்ளி)

2. (அ) மின்சக்தி E-ன் சமன்பாடுகளை (E = Pt = VIt) எழுதி, அவற்றின் அலகுகளைக் குறிப்பிடுக. (3)
(ஆ) 50 W முன்விளக்கு 1½ மணிநேரம் இயங்கினால் நுகரப்படும் சக்தியைக் கணக்கிடுக. (3)
(இ) 6 V, 0.6 A மிதிவண்டி விளக்கு 5 நிமிடம் எரிந்தால் நுகரப்படும் சக்தியைக் கணக்கிடுக. (4) (10 புள்ளி)

3. (அ) வினைத்திறன் (efficiency) என்றால் என்ன? வழங்கிய சக்தியில் 40% வெப்பமாக இழந்தால் வினைத்திறன் எவ்வளவு? (3)
(ஆ) இழைமப் பந்து, ஒளிர்வுக் குழாய், CFL, LED ஆகியவற்றின் வலுவையும் வாழ்நாளையும் ஒப்பிட்டு, எது சிறந்தது எனக் காரணத்துடன் தருக. (4)
(இ) வீட்டில் மின்சக்தி சேமிக்கும் மூன்று வழிகளைத் தருக. (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வினைத்திறன் = பயனுள்ள/வழங்கிய ×100.
40% இழந்தால் 60%.
LED 6-8W, 50000h சிறந்தது; விலை அதிகம்.
அயன் ஒன்றாக, விளக்கு அணைத்தல், LED.

(அ) வினைத்திறன் (Efficiency): வழங்கப்பட்ட சக்தியில் எதிர்பார்த்த நோக்கத்திற்குப் பயன்படும் சதவீதம்.
வினைத்திறன் = (பயனுள்ள சக்தி / வழங்கிய சக்தி) × 100%.
40% வெப்பமாக இழந்தால், மீதி 60% பயன்படும் → வினைத்திறன் = 60%.

(ஆ) விளக்குகளின் ஒப்பீடு:
| ஒளி மூலம் | வலு | வாழ்நாள் |
|---|---|---|
| இழைமப் பந்து | 60 W | 1200 h |
| ஒளிர்வுக் குழாய் | 22 W | 3000 h |
| CFL | 11~13 W | 8000 h |
| LED | 6~8 W | 50 000 h |
ஒரே வெளிச்சத்திற்கு LED மிகக் குறைந்த வலுவை நுகர்ந்து மிக நீண்ட வாழ்நாளைக் கொண்டிருப்பதால் சிறந்தது. எனினும், அதன் ஆரம்ப விலை அதிகம் என்பதால் இலங்கையில் பயன்பாடு வரம்புறுத்தப்பட்டுள்ளது.

(இ) சக்தி சேமிக்கும் வழிகள்:
• வாரத்தின் ஆடைகளை ஒரே நேரத்தில் அயன் செய்தல் (மீண்டும் சூடாக்கும் சக்தி சேமிப்பு).
• தேவையற்ற அனைத்து விளக்குகளையும் அணைத்தல்.
• CFL / LED போன்ற வினைத்திறன் மிக்க விளக்குகளைப் பயன்படுத்துதல்.
• கூரை விசிறிக்குப் பதில் மேசை விசிறி, LCD/LED தொலைக்காட்சி பயன்படுத்துதல்.

4. வீட்டு மின் சுற்றில் மின்சாரம் தேசிய வலையமைப்பிலிருந்து வீட்டை எவ்வாறு சென்றடைகின்றது என்பதை step-up transformer முதல் 230 V வரை விளக்குக. வீட்டுக்கு வழங்கப்படும் மின்னழுத்தம், அலைவெண் மற்றும் இரு கம்பிகளையும் குறிப்பிடுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மின் நிலையம் → 132/220 kV step-up.
துணை மையம் → 33/11 kV.
வீட்டுக்கு 230 V, 50 Hz AC.
live + neutral இரு கம்பிகள்.

தேசிய வலையமைப்பிலிருந்து வீட்டுக்கு மின்சார பயணம்:

படி 1 — உருவாக்கம் + உயர்த்தல்: மின் நிலையங்களில் உருவாக்கப்படும் மின்சக்தி, கடத்தலின்போது சக்தி இழப்பைக் குறைக்க உயர்த்தும் மின்மாற்றியால் (step-up transformer) 132 kV அல்லது 220 kV போன்ற உயர் மின்னழுத்தங்களாக உயர்த்தப்பட்டு நாடு முழுவதும் கடத்தப்படுகின்றது.

படி 2 — விநியோக துணை மையம்: இந்த உயர் மின்னழுத்தங்கள் துணை மையங்களில் 33 kV அல்லது 11 kV ஆகக் குறைக்கப்படுகின்றன.

படி 3 — வீட்டுக்கு: இறுதியில் குறைக்கும் மின்மாற்றியால் வீடுகளுக்கு வழங்கும் முன் 230 V ஆகக் குறைக்கப்படுகின்றது.

வீட்டு மின்சாரத்தின் பண்புகள்:
• மின்னழுத்தம்: 230 V.
• அலைவெண்: 50 Hz.
• வகை: மாறுதிசை மின்னோட்டம் (alternating current, AC).

இரு கம்பிகள்: வழங்கல் கேபிளில் உயிர்க் கம்பி (live) + நடுநிலைக் கம்பி (neutral) ஆகிய இரு கம்பிகள் உள்ளன. இவற்றின் வழியாக வரும் மின்னோட்டம் வீட்டுச் சாதனங்களுக்கு உள்சுற்று வழியாக வழங்கப்படுகின்றது. (தரைக் கம்பி தனியாக வழங்கப்படுகின்றது.)

5. வீட்டு மின் சுற்றின் முக்கியக் கூறுகளை — மிகைச் சுமை மின் தடைப்பி, மின் மானி, தனிமைப்படுத்தி, RCCB, விநியோகப் பெட்டி, MCB — ஒவ்வொன்றின் செயல்பாடு + மின்னோட்ட மதிப்போடு விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Overload 40A, live மட்டும்.
Meter — kWh, சபை சொத்து.
Isolator 30A, dual pole.
RCCB — மின் அதிர்ச்சி பாதுகாப்பு, 35mA.
MCB — விளக்கு 6A, பிளக் 13A, live-ல்.

வீட்டு மின் சுற்றின் கூறுகள்:

(1) மிகைச் சுமை மின் தடைப்பி (Overload circuit breaker / Service fuse): வீட்டுக்குள் நுழையும் மின்சாரம் முதலில் இதன் வழியாகச் செல்கின்றது. சுமார் 40 A வரை அனுமதிக்கின்றது; அதிகமானால் உயிர்க் கம்பியை மட்டும் துண்டிக்கின்றது. பழைய வீடுகளில் ஈயம்+வெள்ளீயக் கம்பி கொண்ட இணைப்பு உருகி.

(2) மின் மானி (Electricity meter): நுகர்வை கிலோவாட் மணியில் (kWh) பதிவு செய்கின்றது. இதுவும் மிகைச் சுமை தடைப்பியும் மின்சார சபைக்குச் சொந்தம்.

(3) தனிமைப்படுத்தி (Isolator / Main switch): 30 A வரை அனுமதிக்கின்றது; live + neutral இரண்டையும் துண்டிக்கும் இரட்டை முனை சுவிட்ச். பழுதுபார்க்கும்போது முழுச் சுற்றையும் இதனால் துண்டிக்கலாம்.

(4) RCCB (எஞ்சு மின்னோட்ட தடைப்பி / Trip switch): குடியிருப்போரை மின் அதிர்ச்சியிலிருந்து காக்கின்றது. மின்காந்தத் தூண்டலால் செயல்படும்; ~35 mA தரைக்குக் கசிந்தாலோ ~30 A குறுஞ்சுற்று ஏற்பட்டாலோ தானாக அணைகின்றது. லீவரை மேலே உயர்த்தினால் ON.

(5) விநியோகப் பெட்டி (Distribution box): மின்சாரத்தை விளக்குச் சுற்றுகள் (6 A) + பிளக் சுற்றுகள் (13 A) ஆக விநியோகிக்கின்றது.

(6) MCB (நுண் மின் தடைப்பி): ஒவ்வொரு உள்சுற்றுக்கும் இணைக்கப்படுகின்றது. வரம்பு மீறினால் அந்தச் சுற்று மட்டும் துண்டிக்கின்றது. விளக்குக்கு 6 A, பிளக்குக்கு 13 A. எப்போதும் உயிர்க் கம்பியில் இணைக்கப்பட வேண்டும். அதிக மின்னோட்டம் + குறுஞ்சுற்றால் ஏற்படும் தீயிலிருந்து மட்டுமே காக்கின்றது — மின் அதிர்ச்சியிலிருந்து அல்ல.

6. (அ) புவியிணைப்பு (earthing) எவ்வாறு உயிர்க் கம்பியையும் நடுநிலைக் கம்பியையும் உருவாக்குகின்றது என்பதை விளக்குக. (4)
(ஆ) மின் அதிர்ச்சி என்றால் என்ன? 50 mA, 100 mA-ன் விளைவுகள். (3)
(இ) வீட்டு மின் சுற்றில் கடைப்பிடிக்க வேண்டிய மூன்று பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகளைத் தருக. (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

ஒரு கம்பி earthed → zero potential → neutral.
மற்றொன்று 230V → live.
shock = உடல் வழி மின்னோட்டம்; 50mA major, 100mA மரணம்.
ரப்பர் செருப்பு, ஈரக் கையால் தொடாமை, மின்னல் நேரம் கழற்றுதல்.

(அ) புவியிணைப்பு + live/neutral உருவாக்கம்:
வீட்டுக்கு மின்சாரம் வழங்கும் இரு கேபிள்களில் ஒன்று குறைக்கும் மின்மாற்றிக்கு அருகில் புவியிணைப்பு (earthed) செய்யப்படுகின்றது. பூமி பூஜ்ஜிய மின்னழுத்தத்தில் இருப்பதால், இந்த earthed கம்பியும் பூஜ்ஜிய மின்னழுத்தம் (zero potential) பெறுகின்றது — இதுவே நடுநிலைக் கம்பி (neutral). மற்றைய கம்பிக்கும் பூமிக்கும் இடையே 230 V மின்னழுத்த வேறுபாடு ஏற்படுகின்றது — இதுவே உயிர்க் கம்பி (live). நடுநிலைக் கம்பியைத் தரையிலிருந்து தொட்டால் மின்னழுத்த வேறுபாடு ஏற்படாது; உயிர்க் கம்பியைத் தொட்டால் 230 V மின் அதிர்ச்சி.

(ஆ) மின் அதிர்ச்சி (Electric shock): உடல் வழியாக மின்னோட்டம் பாய்வதால் உடலுக்கு ஏற்படும் சேதம்.
• 50 mA — பெரும் மின் அதிர்ச்சி (major shock).
• 100 mA — மரணத்தை ஏற்படுத்தக்கூடியது.
இந்த ஆபத்தினாலேயே RCCB அவசியம்.

(இ) பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள்:
• அயன் செய்யும்போது அடியில் ரப்பர் செருப்பு / ரப்பர் விரிப்பு பயன்படுத்துதல்.
• நனைந்த உடல் / நனைந்த கையால் சுவிட்சைத் தொடாமை.
• பலத்த மின்னல் நேரத்தில் வானொலி/தொலைக்காட்சியைப் பிளக்கிலிருந்து கழற்றுதல்.
• பல்பு மாற்றுதலை மிகைச் சுமை தடைப்பியை அணைத்தபின்னரே செய்தல்.
• RCCB சோதனை பொத்தானை அவ்வப்போது அழுத்திச் சரிபார்த்தல்.

7. (அ) ஒரு கிலோவாட் மணி (1 kWh) என்றால் என்ன? அதை யூலில் கணக்கிட்டுக் காட்டுக. (3)
(ஆ) தினமும் 100 W × 4 விளக்குகள் 3 மணிநேரமும், 60 W × 5 விளக்குகள் 4 மணிநேரமும் எரிந்தால், ஒரு மாதத்தில் (30 நாள்) நுகரப்படும் அலகுகளைக் கணக்கிடுக. (4)
(இ) முதல் 60 அலகு Rs. 7.50, அடுத்த அலகுகள் Rs. 10.00 எனில், 75 அலகு வீட்டின் பில் என்ன? (3) (10 புள்ளி)

1. (அ) கடத்தி, காவலி, அரைக்கடத்தி — மூன்றையும் மின் காவிகள் அடிப்படையில் வேறுபடுத்துக. (3)
(ஆ) ஒரு அரைக்கடத்தியில் "துளை" (hole) எவ்வாறு உருவாகி மின்னோட்டத்திற்குப் பங்களிக்கின்றது? (3)
(இ) n-வகை + p-வகை அரைக்கடத்திகள் எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகின்றன, donor/acceptor அணுக்களுடன் விளக்குக. (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

கடத்தி: சுதந்திர இலத்திரன்கள்; காவலி: காவி இல்லை; அரைக்கடத்தி: இலத்திரன் + துளை.
பிணைப்பு உடைய இலத்திரன் வெளியேறி துளை உருவாகும்; துளை = நேர்மின் காவி.
அண்டை இலத்திரன் துளைக்குள் தாவ துளை நகர்கின்றது.
n-வகை: Group V (P) மாசூட்டல் → சுதந்திர இலத்திரன் → donor.
p-வகை: Group III (B) மாசூட்டல் → துளை → acceptor.
மாசூட்டப்பட்டவை = extrinsic semiconductors.

(அ) மூன்று வகைப் பொருள்கள்:
• கடத்தி (conductor): தாமிரம், அலுமினியம் — வெளிக் கூட்டில் இறுக்கமாகப் பிணைக்கப்படாத சுதந்திர இலத்திரன்கள் நிறைய; நல்ல கடத்துதிறன்.
• காவலி (insulator): கண்ணாடி, பிளாஸ்டிக் — வலிமையான சகப்பிணைப்புகள்; சுதந்திரமாக நகரும் காவிகள் மிகக் குறைவு.
• அரைக்கடத்தி (semiconductor): Si, Ge — இடைப்பட்ட கடத்துதிறன்; இலத்திரன்கள் + துளைகள் இரண்டும் காவிகள்.

(ஆ) துளை உருவாதல்:
0 K-இல் Si படிகத்தின் அனைத்துப் பிணைப்புகளும் முழுமையானவை. வெப்பநிலை உயரும்போது வெப்ப ஆற்றலால் சில பிணைப்புகள் உடைந்து இலத்திரன்கள் விடுவிக்கப்படுகின்றன. இலத்திரன் வெளியேறிய இடத்தில் ஒரு இலத்திரன் பற்றாக்குறை — இதுவே துளை. அணுக்கருவின் புரோத்தான்கள் நடுநிலையாக்கப்படாததால் துளை ஒரு நேர்மின்னேற்றத்திற்குச் சமம்.
கடத்துதல்: அண்டை அணுவில் உள்ள இலத்திரன் துளைக்குள் தாவும்போது துளையின் இடம் மாறுகின்றது. இவ்வாறு துளைகள் படிகத்தில் நகர்ந்து நேர்மின் காவிகளாக மின்னோட்டத்தைக் கடத்துகின்றன.

(இ) extrinsic semiconductors (மாசூட்டப்பட்டவை):
n-வகை: தூய Si-உடன் Group V (P, As, Sb) சிறிதளவு மாசூட்டப்படுகின்றது. P அணுவின் ஐந்து வெளிக் கூட்டு இலத்திரன்களில் நான்கு பிணைப்புக்குப் பயன்படும்; ஐந்தாவது சுதந்திர இலத்திரன் காவியாகச் சேர்க்கப்படுவதால் negative type. இலத்திரன்களைத் தானமாகத் தருவதால் donor அணுக்கள்.
p-வகை: தூய Si-உடன் Group III (B, Al, Ga, In) மாசூட்டப்படுகின்றது. B-இன் மூன்றே இலத்திரன்களால் நான்கு பிணைப்பு உருவாக ஒரு பற்றாக்குறை → துளை → positive type. இலத்திரன்களை ஏற்கும் துளைகளை உருவாக்குவதால் acceptor அணுக்கள்.
⚠ p-வகையில் துளைகள் பெரும்பான்மை, இலத்திரன்கள் சிறுபான்மை; n-வகையில் நேர்மாறு.

2. (அ) p-n சந்தி (junction) எவ்வாறு உருவாகி, நீங்கல் பகுதி (depletion region) + அழுத்தத் தடை (potential barrier) எவ்வாறு ஏற்படுகின்றன? (4)
(ஆ) Si + Ge சந்திகளின் அழுத்தத் தடை மதிப்புகளைத் தருக. (2)
(இ) நேர் சார்பு + எதிர் சார்பு (forward/reverse bias) — இரண்டிலும் நீங்கல் பகுதி + மின்னோட்டம் எவ்வாறு மாறும் என்பதை விளக்குக. (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

p பக்கம் + n பக்கம் ஒரே படிகத்தில்.
இலத்திரன்/துளை பரவி மீள்இணைந்து காவியற்ற நீங்கல் பகுதி.
மின்னழுத்த வேறுபாடு = அழுத்தத் தடை.
Si ≈ 0.7 V; Ge ≈ 0.3 V.
நேர் சார்பு: நீங்கல் சுருங்கும், மின்னோட்டம் பாயும்.
எதிர் சார்பு: நீங்கல் அகலமடையும், மின்னோட்டம் பாயாது.

(அ) p-n சந்தி உருவாதல்:
ஒரு Si படிகத்தின் ஒரு பக்கத்தை Group III-ஆல் p-வகையாகவும், மறுபக்கத்தை Group V-ஆல் n-வகையாகவும் ஆக்கினால் நடுவில் p-n சந்தி உருவாகின்றது.
சந்தி உருவான உடனே — n-பகுதி சுதந்திர இலத்திரன்கள் p-பக்கம் நோக்கியும், p-பகுதி துளைகள் n-பக்கம் நோக்கியும் பரவி (diffuse) மீள்இணைகின்றன. இதனால் சந்திக்கருகே காவிகள் இல்லாத நீங்கல் பகுதி (depletion region) உருவாகின்றது.
அழுத்தத் தடை: நீங்கல் பகுதியின் p-பக்கம் எதிர்மின்னேற்றமும், n-பக்கம் நேர்மின்னேற்றமும் பெற்று ஒரு மின்னழுத்த வேறுபாடு உருவாகின்றது. இது மேலும் காவிகள் கடப்பதைத் தடுப்பதால் அழுத்தத் தடை (potential barrier) எனப்படும்.

(ஆ) மதிப்புகள்: Si சந்தி ≈ 0.7 V; Ge சந்தி ≈ 0.3 V.

(இ) சார்பூட்டல்:
நேர் சார்பு (Forward bias): நேர்-முனை → p; எதிர்-முனை → n. p-துளைகளும் n-இலத்திரன்களும் சந்தி நோக்கித் தள்ளப்பட்டு நீங்கல் பகுதி சுருங்கும். பிரயோகித்த மின்னழுத்தம் அழுத்தத் தடையை (Si > 0.7 V) தாண்டினால் கணிசமான மின்னோட்டம் பாயும்.
எதிர் சார்பு (Reverse bias): எதிர்-முனை → p; நேர்-முனை → n. இலத்திரன்கள் நேர்-முனைக்கும், துளைகள் எதிர்-முனைக்கும் ஈர்க்கப்பட்டு நீங்கல் பகுதி அகலமடையும். சந்தி ஊடாக மின்னோட்டம் பாயாது.

⚠ எச்சரிக்கை: நேர் சார்பிலும் கூட பிரயோகித்த மின்னழுத்தம் தடையைத் (0.7 V) தாண்டாவிட்டால் கணிசமான மின்னோட்டம் பாயாது.

3. திருத்தம் (rectification) — (அ) திருத்தம் என்றால் என்ன; ஏன் தேவை? (2)
(ஆ) ஒற்றை டயோட் கொண்ட அரை அலைத் திருத்தத்தை (half wave) விளக்குக. (3)
(இ) நான்கு டயோட் பாலம் கொண்ட முழு அலைத் திருத்தத்தை (full wave) விளக்குக. (3)
(ஈ) அரை அலை + முழு அலை வேறுபாடு (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

திருத்தம் = AC → DC; சில கருவிகளுக்கு DC தேவை.
அரை அலை: ஒரு டயோட்; நேர் அரை-சுழற்சி மட்டும் பாயும்.
முழு அலை: 4 டயோட் பாலம்; இரு சுழற்சியும் ஒரே திசை.
D1,D3 vs D2,D4 மாறிமாறி நேர் சார்பு.
முழு அலை = மென்மை அதிகம், ஆற்றல் வீண் குறைவு.
மென்மையாக்கல்: மின்தேக்கி.

(அ) திருத்தம்: மாறுதிசை மின்னோட்டம் (AC) தனது திசையை மாற்றிக்கொண்டே இருக்கும்; நேர்திசை மின்னோட்டம் (DC) ஒரே திசையில் பாயும். டைனமோக்கள் AC தருகின்றன; ஆனால் பல இலத்திரனியல் கருவிகளுக்கு DC தேவை. ஒரே திசை கடத்தும் டயோட்டைப் பயன்படுத்தி AC-ஐ DC-ஆக மாற்றுவதே திருத்தம்.

(ஆ) அரை அலைத் திருத்தம்:
இறக்கு மின்மாற்றி (step-down transformer) 230 V AC-ஐ 3 V-க்கு இறக்குகின்றது. X, Y முனைகளுக்கும் சுமை R-க்கும் இடையே ஒரு டயோட் இணைக்கப்படுகின்றது. டயோட் ஒரே திசை கடத்துவதால், R ஊடாக மின்னோட்டம் AC-இன் நேர் அரை-சுழற்சியின் போது மட்டும் பாயும்; எதிர் அரை-சுழற்சியில் R ஊடாக மின்னோட்டம் சுழி. வெளியீடு அரைச் சுழற்சி மட்டுமே என்பதால் அரை அலை.

(இ) முழு அலைத் திருத்தம் (பாலம்):
நான்கு டயோட்கள் (D1–D4) பாலம் (bridge) வடிவில் அமைக்கப்படுகின்றன.
• X நேர்மமாக இருக்கும்போது — D1, D3 நேர் சார்பு; மின்னோட்டம் D1 → சுமை → D3.
• Y நேர்மமாக இருக்கும்போது — D2, D4 நேர் சார்பு; மின்னோட்டம் D2 → சுமை → D4.
இரு நிலையிலும் சுமை ஊடாக மின்னோட்டம் ஒரே திசையில் (P → Q) பாயும். இரு அரை-சுழற்சிகளும் பயன்படுவதால் முழு அலை.

(ஈ) வேறுபாடு:
| பண்பு | அரை அலை | முழு அலை |
|---|---|---|
| டயோட்கள் | 1 | 4 (பாலம்) |
| பயன்படும் சுழற்சி | நேர் அரை மட்டும் | இரண்டும் |
| வெளியீட்டு மென்மை | குறைவு | அதிகம் |
| ஆற்றல் பயன்பாடு | வீண் அதிகம் | சிறந்தது |

இரண்டையும் ஒரு பெரிய கொள்திறன் மின்தேக்கியால் மென்மையாக்கலாம் (smoothing); முழு அலையின் மென்மை சிறந்தது.

4. டிரான்சிஸ்டர் ஒரு சுவிட்ச்சாக — (அ) டிரான்சிஸ்டரின் மூன்று முனைகளை (E, B, C) function-உடன் தருக. (3)
(ஆ) B–E மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்து டிரான்சிஸ்டர் எவ்வாறு ON/OFF சுவிட்ச்சாகச் செயற்படுகின்றது? (3)
(இ) LDR-ஐப் பயன்படுத்தி இருளில் தானாக ஒளிரும் விளக்குச் சுற்றை விளக்குக. (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Emitter காவிகள் உமிழும்; Collector சேகரிக்கும்; Base கட்டுப்படுத்தும்.
B–E < 0.7 V → OFF (I_C சுழி).
B–E > 0.7 V (≈0.8 V) → ON (I_C உச்சம்).
LDR: ஒளியில் தடை குறைவு, இருளில் அதிகம்.
LDR + VR = அழுத்தப் பகிர்வி.
இருளில் தளம் 0.7 V எட்டி டிரான்சிஸ்டர் ON, விளக்கு ஒளிரும்.

(அ) டிரான்சிஸ்டரின் மூன்று முனைகள்:
• உமிழ்வி (Emitter, E): காவிகளை (இலத்திரன்/துளை) உமிழும் முனை.
• சேகரிப்பி (Collector, C): காவிகளைச் சேகரிக்கும் முனை.
• தளம் (Base, B): நடுவில் உள்ள முனை; E-இல் இருந்து C-க்குப் பாயும் காவிகளைக் கட்டுப்படுத்தும்.
காவிகள் எப்போதும் E → C திசையில் பாயும்.

(ஆ) சுவிட்ச் செயற்பாடு (npn):
• B–E மின்னழுத்தம் 0.7 V-க்குக் கீழே ⟹ சேகரிப்பி மின்னோட்டம் I_C சுழி ⟹ திறந்த சுவிட்ச் (OFF).
• B–E மின்னழுத்தம் ≈ 0.7 V ⟹ I_C பாயத் தொடங்கும்.
• B–E மின்னழுத்தம் 0.7 V-ஐ தாண்டினால் (≈ 0.8 V) ⟹ I_C உச்சம் ⟹ மூடிய சுவிட்ச் (ON).
இவ்வாறு ஒரு சிறு மின்னழுத்த மாற்றம் மின்னோட்டத்தை முழுமையாக ON/OFF செய்வதால் — இயந்திர சுவிட்ச்சுக்குப் பதிலாக டிரான்சிஸ்டர் இலத்திரனியல் சுவிட்ச்சாகப் பயன்படுகின்றது.

(இ) இருள் சுவிட்ச் சுற்று:
ஒளி உணரியாக ஒளி-சார் மின்தடை (LDR) பயன்படுகின்றது — ஒளியில் தடை மிகக் குறைவு (≈1 Ω), இருளில் மிக அதிகம் (≈100 kΩ). LDR-ஐ ஒரு மாறு மின்தடை (VR) உடன் தொடரில் இணைத்து ஒரு அழுத்தப் பகிர்வி (potential divider) அமைக்கப்படுகின்றது; இதன் நடுப்புள்ளி டிரான்சிஸ்டரின் தளத்துடன் இணைக்கப்படுகின்றது.
பகலில்: LDR தடை குறைவு ⟹ தள மின்னழுத்தம் 0.7 V-க்குக் கீழே ⟹ டிரான்சிஸ்டர் OFF ⟹ விளக்கு அணைந்தே.
இருளில்: LDR தடை அதிகரிக்க ⟹ தள மின்னழுத்தம் 0.7 V-ஐ எட்டும் ⟹ டிரான்சிஸ்டர் ON ⟹ விளக்கு தானாக ஒளிரும்.
VR-ஐ சரிசெய்து விளக்கு ஒளிரத் தொடங்கும் ஒளி மட்டத்தை மாற்றலாம். (தெருவிளக்கு, தோட்ட விளக்குகளில் இதே கொள்கை.)

5. (அ) டிரான்சிஸ்டர் ஒரு மின்னோட்டப் பெருக்கியாக (current amplifier) எவ்வாறு செயற்படுகின்றது? Activity முடிவுகளுடன் விளக்குக. (5)
(ஆ) டிரான்சிஸ்டர் ஒரு சைகைப் பெருக்கியாக (signal amplifier) எவ்வாறு ஒலி அதிர்வெண் சைகையைப் பெருக்குகின்றது? மின்தேக்கி + மின்தடையின் பணியுடன் விளக்குக. (5) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சிறு உள்ளீட்டு மின்னோட்டம் → பெரிய வெளியீட்டு மின்னோட்டம்.
உள்ளீட்டில் மின்னோட்டம் இல்லாவிட்டால் வெளியீடு சுழி.
I_B → I_C பெருக்கம்.
AF சைகை → பெருக்கப்பட்ட ஒலி.
0.1 µF மின்தேக்கி AC சைகையை மட்டும் தளத்திற்கு.
22 kΩ மின்தடை 0.7 V நேர் சார்பு தளத்திற்கு.

(அ) மின்னோட்டப் பெருக்கி:
அடிப்படையில் டிரான்சிஸ்டர் ஒரு மின்னோட்டப் பெருக்கி. ஒரு உள்ளீட்டுச் சுற்றில் சிறு தள மின்னோட்டம் (I_B) கொடுத்தால், வெளியீட்டுச் சுற்றில் பெரிய சேகரிப்பி மின்னோட்டம் (I_C) கிடைக்கும்.
Activity முடிவுகள்:
• உள்ளீட்டில் மின்னோட்டம் பாயும்போது (உள்விளக்கு L₁ மங்கலாக ஒளிர) மட்டுமே — வெளியீட்டில் மின்னோட்டம் பாயும் (வெளிவிளக்கு L₂ அதிக ஒளிர்வுடன்).
• வெளியீட்டுக்கு மின்னழுத்தம் கொடுத்தாலும், உள்ளீட்டில் மின்னோட்டம் இல்லாவிட்டால் வெளியீட்டில் மின்னோட்டம் பாயாது.
• ஆகவே சிறு I_B ⟹ பெரிய I_C — இதுவே மின்னோட்டப் பெருக்கம் (current amplification).

(ஆ) சைகைப் பெருக்கி:
ஒரு சிறு ஒலி அதிர்வெண் (AF) சைகையை உள்ளீடாகக் கொடுத்தால், ஒலிபெருக்கியில் (speaker) பெருக்கப்பட்ட ஒலி கேட்கும்.
மின்தேக்கியின் பணி (0.1 µF): தளத்திற்கு மாறுதிசை (AC) சைகையை மட்டும் அனுமதிக்கின்றது; DC-யைத் தடுக்கின்றது — இதனால் சார்பூட்டல் மின்னழுத்தம் பாதிக்கப்படாமல் சைகை மட்டும் செல்லும்.
மின்தடையின் பணி (22 kΩ): தளத்திற்குத் தேவையான 0.7 V நேர் சார்பு மின்னழுத்தத்தை வழங்குகின்றது — இது இல்லாவிட்டால் டிரான்சிஸ்டர் ON ஆகாது, பெருக்கம் நிகழாது.
இவ்வாறு AC சைகை + சரியான சார்பூட்டல் இரண்டும் சேர்ந்து — சிறு சைகை பெரிய சைகையாகப் பெருக்கப்படுகின்றது. வானொலி, ஒலிபெருக்கி அமைப்புகளில் இதே கொள்கை.

6. இலத்திரனியல் கூறுகள் + பயன்பாடுகள் — (அ) டயோட்டின் முனைகள் (A, K) + அடையாளம் காணும் முறை. (2)
(ஆ) ஒளியுமிழ் டயோட் (LED) — அமைப்பு, முனை அடையாளம், 3 பயன்பாடுகள். (4)
(இ) சூரியக் கலம் (solar cell) எவ்வாறு செயற்பட்டு, ஏன் எதிர்கால சக்திக்கான தீர்வாகக் கருதப்படுகின்றது? (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

டயோட்: A = அனோடு, K = கேதோடு; வளையம் = கேதோடு.
LED: GaAs சந்தி நேர் சார்பில் ஒளி.
நீளமான முனை = அனோடு; வெட்டு பக்கம் = கேதோடு.
LED பயன்: காட்டி, TV திரை, வீடு/தெரு விளக்கு.
சூரியக் கலம் = p-n சந்தி; ஒளி → emf.
இலவசம், சுற்றுச்சூழல் நட்பு, நீண்ட ஆயுள்.

(அ) டயோட் முனைகள்:
A = அனோடு (anode), K = கேதோடு (cathode). A-ஐ வெளி மின்மூலத்தின் நேர்-முனையுடன் இணைக்கும்போது மட்டுமே மின்னோட்டம் கடக்கும். அடையாளம்: உருளை வடிவ கருப்பு டயோட்டில் வெள்ளை/வெள்ளி நிற வளையம் (ring) உள்ள முனையே கேதோடு (K).

(ஆ) LED (ஒளியுமிழ் டயோட்):
அமைப்பு + கொள்கை: GaAs போன்ற அரைக்கடத்திப் பொருளால் ஆன p-n சந்தி நேர் சார்பு பெறும்போது சந்தியில் ஒளி உமிழப்படுகின்றது.
முனை அடையாளம் (5 mm LED): நீளமான முனை = அனோடு (A, +); அடிப்பகுதியில் வெட்டு (flat) உள்ள பக்கம் = கேதோடு (K, −).
பயன்பாடுகள்: (1) கருவிகளில் காட்டி விளக்குகள் (indicators); (2) பெரிய தொலைக்காட்சித் திரைகள்; (3) வெள்ளை ஒளி LED மூலம் வீடு/தெரு விளக்குகள், கைவிளக்குகள். காரணம்: மிகக் குறைந்த மின்திறன் நுகர்வு + ≈50,000 மணி நீண்ட ஆயுள்.

(இ) சூரியக் கலம்:
சூரியக் கலமும் ஒளி விழும்படி அமைக்கப்பட்ட p-n சந்தியே — ஆகவே இதுவும் ஒரு டயோட். சூரிய ஒளி Si p-n சந்தியில் விழும்போது சந்தி ஊடாக ஒரு சிறு மின்னியக்கு விசை (emf / voltage) உருவாகின்றது. பல கலங்களைத் தொடரிலும் சமாந்தரத்திலும் அமைத்து 12 V / 15 V அதிக மின்னோட்டத்துடன் — சூரியப் பலகை கிடைக்கின்றது.
எதிர்கால சக்தித் தீர்வு ஏன்?
• இலவசச் சூரிய சக்தி — எரிபொருள் செலவு இல்லை.
• சுற்றுச்சூழலுக்குத் தீங்கற்றது — தீங்கான வாயு/பொருள் வெளியிடாது.
• நீண்ட ஆயுள் — முதலில் உற்பத்தி செய்யப்பட்டவை இன்றும் செயற்படுகின்றன.
• தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியால் இப்போது மலிவாக உற்பத்தி செய்யலாம் — வீடு, கடிகாரம், கணிப்பான், சூரிய வாகனங்களில் பயன்படுகின்றன.

7. npn + pnp டிரான்சிஸ்டர்களை ஒப்பிடுக — (அ) அமைப்பு, பெரும்பான்மை காவிகள், மின்னோட்டத் திசை, அம்புத்தலையின் பொருள். (5)
(ஆ) சா/த சுற்றுகளில் npn மட்டுமே ஏன் பயன்படுகின்றது; npn டிரான்சிஸ்டரை சரியாக சார்பூட்டும் முறையை விளக்குக. (5) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

npn = n-p-n; pnp = p-n-p.
npn காவிகள் இலத்திரன்; pnp காவிகள் துளை.
npn மின்னோட்டம் C→E (அம்பு வெளி); pnp E→C (அம்பு உள்).
அம்பு உமிழ்வியை + மின்னோட்டத் திசையைக் காட்டும்.
npn: C நேர்(+), E எதிர்(−).
E–B நேர் சார்பு; B–C எதிர் சார்பு.

(அ) npn vs pnp:
| பண்பு | npn | pnp |
|---|---|---|
| அமைப்பு | n–p–n | p–n–p |
| பெரும்பான்மை காவிகள் | இலத்திரன்கள் | துளைகள் |
| மின்னோட்டத் திசை | C → E | E → C |
| அம்புத்தலை | வெளிநோக்கி | உள்நோக்கி |
இரண்டிலும் மூன்று முனைகள் — உமிழ்வி (E), தளம் (B), சேகரிப்பி (C). அம்புத்தலை எப்போதும் உமிழ்வியை அடையாளம் காட்டும்; அதன் திசை உமிழ்வியில் இருந்து மின்னோட்டப் பாய்வுத் திசையைக் குறிக்கும். pnp-இல் காவிகள் துளைகள் (நேர்மின்) என்பதால் மின்னோட்டம் E → C (அம்பு உள்நோக்கி); npn-இல் காவிகள் இலத்திரன்கள் என்பதால் மின்னோட்டம் C → E (அம்பு வெளிநோக்கி). ⚠ காவிகள் இரண்டிலும் எப்போதும் E → C திசையிலேயே பாயும்.

(ஆ) npn மட்டும் ஏன் + சார்பூட்டல்:
சா/த பாடத்திட்டத்தில் விவாதிக்கப்படும் அனைத்துச் சுற்றுகளிலும் npn டிரான்சிஸ்டர்களே பயன்படுத்தப்படுகின்றன (எளிமை + பொதுவான கிடைப்பு; எ.கா. 2SC828, 2SD400 — அனைத்தும் Si npn).
npn சார்பூட்டல் முறை:
• உமிழ்வி–தளம் (E–B) சந்தி → நேர் சார்பு (forward bias).
• தளம்–சேகரிப்பி (B–C) சந்தி → எதிர் சார்பு (reverse bias), அதிக மின்னழுத்தத்துடன்.
மின்னோட்டம் எப்போதும் நேர்-இல் இருந்து எதிர்-க்குப் பாய்வதால் — npn-இல் C → நேர்-முனை (+), E → எதிர்-முனை (−) இணைக்கப்படுகின்றன. தளம் (B) C-இன் அதே திசையில் ஆனால் சிறிய மதிப்புடன் மின்னழுத்தம் பெறுகின்றது — இதனால் B–C சந்தி எதிர் சார்பு ஆகின்றது.
⚠ E, B, C முனைகளை வெளித்தோற்றத்தால் அடையாளம் காண பொதுவான நிலையான முறை இல்லை — தரவு நூலையே (data book) நம்ப வேண்டும்.

1. (அ) மின்வேதியணு (electrochemical cell) என்றால் என்ன? அது செய்யும் ஆற்றல் மாற்றம் யாது? (3)
(ஆ) ஒரு எளிய மின்கலத்தை எவ்வாறு அமைப்பாய்? (2)
(இ) ஒரு கலத்தில் anode, cathode, +/– முனைகளைத் தீர்மானிக்கும் விதிகள். (3)
(ஈ) புற கம்பியில் இலத்திரன் ஓட்டத் திசையும் மரபு மின்னோட்டத் திசையும். (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

இரசாயன ஆற்றல் → மின்னாற்றல்.
இரு வேறு உலோகம் + அமிலக் கரைசல் + கம்பி.
அதிக தாக்கத்திறன் உலோகம் = anode (–), oxidation.
குறை தாக்கத்திறன் = cathode (+), reduction.
இலத்திரன்: anode→cathode.
மரபு மின்னோட்டம்: நேர்மாறு.

(அ) மின்வேதியணு (electrochemical cell): ஒரு தானாக நிகழும் இரசாயனத் தாக்கத்தின் மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்கப் பயன்படும் அமைப்பு. அதில் சேமிக்கப்பட்ட இரசாயன ஆற்றல் (chemical energy) → மின்னாற்றல் (electrical energy) ஆக மாற்றப்படுகிறது.

(ஆ) எளிய கலம்: இரு வேறு உலோகத் தகடுகளை (எ.கா. Zn, Cu) கம்பியால் (ammeter ஊடாக) இணைத்து, அவற்றை ஒரு அமிலக் கரைசலில் (நீர்த்த H₂SO₄) தோய்த்தால் ஒரு எளிய மின்கலம் கிடைக்கும்.

(இ) முனைகளைத் தீர்மானித்தல்:
• தாக்கத்திறன் வரிசையில் மேலே உள்ள (அதிக தாக்கத்திறன்) உலோகம் ஒட்சியேற்றமடைந்து நேர்மின்முனை (anode); இது எதிர்முனை (–).
• கீழே உள்ள உலோகம் ஒட்சிஇறக்கம் நிகழும் எதிர்மின்முனை (cathode); இது நேர்முனை (+).
• Anode-ல் oxidation, cathode-ல் reduction.

(ஈ) இலத்திரன்கள் புற கம்பியில் anode(–) → cathode(+) பாய்கின்றன. மரபு மின்னோட்டம் (conventional current) இதற்கு நேர்மாறாக நேர்முனையிலிருந்து எதிர்முனைக்குக் குறிக்கப்படுகிறது.

2. துத்தநாகம் (Zn) மற்றும் ஈயம் (Pb) உலோகங்களை நீர்த்த சல்பூரிக் அமிலத்தில் தோய்த்து அமைக்கப்பட்ட மின்கலத்தைக் கருதுக. (தாக்கத்திறன் வரிசை: Zn > Pb)
i. anode, cathode-ஐ அடையாளம் காண்க.
ii. நேர்முனை, எதிர்முனையைக் குறிக்க.
iii. anodic, cathodic அரைத்தாக்கங்களை எழுதுக.
iv. ஒட்சியேற்றம்/ஒட்சிஇறக்கம் எங்கே நிகழ்கிறது?
v. மொத்தக் கலத் தாக்கம்.
vi. மின்முனைகளில் அவதானிக்கக்கூடிய மாற்றங்கள். (10 புள்ளி)

3. (அ) மின்னாற்பகுப்பு (electrolysis) வரையறை + அது மின்கலத்திலிருந்து எவ்வாறு வேறுபடுகிறது. (3)
(ஆ) மின்பகுளி, மின்பகுளியல்லாதன — வரையறை + தலா 2 உதாரணம். (3)
(இ) திண்ம NaCl மின்சாரம் கடத்தாது; ஆனால் உருகிய / நீர்க் NaCl கடத்தும் — ஏன்? (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Electrolysis = மின்சாரம் → இரசாயன மாற்றம்.
மின்கலம் நேர்மாறு (இரசாயனம்→மின்).
Electrolyte = நகரும் அயனிகள்.
உதாரணங்கள்.
திண்மத்தில் அயனிகள் கட்டுண்டுள்ளன.
உருகியோ கரைந்தோ அயனிகள் நகரும்.

(அ) மின்னாற்பகுப்பு (electrolysis): மின்சாரத்தைக் கடத்தும் ஒரு கரைசல்/திரவத்தின் ஊடாக மின்சாரத்தைச் செலுத்தி, பொதுவாகத் தானாக நிகழாத ஒரு இரசாயன மாற்றத்தை விசையாக நிகழ்த்துதல். வேறுபாடு: மின்கலத்தில் இரசாயனம் → மின்சாரம் (தானாக); மின்னாற்பகுப்பில் மின்சாரம் → இரசாயன மாற்றம் (வெளி battery தேவை).

(ஆ) மின்பகுளி (electrolyte): நகரும் அயனிகள் கொண்டு மின்சாரத்தைக் கடத்தும் கரைசல்/திரவம். உதா: NaCl(aq), அமிலமயமாக்கப்பட்ட நீர், உருகிய NaCl, HCl(aq).
மின்பகுளியல்லாதன (non-electrolyte): அயனிகள் இல்லாததால் கடத்தாதன. உதா: தூய நீர், manneண்ணெய் (kerosene), petrol, ethanol.

(இ) திண்ம அயனிப் படிகத்தில் எதிரெதிர் அயனிகள் வலுவான கவர்ச்சியால் கட்டுண்டு கிடப்பதால் நகரும் அயனிகள் இல்லை — எனவே கடத்தாது. ஆனால் NaCl உருகியபோது அல்லது நீரில் கரைந்தபோது Na⁺, Cl⁻ அயனிகள் விடுபட்டு நகர்வுத் தன்மை பெறுகின்றன — எனவே மின்சாரத்தைக் கடத்துகின்றன.

4. (அ) உருகிய NaCl-ஐ carbon மின்முனைகளால் மின்னாற்பகுக்கையில் இரு மின்முனைகளிலும் நிகழும் தாக்கங்கள் + விளைபொருள்கள். (4)
(ஆ) நீர்க் NaCl கரைசலை மின்னாற்பகுக்கையில் விளைபொருள்கள் வேறுபடுவது ஏன்? இரு மின்முனைத் தாக்கங்களும் எழுதுக. (4)
(இ) நீர்க்கரைசலில் எந்த அயனி வெளிப்படும் என்பதை எது தீர்மானிக்கிறது? (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

உருகிய: Na⁺+e⁻→Na; 2Cl⁻→Cl₂+2e⁻.
நீர்க்: H⁺ (Na-க்குக் கீழே) reduce → H₂.
anode-ல் Cl₂; NaOH எஞ்சும்.
நீர் H⁺, OH⁻ தருகிறது.
தாக்கத்திறன் வரிசை தீர்மானிக்கிறது.

(அ) உருகிய NaCl (Na⁺, Cl⁻ மட்டுமே):
• cathode (–): Na⁺(l) + e⁻ → Na(l) — சோடியம் உலோகம் உருவாகும்.
• anode (+): 2Cl⁻(l) → Cl₂(g) + 2e⁻ — குளோரின் வாயு வெளிப்படும்.
• மொத்தம்: 2Na⁺(l) + 2Cl⁻(l) → 2Na(l) + Cl₂(g). (Downs கலம்.)

(ஆ) நீர்க் NaCl கரைசல்: கரைசலில் Na⁺, Cl⁻-உடன், நீரின் சொற்ப அயனியாக்கத்தால் H⁺, OH⁻-ம் உள்ளன.
• cathode (–): H, Na-க்குக் கீழே என்பதால் H⁺ reduce ஆகும் — 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g). எனவே சோடியத்துக்குப் பதிலாக H₂.
• anode (+): 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ — Cl₂ வெளிப்படும்.
• Na⁺, OH⁻ எஞ்சி கரைசலில் NaOH உருவாகும்.

(இ) நீர் இருப்பதால் கரைசலில் கூடுதலாக H⁺, OH⁻ அயனிகள் சேர்கின்றன; தாக்கத்திறன் வரிசையில் எந்த அயனி எளிதில் வெளிப்படும் என்பதையே விளைபொருளைத் தீர்மானிக்கிறது (cathode-ல் கீழே உள்ள தனிமத்தின் அயனி reduce ஆகும்).

5. ஒரு இரும்புக் கரண்டியின் மீது செப்பு முலாம் பூச வேண்டும்.
i. மின்முலாம் பூசுதல் (electroplating) வரையறை.
ii. anode, cathode, மின்பகுளி — எவை?
iii. இரு மின்முனைத் தாக்கங்களும் எழுதுக.
iv. தரமான முலாமுக்கான நிபந்தனைகள்.
v. மின்முலாம் பூசுதலின் 2 பயன்கள். (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Electroplating = மெல்லிய உலோகப் படலம் பூசுதல்.
கரண்டி cathode, செப்புத் தகடு anode, CuSO₄ மின்பகுளி.
Cu→Cu²⁺+2e⁻ (anode); Cu²⁺+2e⁻→Cu (cathode).
குறை செறிவு; anode கரைகிறது.
அழகு, துருப்பிடிப்புத் தடை.

i. மின்முலாம் பூசுதல் (electroplating): மின்னாற்பகுப்பைப் பயன்படுத்தி ஒரு பரப்பின் மீது ஒரு மெல்லிய உலோகப் படலத்தைப் படியச் செய்தல்.

ii. cathode (–): பூசப்படும் இரும்புக் கரண்டி. anode (+): பூசும் உலோகமான செப்புத் தகடு. மின்பகுளி: செப்பு சல்பேட் கரைசல் (CuSO₄ aq).

iii. anode: Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (செப்பு anode கரைகிறது).
cathode: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (கரண்டியின் மீது செப்பு படிகிறது).

iv. தரமான முலாம்: பூசப்படும் பொருளை cathode-ஆகவும், பூசும் உலோகத் தகட்டை anode-ஆகவும், அந்த உலோகத்தின் உப்புக் கரைசலை மின்பகுளியாகவும் பயன்படுத்த வேண்டும். மின்பகுளியின் செறிவு குறைவாக இருந்தால் தாக்க வேகம் குறைந்து முலாம் சீராகப் படியும்.

v. பயன்கள்: (1) கவர்ச்சிநிறம்/பளபளப்புக்கு (நகை, vase, door lock); (2) துருப்பிடிப்புத் தடை, வேதி-மந்தம் (எஃகில் chromium/nickel; இரும்பில் tin).

6. (அ) துருப்பிடித்தல் (rusting) வரையறை + அதற்கு அவசியமான நிபந்தனைகள் (சோதனை விளக்கத்துடன்). (4)
(ஆ) துருப்பிடித்தல் ஒரு மின்னிரசாயன நிகழ்வு — anodic + cathodic தாக்கங்களுடன் விளக்குக; துருவின் சூத்திரம். (3)
(இ) துருப்பிடித்தலைத் தடுக்கும் 3 முறைகள். (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Rusting = இரும்பு/எஃகு அரிப்பு.
ஒட்சிசன் + நீர் அவசியம் (boiling+oil, CaCl₂ சோதனைகள்).
Fe→Fe²⁺+2e⁻ (anode).
2H₂O+O₂+4e⁻→4OH⁻ (cathode).
துரு = Fe₂O₃·xH₂O.
வண்ணப்பூச்சு, tin/Zn முலாம், பலியீட்டுப் பாதுகாப்பு.

(அ) துருப்பிடித்தல் (rusting): இரும்பு/எஃகு காற்றுக்கு வெளிப்பட்டு அரிக்கப்படுவது.
நிபந்தனைகள் — ஒட்சிசன் (காற்று) + நீர் இரண்டும் அவசியம்:
• கொதிக்கவைத்த நீர் + எண்ணெய்ப் படலம் (காற்றில்லை) → ஆணி துருப்பிடிக்கவில்லை; சாதாரண நீர் (காற்றுள்ளது) → துருப்பிடித்தது ⇒ காற்று அவசியம். இரும்புக் கம்பிக் கட்டி சோதனையில் நீர்மட்டம் காற்றின் 1/5 (= ஒட்சிசன்) உயர்ந்தது ⇒ தேவையானது ஒட்சிசன்.
• நீரற்ற CaCl₂ வைத்த குழாயில் (நீராவியில்லை) ஆணி துருப்பிடிக்கவில்லை ⇒ நீரும் அவசியம்.

(ஆ) மின்னிரசாயன நிகழ்வு: இரும்பு ஒட்சியேறுவது anode தாக்கம்; ஒட்சிசன்+நீர் ஒட்சிஇறக்கமடைவது cathode தாக்கம்.
• anode: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
• cathode: 2H₂O(l) + O₂(g) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
• → Fe(OH)₂; மேற்கொண்டு காற்றுடன் ஒட்சியேறி சிவப்புப்-பழுப்பு நீரேற்ற இரும்பு(III) ஒட்சைட்டு, Fe₂O₃·xH₂O (= துரு) உருவாகிறது.

(இ) தடுப்பு முறைகள்: (1) வண்ணப்பூச்சு/எண்ணெய்/grease பூசுதல் (பாதுகாப்புப் படலம்); (2) தகர/துத்தநாக முலாம் பூசுதல் (galvanizing); (3) பலியீட்டுப் பாதுகாப்பு — அதிக தாக்கத்திறன் உலோகத்தை (Zn/Mg) இணைத்தல்.

7. (அ) பலியீட்டுப் / எதிர்மின்முனைப் பாதுகாப்பு (sacrificial / cathodic protection) — வரையறை + எவ்வாறு செயல்படுகிறது. (3)
(ஆ) இரும்பு Cu-உடன் தொடர்பில் இருந்தால் வேகமாகவும், Zn/Mg-உடன் இருந்தால் மெதுவாகவும் துருப்பிடிப்பது ஏன்? (3)
(இ) tin முலாமும் galvanizing-ம் கீறப்பட்டால் வேறுபாடு என்ன? காரணம். (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Sacrificial = இரும்பை cathode ஆக்கிக் காத்தல்.
அதிக தாக்கத்திறன் உலோகம் anode ஆகி பலியாகும்.
Cu கீழே → இரும்பு anode → வேகம்.
Zn/Mg மேலே → இரும்பு cathode → பாதுகாப்பு.
tin கீறல் → இரும்பு துரு; Zn கீறல் → துருப்பிடிக்காது.
தாக்கத்திறன் வரிசை வேறுபாடு.

(அ) பலியீட்டுப் பாதுகாப்பு: இரும்பை ஒரு மின்கலத்தின் எதிர்மின்முனையாக (cathode) ஆக்கி அரிப்பிலிருந்து பாதுகாத்தல். இரும்பை விட அதிக தாக்கத்திறன் கொண்ட உலோகத்தை (Zn, Mg) இரும்புடன் தொடர்பில் வைத்தால் அந்த உலோகமே anode ஆகி "பலியாகி" அரிக்கப்படும்; இரும்பு பாதுகாக்கப்படும். (எ.கா. galvanized கூரைத் தகடு; கப்பல் உடலில் Zn/Mg கட்டிகள்.)

(ஆ) தாக்கத்திறன் வரிசையில் Cu, இரும்புக்குக் கீழே. எனவே Cu-உடன் தொடர்பில் இரும்பே anode ஆகி (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻) இன்னும் வேகமாக அரிக்கப்படும். ஆனால் Zn/Mg இரும்புக்கு மேலே — அவையே anode ஆகி பலியாவதால் இரும்பு cathode ஆகிப் பாதுகாக்கப்படும், அரிப்பு மெதுவாகும்.

(இ) tin முலாம் கீறப்பட்டால்: tin (Sn) இரும்புக்குக் கீழே என்பதால், கீறலில் வெளிப்படும் இரும்பே anode ஆகி வேகமாகத் துருப்பிடிக்கும். galvanized (Zn) இரும்பு கீறப்பட்டாலும்: Zn இரும்புக்கு மேலே என்பதால் Zn-ஏ anode ஆகி பலியாகும்; இரும்பு cathode ஆகிக் காக்கப்படும் — எனவே துருப்பிடிக்காது. இதுவே galvanizing-ன் சிறப்பு.

1. (அ) காந்தப்புலம் (magnetic field) என்றால் என்ன? அதை compass-ஐக் கொண்டு எவ்வாறு கண்டறிவாய்? (3)
(ஆ) காந்தப் பொருள் + காந்தமல்லாப் பொருளுக்கு தலா இரு உதாரணம் தருக. (2)
(இ) நேர்க்கடத்தியில் மின்னோட்டம் பாயும்போது உருவாகும் காந்தப்புலத்தின் திசையைக் காண இரு விதிகளை விளக்குக. (5) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

காந்தப்புலம் = காந்தம் தாக்கம் செலுத்தும் வெளி; vector.
Compass ஊசி அப்புள்ளியில் புல திசை காட்டும்.
காந்தப் பொருள்: iron, steel/nickel. காந்தமல்லாது: plastic, rubber/wood.
Maxwell corkscrew rule.
Right hand grip rule.

(அ) காந்தப்புலம் (Magnetic field): ஒரு காந்தத்தைச் சுற்றி, அக்காந்தம் தனது தாக்கத்தைச் செலுத்தும் வெளியே காந்தப்புலம். இது கண்ணுக்குப் புலப்படாது; ஆனால் இன்னொரு காந்தத்தையோ நகரும் மின்னேற்றத்தையோ தாக்கும். இது பருமனும் திசையும் கொண்ட இயற்பியல் அளவு (vector).
Compass மூலம் கண்டறிதல்: Compass = pivot மீது சுதந்திரமாகச் சுழலும் சிறு காந்தம். ஒரு வெளியில் compass வைத்தால், ஊசி அப்புள்ளியில் காந்தப்புலம் இருந்தால் அதன் திசையில் நிலைபெறும். புள்ளிக்குப் புள்ளி ஊசியின் திசை மாறுவது புலத்தின் திசை மாறுவதைக் காட்டும்.

(ஆ) காந்தப் பொருட்கள்: இரும்பு (iron), எஃகு (steel), நிக்கல் (nickel).
காந்தமல்லாப் பொருட்கள்: plastic, மரம், காகிதம், ரப்பர்.

(இ) நேர்க்கடத்தியின் காந்தப்புல திசை — 2 விதிகள்:
• மாக்ஸ்வெல்லின் திருகாணி விதி (corkscrew rule): ஒரு திருகாணியை, அதன் நுனி மின்னோட்டத்தின் திசையில் முன்னோக்கி நகரும்படி சுழற்றினால், அந்தச் சுழற்சியின் திசையே காந்தவிசைக்கோடுகளின் திசை. A→B மின்னோட்டம் → புலம் anti-clockwise; B→A → clockwise.
• வலக்கைப் பிடி விதி (right hand grip rule): கடத்தியை வலக்கையால் பிடித்து, கட்டைவிரல் மின்னோட்டத்தின் திசையைக் காட்டினால், மற்ற நான்கு விரல்கள் கடத்தியைச் சுற்றி வளையும் திசையே காந்தப்புலத்தின் திசை.
படத்தில்: புள்ளி (•) = புலம் வெளியே; குறுக்கு (×) = புலம் உள்ளே.

2. (அ) காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்ட மின்னோட்டக் கடத்தியின் மீது விசை செயற்படுகின்றது — இதன் பருமனைத் தீர்மானிக்கும் 3 காரணிகளைத் தருக. (3)
(ஆ) ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதியை விளக்குக; எதைக் காண பயன்படுகின்றது? (3)
(இ) ஒலிபெருக்கியின் (loud speaker) இயக்கத்தையும், அதில் நிகழும் சக்தி மாற்றத்தையும் விளக்குக. (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

விசை ∝ மின்னோட்டம் × நீளம் × புல வலிமை.
இடக்கை: கட்டைவிரல்=விசை, சுட்டுவிரல்=புலம், நடுவிரல்=மின்னோட்டம்.
ஒலிபெருக்கி: cone+coil+ring magnet; மாறும் current → அதிர்வு → ஒலி.
மின் → ஒலி சக்தி.

(அ) விசையின் பருமனைத் தீர்மானிக்கும் 3 காரணிகள் (விசை இவை மூன்றுக்கும் நேர்விகிதம்):
• கடத்தியில் பாயும் மின்னோட்டத்தின் பருமன்.
• காந்தப்புலத்தில் உள்ள கடத்தியின் நீளம்.
• காந்தப்புலத்தின் வலிமை.
இவை அதிகரித்தால் விசையும் அதிகரிக்கும்; குறைந்தால் குறையும்.

(ஆ) ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதி (Fleming's left hand rule): இடக்கையின் கட்டைவிரல், சுட்டுவிரல், நடுவிரல் மூன்றையும் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக வைத்து — நடுவிரல் மின்னோட்டத்தின் திசையிலும், சுட்டுவிரல் காந்தப்புலத்தின் திசையிலும் காட்டினால், கட்டைவிரல் காட்டுவதே கடத்தியின் மீது செயற்படும் விசையின் திசை. (நினைவில்: Force–thuMb, Field–First/index, Current–ceNtre.) DC மோட்டார், ஒலிபெருக்கி, galvanometer இயக்கத்தை விளக்க இது பயன்படும்.

(இ) ஒலிபெருக்கி (Loud speaker): முக்கிய பாகங்கள் — இலேசான அட்டை கூம்பு (cone), கடத்தும் சுருள் (coil), வளைய-காந்தம் (ring magnet). கூம்பின் சிறிய முனையுடன் இணைந்த சுருள், காந்தத்தின் துருவங்களுக்கு இடையே சுதந்திரமாக முன்னும் பின்னும் நகரும்படி அமைக்கப்படுகின்றது. ஒலி அலையின் வடிவத்திற்கேற்ப மாறும் மின்னோட்டம் (time-varying current) சுருளில் பாயும்போது, காந்தம் சுருளின் மீது செலுத்தும் விசை மாறிமாறி இருப்பதால் சுருள் அதிர்கின்றது; கூம்பும் அதிர்ந்து ஒலி அலைகளை உருவாக்குகின்றது. சக்தி மாற்றம்: மின்சக்தி → ஒலி (இயக்க) சக்தி.

3. DC மோட்டாரின் இயக்கத்தை விளக்குக: (அ) முக்கிய பாகங்கள் — armature, காந்தத் துருவங்கள், commutator + brushes — ஒவ்வொன்றின் வேலை. (5) (ஆ) ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதியைப் பயன்படுத்தி சுருள் ஏன் சுழல்கின்றது என விளக்குக. (3) (இ) நிகழும் சக்தி மாற்றம் + commutator இல்லாவிட்டால் என்ன நடக்கும்? (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Armature = core+coil → couple.
Poles → magnetic field.
Commutator அரைச் சுழற்சிக்கு திசை மாற்றும்.
AB கீழ், CD மேல் → couple → சுழற்சி.
மின்→இயந்திர; commutator இல்லையேல் எதிர் திசை.

(அ) DC மோட்டாரின் முக்கிய பாகங்கள்:
• Armature (கதிர்த்தண்டு): இரும்பு/எஃகு கருவைச் (core) சுற்றிய சுருள். மின்னோட்டம் பாயும்போது இரட்டை விசையை (couple) உருவாக்கிச் சுழற்சியைத் தருகின்றது. சுமையைத் தாங்க கரு வலிமை தருகின்றது.
• காந்தத் துருவங்கள் (magnetic poles): Armature-ஐச் சுற்றி அமைக்கப்பட்ட நிலைக்காந்தத்தின் N–S துருவங்கள் — சுருளில் விசை செயற்படத் தேவையான காந்தப்புலத்தைத் தருகின்றன.
• Commutator (பிளவு வளையங்கள் — split rings) + brushes: சுருளின் இரு முனைகள் இரு split rings-உடன் இணைந்து armature-உடன் சுழல்கின்றன; brushes (P, Q) சுழலாமல் வளையங்களைத் தொட்டு வெளிச் சுற்றுடன் இணைக்கின்றன. Commutator ஒவ்வொரு அரைச் சுழற்சியிலும் சுருளில் மின்னோட்டத் திசையை மாற்றுகின்றது.

(ஆ) சுழற்சியின் விளக்கம்: brush P → split ring X → சுருள் ABCD → ring Y → brush Q வழியே மின்னோட்டம் பாய்கின்றது. AB, CD பகுதிகளுக்கு ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதி பயன்படுத்தினால் — AB-இல் கீழ்நோக்கி விசையும், CD-இல் மேல்நோக்கி விசையும் செயற்படுகின்றன. இவ்விரட்டை விசை (couple) armature-ஐ கடிகார திசையில் சுழற்றுகின்றது. 180° சுழன்றதும் commutator திசையை மாற்றி, சுழற்சி அதே திசையில் தொடர வைக்கின்றது.

(இ) சக்தி மாற்றம்: மின்சக்தி → இயந்திர சக்தி (mechanical energy). Commutator இல்லாவிட்டால் — அடுத்த அரைச் சுழற்சியில் couple எதிர் திசையில் செயற்பட்டு சுருள் எதிர்த்திசையில் சுழலத் தொடங்கி, தொடர்ச்சியான ஒரே திசைச் சுழற்சி கிடைக்காது.

4. (அ) மின்காந்தத் தூண்டல் (electromagnetic induction) என்றால் என்ன? bar காந்தம் + சுருள் + galvanometer activity மூலம் இதை எவ்வாறு நிறுவுவாய்? (5) (ஆ) தூண்டப்பட்ட emf-இன் பருமனைத் தீர்மானிக்கும் 3 காரணிகள். (3) (இ) ஃபிளமிங்கின் வலக்கை விதியை விளக்குக. (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

தூண்டல் = மாறும் புலம் / நகரும் கடத்தி → emf.
காந்தம் நகர்த்தும்போது மட்டுமே galvanometer விலகும்.
உறவு இயக்கம் இல்லையேல் emf இல்லை.
factors: சுற்றுகள், காந்த வலிமை, வேகம்.
வலக்கை: கட்டை=நகர்வு, சுட்டு=புலம், நடு=மின்னோட்டம்.

(அ) மின்காந்தத் தூண்டல் (Electromagnetic induction): ஒரு கடத்தி மாறும் காந்தப்புலத்தில் அசையாமல் இருக்கும்போது, அல்லது மாறாக் காந்தப்புலத்தில் கடத்தி நகரும்போது, அதன் முனைகளுக்கிடையே ஒரு மின்னியக்க விசை (emf) உருவாவதே மின்காந்தத் தூண்டல்.
Activity: செப்புக் கம்பியைச் சுற்றிய சுருளின் இரு முனைகளை center-zero galvanometer-உடன் இணைக்கின்றோம் (சுற்றில் வேறு emf மூலம் இல்லை). ஒரு bar காந்தத்தைச் சுருளுக்குள் உள்நோக்கி அல்லது வெளிநோக்கி நகர்த்தும் ஒவ்வொரு முறையும் galvanometer விலகுகின்றது. இரண்டையும் ஒரே வேகத்தில் சேர்த்து நகர்த்தினால் (இடைவெளி மாறாமல்) எந்த விலகலும் இல்லை. முடிவு: சுருளுடன் இணைந்த காந்தவிசைக்கோடுகளில் மாற்றம் இருக்கும்போதே emf தூண்டப்படுகின்றது (இது induced emf). காந்தத்தை வேகமாக நகர்த்தினால் விலகல் அதிகம் — emf, விசைக்கோடுகள் மாறும் வீதத்திற்கு நேர்விகிதம்.

(ஆ) தூண்டப்பட்ட emf-இன் 3 காரணிகள் (Faraday):
• சுருளில் உள்ள சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை.
• காந்தத்தின் வலிமை.
• காந்தம்/சுருள் நகரும் வேகம்.

(இ) ஃபிளமிங்கின் வலக்கை விதி (right hand rule): வலக்கையின் கட்டைவிரல், சுட்டுவிரல், நடுவிரல் மூன்றையும் செங்குத்தாக வைத்து — கட்டைவிரல் நகர்வுத் திசையிலும், சுட்டுவிரல் காந்தப்புல திசையிலும் காட்டினால், நடுவிரல் காட்டுவதே தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் திசை.

5. AC dynamo (மின்னியற்றி) — (அ) கட்டமைப்பை விளக்குக (coil, brushing rings, brushes). (3) (ஆ) சுருள் சுழலும்போது emf எவ்வாறு மாறி AC உருவாகின்றது என்பதை — தளம் இணை + தளம் செங்குத்து நிலைகளில் — விளக்குக. (5) (இ) மிதிவண்டி dynamo விளக்கின் பிரகாசம் வேகத்துடன் ஏன் அதிகரிக்கின்றது? (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

செவ்வக coil ABCD + axle; A,D → brushing rings P,Q; carbon brushes X,Y.
தளம் இணை → emf உச்சம்; தளம் செங்குத்து → emf சுழியம்.
அரைச் சுழற்சிக்கு திசை மாறி AC; சைன் அலை.
வேகம் அதிகம் → காந்தப்புலம் மாறும் வீதம் அதிகம் → emf அதிகம்.

(அ) AC dynamo கட்டமைப்பு: பல சுற்றுகள் கொண்ட செவ்வக சுருள் ABCD ஒரு axle-உடன் இணைந்து காந்தப்புலத்தில் சுழல்கின்றது. N + S துருவங்கள் சுருளின் இருபுறமும் வலிமையான புலத்தைத் தருகின்றன. சுருளின் முனை A ஒரு coaxial copper brushing ring P-உடனும், முனை D மற்றொரு ring Q-உடனும் இணைக்கப்படுகின்றன. Carbon brushes X, Y இவ்வளையங்களைத் தேய்த்துக்கொண்டே வெளிச் சுற்றை (galvanometer) இணைக்கின்றன. (coil + rings + axle = armature.)

(ஆ) AC உற்பத்தி: சுருள் சுழலும்போது AB + CD கைகள் காந்தவிசைக்கோடுகளை வெட்டி emf தூண்டப்படுகின்றது; திசை வலக்கை விதியால் காணப்படும்.
• சுருளின் தளம் புலத்திற்கு இணையாக இருக்கும் நிலையில் — கைகள் விசைக்கோடுகளை செங்குத்தாக வெட்டுகின்றன → emf உச்சம் (maximum).
• சுருளின் தளம் புலத்திற்கு செங்குத்தாக இருக்கும் நிலையில் — கைகள் விசைக்கோடுகளுக்கு இணையாக நகர்கின்றன → விசைக்கோடுகள் வெட்டப்படாது → emf சுழியம் (zero).
ஒவ்வொரு அரைச் சுழற்சியிலும் கைகளின் இயக்கத் திசை மாறுவதால் மின்னோட்டத் திசையும் மாறுகின்றது — galvanometer இடப்பக்கம், பின் சுழியம், பின் வலப்பக்கம் என மாறி விலகுகின்றது. இதனால் வெளியீடு மாறுதிசை மின்னோட்டம் (AC); காலத்திற்கு எதிராக வரைந்தால் சைன் அலை.

(இ) மிதிவண்டி dynamo: வேகமாக ஓட்டினால் டயர் வேகமாகச் சுழன்று, dynamo தலை + உருளை-காந்தம் வேகமாகச் சுழல்கின்றன. soft iron சுருளுடன் இணைந்த காந்தப்புலம் மாறும் வீதம் அதிகரித்து emf + மின்னோட்டம் அதிகரிக்கின்றது → விளக்கு பிரகாசமாகின்றது. வெளியீடு AC. சக்தி மாற்றம்: இயந்திர → மின்.

6. மின்மாற்றி (transformer) — (அ) கட்டமைப்பு + இயக்கக் கொள்கையை விளக்குக. (4) (ஆ) step-up + step-down வேறுபாடு + N_P/N_S = V_P/V_S உறவு. (3) (இ) ஏன் transformer AC-உடன் மட்டுமே இயங்குகின்றது? பயன்பாடு 1 தருக. (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Soft iron core + primary/secondary coils.
V_P → மாறும் புலம் → V_S தூண்டல்.
N_P/N_S = V_P/V_S.
Step-up: N_S>N_P, V_S>V_P; step-down எதிர்.
மாறும் புலம் தேவை → AC only; grid voltage.

(அ) கட்டமைப்பு + கொள்கை: ஒரு soft iron core-ஐச் சுற்றி இரு தனித்தனி காப்பிடப்பட்ட செப்புச் சுருள்கள். முதன்மைச் சுருள் (primary — input): சுற்றுகள் N_P, மின்னழுத்தம் V_P; AC supply இங்கு. இரண்டாம் சுருள் (secondary — output): சுற்றுகள் N_S, தூண்டப்பட்ட V_S; load இங்கு. primary-க்கு கொடுக்கப்படும் AC மின்னழுத்தம் V_P → primary-இல் மாறும் மின்னோட்டம் → மாறும் காந்தப்புலம் → soft iron core வழியே secondary-உடன் இணைந்து → secondary-இல் மாறும் மின்னழுத்தம் V_S-ஐத் தூண்டுகின்றது (induction).

(ஆ) உறவு: N_P / N_S = V_P / V_S.
• Step-up (உயர்த்தி): secondary-இல் சுற்றுகள் அதிகம் (N_S > N_P) → V_S > V_P.
• Step-down (தாழ்த்தி): secondary-இல் சுற்றுகள் குறைவு (N_S < N_P) → V_S < V_P.

(இ) AC மட்டுமே: Transformer இயங்க secondary-உடன் இணைந்த காந்தப்புலம் தொடர்ந்து மாற வேண்டும். AC continuously மாறும் புலத்தைத் தருகின்றது. மாறாத DC ஒரு நிலையான புலத்தையே தருவதால் emf தூண்டப்படாது → transformer DC-உடன் இயங்காது.
பயன்பாடு: மின் நிலையங்களில் உற்பத்தியான AC, தேசிய grid-க்கு அனுப்புமுன் step-up transformer-ஆல் 132 kV / 220 kV-ஆக உயர்த்தப்படுகின்றது (உயர் மின்னழுத்தம் → குறை மின்னோட்டம் → குறை வெப்ப இழப்பு); வீடுகளுக்கு வழங்குமுன் step-down transformer-ஆல் 220 V-ஆகத் தாழ்த்தப்படுகின்றது.

7. (அ) நேர்திசை (DC) + மாறுதிசை (AC) மின்னோட்டங்களின் வேறுபாட்டை graph + மூலம் (source) உடன் விளக்குக. (4) (ஆ) ஒரு மின்மாற்றியின் primary-இல் 1000 சுற்றுகள், secondary-இல் 100 சுற்றுகள்; primary-க்கு 230 V AC. (i) V_S? (ii) இது எவ்வகை? (iii) primary மின்னோட்டம் 5 A எனில் (100% திறன்) secondary மின்னோட்டம்? (6) (10 புள்ளி)

1. (அ) ஐதரோகாபன் வரையறை + எரிபொருட்களில் கார்பன், ஐதரஜன் இருப்பதை மெழுகுவர்த்தி சோதனை மூலம் எவ்வாறு உறுதிப்படுத்துவாய்? (6) (ஆ) அல்கேன், அல்கீன் வேறுபாடு. (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Hydrocarbon = C + H மட்டும்.
மெழுகுவர்த்தி எரிவு → CuSO₄ நீலம் (H₂O→ஐதரஜன்).
சுண்ணாம்பு நீர் பால்நிறம் (CO₂→கார்பன்).
அல்கேன் = single bond, நிறை.
அல்கீன் = C=C, நிறைவுறா, அதிக தாக்கத்திறன்.

(அ) ஐதரோகாபன் (Hydrocarbon): கார்பன், ஐதரஜன் என்னும் இரண்டு தனிமங்களை மட்டுமே கொண்ட கரிமச் சேர்வை. wax, petrol, மீத்தேன், L.P. gas, kerosene, diesel போன்ற எரிபொருட்கள் ஐதரோகாபன்களே.

மெழுகுவர்த்தி சோதனை (செயற்பாடு 14.1):
மெழுகுவர்த்தியை எரித்து, எரிவின்போது வெளிவரும் வாயுக்களை aspirator உதவியால் — முதலில் U-tube-இல் உள்ள வெண்மையான நீரிலா கப்பர் சல்பேட்டு (anhydrous CuSO₄) வழியாகவும், பின் சுண்ணாம்பு நீர் (lime water) வழியாகவும் கடத்துகின்றோம்.
• வெண் CuSO₄ நீலமாக மாறுகின்றது → நீர் (H₂O) உருவாகியுள்ளது → அந்த நீருக்கான ஐதரஜனை மெழுகே வழங்கியது → மெழுகில் ஐதரஜன் (H) உள்ளது.
• சுண்ணாம்பு நீர் பால்நிறமாக (milky) மாறுகின்றது → கார்பன் டையொக்சைட்டு (CO₂) உருவாகியுள்ளது → அதற்கான கார்பனை மெழுகே வழங்கியது → மெழுகில் கார்பன் (C) உள்ளது.
இவ்வாறு மெழுகில் கார்பனும் ஐதரஜனும் உள்ளன என உறுதிப்படுத்தப்படுகின்றது.

(ஆ) அல்கேன் vs அல்கீன்:
| பண்பு | அல்கேன் | அல்கீன் |
|---|---|---|
| பிணைப்பு | C–C ஒற்றை மட்டும் | C=C இரட்டை |
| நிறை நிலை | நிறை (saturated) | நிறைவுறா (unsaturated) |
| பொதுச் சூத்திரம் | CₙH₂ₙ₊₂ | (எத்தீன் C₂H₄) |
| தாக்கத்திறன் | குறைவு | அதிகம் (இரட்டைப் பிணைப்பால்) |
| உதா | CH₄, C₂H₆ | C₂H₄ (எத்தீன்) |

2. அல்கேன் தொடர் — பொதுச் சூத்திரம் CₙH₂ₙ₊₂. n=1 முதல் 5 வரை அல்கேன்களின் சூத்திரம் + பெயரை வருவித்து அட்டவணையாகத் தருக. மீத்தேன், எத்தேன் கட்டமைப்புகளையும் தருக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

CₙH₂ₙ₊₂ பொதுச் சூத்திரம்.
n=1..5 → CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, C₅H₁₂.
பெயர்கள்: methane..pentane.
மீத்தேன், எத்தேன் structures.
petrol/L.P. gas தொடர்பு.

பொதுச் சூத்திரம்: அல்கேன் தொடரின் பொதுச் சூத்திரம் CₙH₂ₙ₊₂ (n = கார்பன் அணுக்களின் எண்ணிக்கை).

வருவித்தல்:
• n=1: C₁H(2×1+2) = CH₄
• n=2: C₂H(2×2+2) = C₂H₆
• n=3: C₃H(2×3+2) = C₃H₈
• n=4: C₄H(2×4+2) = C₄H₁₀
• n=5: C₅H(2×5+2) = C₅H₁₂

அட்டவணை:
| n | சூத்திரம் | பெயர் |
|---|---|---|
| 1 | CH₄ | மீத்தேன் (Methane) |
| 2 | C₂H₆ | எத்தேன் (Ethane) |
| 3 | C₃H₈ | புரோப்பேன் (Propane) |
| 4 | C₄H₁₀ | பியூட்டேன் (Butane) |
| 5 | C₅H₁₂ | பெண்ட்டேன் (Pentane) |

கட்டமைப்புகள்:
மீத்தேன் (CH₄): ஒரு கார்பன் நான்கு ஐதரஜனோடு நான்கு ஒற்றைப் பிணைப்புகள்.
எத்தேன் (C₂H₆): இரு கார்பன் ஒரு C–C ஒற்றைப் பிணைப்பால் இணைந்து, மீதி இணைதிறன்கள் ஐதரஜனால் நிரப்பப்படும். (H₃C–CH₃)

பயன்பாட்டுத் தொடர்பு: petrol அல்கேன்களின் கலவை; அதில் மிகுதி ஒக்டேன் (C₈H₁₈). L.P. gas-இல் முக்கியமாகப் புரோப்பேன் (C₃H₈) + பியூட்டேன் (C₄H₁₀).

3. L.P. gas புரோப்பேன், பியூட்டேன் கலவை. (i) இவற்றின் சூத்திரங்கள் + கட்டமைப்பு. (ii) முழுமையான எரிவுக்கான சமன் சமன்பாடுகள். (iii) முழுமையான vs முழுமையற்ற எரிவு வேறுபாடு + ஏன் ஐதரோகாபன் எரிபொருளை விட விறகு புகையானது. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Propane C₃H₈, Butane C₄H₁₀.
Combustion equations balanced.
Complete: CO₂ + H₂O.
Incomplete: CO + soot (toxic).
LPG cleaner than firewood.

(i) புரோப்பேன் (C₃H₈), பியூட்டேன் (C₄H₁₀):
இரண்டும் அல்கேன்கள் (C–C ஒற்றைப் பிணைப்பு மட்டும்). புரோப்பேன் — மூன்று கார்பன் நேர்ச்சங்கிலி; பியூட்டேன் — நான்கு கார்பன் நேர்ச்சங்கிலி (கிளைத்த கட்டமைப்பும் சாத்தியம்).

(ii) முழுமையான எரிவுச் சமன்பாடுகள்:
• C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
• 2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O

(iii) முழுமையான vs முழுமையற்ற எரிவு:
• முழுமையான எரிவு: போதிய ஒட்சிசன் இருக்கும்போது — CO₂ + H₂O மட்டுமே; அதிக வெப்பம்; நீலச் சுடர்.
• முழுமையற்ற எரிவு: ஒட்சிசன் போதவில்லை எனின் — நச்சு CO (கார்பன் மொனாக்சைட்டு) + soot (கார்பன்); குறைந்த வெப்பம்; மஞ்சள் சுடர்.

L.P. gas vs விறகு: L.P. gas போதிய காற்றில் முழுமையாக எரிந்து CO₂ + H₂O மட்டுமே தருகின்றது — புகை, soot மிகக் குறைவு. விறகு கார்பன், ஐதரஜன் தவிர ஒட்சிசன், நைதரசனையும் கொண்டது, பெரும்பாலும் முழுமையற்ற எரிவு → அதிகப் புகை + soot + நச்சு வாயு. எனவே L.P. gas சுற்றுச்சூழலுக்கு நட்பானது.

4. நிறைவுறா ஐதரோகாபன் எத்தீன் (C₂H₄) — கட்டமைப்பு + ஏன் அதிக தாக்கத்திறன். எத்தீனின் இரு பெறுதிகளை (chloroethene, tetrafluoroethene) அவை எவ்வாறு உருவாகின்றன என விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Ethene C₂H₄ with C=C.
Double bond → reactive.
Chloroethene C₂H₃Cl (1 H→Cl).
Tetrafluoroethene C₂F₄ (4 H→F).
Derivatives → polymers.

எத்தீன் (Ethene, C₂H₄):
எளிமையான அல்கீன். இரு கார்பன் அணுக்கள் ஒரு இரட்டைப் பிணைப்பால் (C=C) இணைந்து, ஒவ்வொரு கார்பனும் இரண்டு ஐதரஜனைச் சுமக்கின்றது (H₂C=CH₂).

ஏன் அதிக தாக்கத்திறன்: கார்பன் அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள இரட்டைப் பிணைப்பு காரணமாக, அல்கீன்கள் அல்கேன்களை விட அதிக தாக்கத்திறன் (more reactive) உடையவை. இரட்டைப் பிணைப்பின் ஒரு பிணைப்பு எளிதில் உடைந்து தாக்கங்களில் (சேர்க்கை, பல்பகுதியாக்கம்) ஈடுபடும்.

எத்தீனின் பெறுதிகள் (derivatives):
எத்தீனில் உள்ள ஐதரஜன் அணுக்களை வேறு அணுக்களால் இடப்பெயர்ச்சி செய்வதன் மூலம் பெறப்படுபவை.

1. குளோரோஎத்தீன் (Chloroethene, C₂H₃Cl):
எத்தீனில் ஒரு ஐதரஜன் அணு ஒரு குளோரின் (Cl) அணுவால் இடப்பெயர்ச்சி செய்யப்படுகின்றது. (H₂C=CHCl). இது PVC-இன் monomer.

2. டெட்ராபுளோரோஎத்தீன் (Tetrafluoroethene, C₂F₄):
எத்தீனில் நான்கு ஐதரஜன் அணுக்களும் நான்கு புளோரின் (F) அணுக்களால் இடப்பெயர்ச்சி செய்யப்படுகின்றன. (F₂C=CF₂). இது Teflon-இன் monomer.

முக்கியத்துவம்: எத்தீனும் இப்பெறுதிகளும் — polythene, styrofoam, teflon போன்ற அன்றாடப் பல்பகுதியுள்ளிகளை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுகின்றன.

5. பல்பகுதியுள்ளி (polymer), ஏகபகுதியுள்ளி (monomer), மீளும் அலகு (repeating unit), பல்பகுதியாக்கம் (polymerization) — வரையறுக்க. எத்தீனிலிருந்து பொலித்தீன் உருவாகும் முறையை விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Polymer = many small molecules joined.
Monomer = small unit.
Repeating unit = basic structural unit.
Polymerization = the process.
Ethene C=C breaks, monomers join → polythene.
Repeating unit –CH₂–CH₂–.

வரையறைகள்:
• பல்பகுதியுள்ளி (Polymer): ஏராளமான சிறிய மூலக்கூறுகள் ஒன்றோடொன்று இணைந்து உருவாகும் பெரிய மூலக்கூறு (macromolecule).
• ஏகபகுதியுள்ளி (Monomer): பல்பகுதியுள்ளியை உருவாக்கும் சிறிய மூலக்கூறு.
• மீளும் அலகு (Repeating unit): பல்பகுதியுள்ளியில் மீண்டும் மீண்டும் வரும் அடிப்படைக் கட்டமைப்பு அலகு.
• பல்பகுதியாக்கம் (Polymerization): monomers ஒன்றோடொன்று இணைந்து polymer உருவாகும் செயல்முறை.

paper clip ஒப்புமை: ஒற்றை clip = monomer; இணைந்த clip சங்கிலி = polymer. monomer-இன் சார்பு மூலக்கூற்று நிறை குறைவு; ஆயிரக்கணக்கான monomers இணைவதால் polymer-இன் நிறை மிக அதிகம்.

எத்தீன் → பொலித்தீன்:
எத்தீன் மூலக்கூறில் C=C இரட்டைப் பிணைப்பு உள்ளது. பல்பகுதியாக்கத்தின்போது இரட்டைப் பிணைப்பின் ஒரு பிணைப்பு உடைந்து, ஆயிரக்கணக்கான எத்தீன் மூலக்கூறுகள் ஒன்றோடொன்று இணைகின்றன:

n (H₂C=CH₂) → ( –CH₂–CH₂– )ₙ

அதாவது 'n' எண்ணிக்கையான எத்தீன் மூலக்கூறுகள் இணைந்து, 'n' எண்ணிக்கையான –CH₂–CH₂– மீளும் அலகுகளைக் கொண்ட பொலித்தீன் பேரணு மூலக்கூறு உருவாகின்றது.
• Monomer: எத்தீன் (C₂H₄)
• மீளும் அலகு: –CH₂–CH₂–
• Polymer: பொலித்தீன்

6. பல்பகுதியுள்ளிகளை (i) மூலத்தின் அடிப்படையில் இயற்கை/செயற்கை என வகைப்படுத்துக — உதாரணங்களுடன். (ii) பொலித்தீன், PVC, Teflon — monomer + பயன்பாடு அட்டவணை. (iii) இறப்பர் + கந்தகமாக்கம். (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Natural: rubber, protein, starch, cellulose, DNA, RNA.
Synthetic: polythene, PVC, Teflon, nylon, polyester.
Polythene/PVC/Teflon monomers + uses.
Rubber from isoprene.
Vulcanization with sulphur.

(i) மூலத்தின் அடிப்படையில் வகைப்பாடு:
• இயற்கைப் பல்பகுதியுள்ளிகள் (natural): இறப்பர் (rubber), புரதம் (protein), மாப்பொருள் (starch), செல்லுலோஸ் (cellulose), DNA, RNA. இவை விலங்கு/தாவரப் பாகங்களில் இயற்கையாகக் காணப்படுபவை.
• செயற்கைப் பல்பகுதியுள்ளிகள் (artificial): பொலித்தீன், PVC, Teflon, polyester, nylon, terylene, polystyrene, bakelite. இவை பொதுவாக plastics எனப்படும்.

(ii) அட்டவணை:
| பல்பகுதியுள்ளி | Monomer | பயன்பாடு |
|---|---|---|
| பொலித்தீன் | எத்தீன் (C₂H₄) | plastic பாட்டில், polythene பை, toys, garbage bin |
| PVC | குளோரோஎத்தீன் (C₂H₃Cl) | water pipe, gutter, conduit, நெகிழ் குழாய் |
| Teflon | டெட்ராபுளோரோஎத்தீன் (C₂F₄) | non-stick சமையல் பாத்திரம், snow shoe |
பொலித்தீன் — மின்காப்பி, நீர்/காற்று புகாது, இலேசு; PVC — தீக்கு எதிர்ப்பு, நீர் புகாது; Teflon — வெப்ப எதிர்ப்பு.

(iii) இறப்பர் + கந்தகமாக்கம்:
இறப்பர் ஐசோபிரீன் (isoprene) என்னும் monomer-இன் பல்பகுதியாக்கத்தால் உருவான இயற்கைப் பல்பகுதியுள்ளி. இறப்பரின் அதிக மீள்தன்மை சில பயன்பாடுகளுக்குச் சிக்கல்.
கந்தகமாக்கம் (vulcanization): இறப்பரைக் கந்தகத்துடன் (sulphur) தாக்கி, நேர்ச் சங்கிலிகளுக்கு இடையே குறுக்குப் பிணைப்புகள் (cross-links) உருவாக்கி, இறப்பரை மீள்தன்மை குறைத்து வலுவாக்குகின்றனர். கந்தகமாக்கப்பட்ட இறப்பர் tyre, tube, battery case தயாரிக்கப் பயன்படுகின்றது.

7. செயற்கைப் பல்பகுதியுள்ளிகளின் (plastics) நன்மைகளும் சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினைகளும். இப்பிரச்சினைகளுக்கான தீர்வுகள். (ஐதரோகாபன் எரிபொருட்களின் சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தையும் சேர்க்கலாம்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

Advantages: cheap, mouldable, durable, colourful, light.
Non-biodegradable → accumulate.
Burning → toxic gases.
Solutions: biodegradable/photodegradable/water-soluble polymers; cotton/wool blends.
Incomplete combustion → CO toxic.
Proper waste management.

செயற்கைப் பல்பகுதியுள்ளிகளின் நன்மைகள்:
முன்பு உணவைக் கட்ட வாழை இலை, கொளபத்தா போன்ற இயற்கைப் பொருட்கள் பயன்பட்டன; இன்று polythene. காரணம்:
• தேவையான பண்புகளுடன் உருவாக்கக்கூடியது.
• பயன்படுத்த எளிது.
• பல்வேறு வடிவங்களில் தயாரிக்கக்கூடியது.
• எந்த நிறத்திலும் ஆக்கக்கூடியது.
• விலை மலிவு, இலேசு, உறுதியானது.

சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினைகள்:
• பெரும்பாலான செயற்கைப் பல்பகுதியுள்ளிகள் உயிரியல் முறையில் அழிவதில்லை (non-biodegradable) — சுற்றுச்சூழலில் சேர்ந்து குவிகின்றன → நீர்வழிகள், வடிகால்கள் அடைப்பு, கடல் மாசு.
• எரித்தால் நச்சு வாயுக்கள் வெளியாகும் என்பதால் எரிப்பும் பொருத்தமன்று.
• nylon, terylene, polyester ஆடைகள் வியர்வையை உறிஞ்சாமல் உடலுக்கு அசௌகரியம் தருகின்றன.

தீர்வுகள்:
• உயிரழிவுறும் (biodegradable), ஒளியழிவுறும் (photodegradable), நீரில் கரையும் பல்பகுதியுள்ளிகளை உருவாக்குதல்.
• cotton, wool போன்ற இயற்கைப் பல்பகுதியுள்ளிகளை செயற்கைவற்றுடன் கலத்தல் (ஆடை அசௌகரியம் குறைய).
• சரியான கழிவு முகாமைத்துவம் (மறுசுழற்சி, குறைத்தல், மீள்பயன்பாடு).

ஐதரோகாபன் எரிபொருள் தாக்கம் (சேர்ப்பு):
ஐதரோகாபன் எரிபொருட்களின் முழுமையற்ற எரிவில் நச்சு CO + soot வெளியாகும். எனவே போதிய காற்றோட்டத்தில் (நீலச் சுடர்) எரிப்பது + L.P. gas போன்ற சுத்தமான எரிபொருளைப் பயன்படுத்துவது சுற்றுச்சூழலுக்கு நல்லது.

முடிவு: பல்பகுதியுள்ளிகள் நவீன வாழ்வுக்கு இன்றியமையாதவை; ஆனால் அவற்றின் அழியாமை ஒரு பெரும் சவால். பொறுப்பான உற்பத்தி + பயன்பாடு + கழிவு முகாமைத்துவமே தீர்வு.

1. (அ) உயிர்க் கோளத்தின் ஐந்து ஒழுங்கமைப்பு மட்டங்களையும் வரிசையாக எழுதி, ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு எடுத்துக்காட்டு தருக. (5 புள்.)
(ஆ) ஒரு சூழல்தொகுதியின் உயிரியல் (biotic) கூறுகளையும் உயிரற்ற (abiotic) கூறுகளையும் வேறுபடுத்துக. (5 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

தனியுயிரி → சனத்தொகை → சமூகம் → சூழல்தொகுதி → உயிர்க் கோளம்.
தனியுயிரி எ.கா: யானை; சனத்தொகை எ.கா: யாலா 5,879 யானைகள்.
சமூகம் எ.கா: யாலா விலங்குச் சமூகம்; சூழல்தொகுதி எ.கா: ஒரு குளம்.
உயிரியல் கூறு = தாவரம், விலங்கு, நுண்ணுயிர்.
உயிரற்ற கூறு = மண், நீர், காற்று, வெப்பநிலை, ஒளி.
சூழல்தொகுதியில்தான் இரு கூறுகளும் இடைத்தாக்கம் செய்கின்றன.

(அ) ஒழுங்கமைப்பு மட்டங்கள்:
(1) தனியுயிரி (Individual) — ஒற்றை உயிரி. எ.கா: ஒரு யானை, ஒரு தென்னை மரம்.
(2) சனத்தொகை (Population) — ஒரே சிற்றினம், ஒரு இடம், ஒரு காலம். எ.கா: 2011-இல் யாலாவில் 5,879 யானைகள்.
(3) சமூகம் (Community) — பல்வேறு சனத்தொகைகளின் கூட்டம். எ.கா: யாலாவின் விலங்குச் சமூகம்; நீர்கொழும்பு கடற்கழியின் சவர்க்காரத் தாவரச் சமூகம்.
(4) சூழல்தொகுதி (Ecosystem) — சமூகம் + உயிரற்ற கூறு. எ.கா: ஒரு குளம், ஒரு காடு.
(5) உயிர்க் கோளம் (Biosphere) — உயிர்கள் வாழும் புவி + வளிமண்டலம்.

(ஆ) கூறுகள்:
• உயிரியல் கூறு (biotic): அனைத்து உயிரினங்களும் — பச்சைத் தாவரம் (உற்பத்தியாளர்), விலங்கு (நுகர்வோர்), பாக்டீரியா/பூஞ்சை (சிதைப்போர்).
• உயிரற்ற கூறு (abiotic): இயற்பியல் கூறுகள் — மண், நீர், காற்று; சூழல் நிலைமைகள் — வெப்பநிலை, மழைவீழ்ச்சி, ஈரப்பதம், சூரிய ஒளி.
இவ்விரு கூறுகளுக்குமிடையே நிலவும் சமன்நிலை உறவே சூழல் சமநிலை.

2. (அ) உணவுச் சங்கிலி, உணவு வலை ஆகியவற்றை வேறுபடுத்தி ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒரு எடுத்துக்காட்டு தருக. (4 புள்.)
(ஆ) சக்திப் பிரமிடு எப்போதும் நிமிர்ந்ததாக இருப்பதை 10% சக்தி விதியின் அடிப்படையில் விளக்குக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

உணவுச் சங்கிலி = நேர்கோட்டுத் தொடர்; உணவு வலை = பல சங்கிலிகள் இணைந்தது.
எ.கா: புல்→வெட்டுக்கிளி→தேரை→நாகப்பாம்பு→வல்லூறு.
10% விதி: ஒரு மட்டத்தின் சக்தியில் 10% மட்டுமே மேலே செல்கின்றது.
90% வெப்பமாக இழக்கப்படுகின்றது (energy dissipation).
மேல் மட்டத்தில் சக்தி எப்போதும் குறைவு → பிரமிடு நிமிர்ந்தது.
NIE எண்: தாவரம் 10000 J → பூச்சி 1000 J → தேரை 100 J → வல்லூறு 10 J.

(அ) உணவுச் சங்கிலி = உற்பத்தியாளரிலிருந்து நுகர்வோர் வரை சக்தி/பொருள் ஒரு நேர்கோட்டுத் தொடராகப் பாயும் வரிசை. எ.கா: புல் → வெட்டுக்கிளி → தேரை → நாகப்பாம்பு → வல்லூறு.
உணவு வலை = பல உணவுச் சங்கிலிகள் ஒன்றோடொன்று வலை வடிவில் இணைந்தது; ஒரு உயிரி பல்வேறு உணவைச் சார்ந்திருக்க இயலும். எ.கா: தாவரம் → எலி/முயல்; எலியை இராஜாளி, மலைப்பாம்பு; முயலை வல்லூறு.

(ஆ) 10% விதி: ஒரு ஊட்ட மட்டத்தின் மொத்தச் சக்தியில் 10% மட்டுமே அடுத்த மேல் மட்டத்திற்குக் கடத்தப்படுகின்றது. மீதி 90% சூரிய சக்தி வெப்பமாக சூழலுக்கு இழக்கப்படுகின்றது (சுவாசம், இயக்கம், வெப்பம் — energy dissipation). எனவே ஒவ்வொரு மேல் மட்டத்திலும் கிடைக்கும் சக்தி கீழ் மட்டத்தை விடக் குறைவாகவே இருக்கும்.
NIE படம் 15.13: தாவரம் 10000 J → பூச்சி 1000 J → தேரை 100 J → வல்லூறு 10 J. சக்தி படிப்படியாகக் குறைவதால் பிரமிடு எப்போதும் நிமிர்ந்ததே. இதே சக்தி இழப்பால் உணவுச் சங்கிலியின் இணைப்புகளும் ஐந்துக்குக் குறைவாகவே இருக்கும்; எனவே குறுகிய சங்கிலி திறன் மிக்கது.

3. நைதரசன் சுழற்சியின் முக்கிய படிமுறைகளை, NIE குறிப்பிடும் பாக்டீரியாக்களின் பெயர்களுடன் விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

வளிமண்டலமே (N₂) முதன்மை மூலம்.
உயிரியல் நிலைப்படுத்தல்: Rhizobium, Azotobacter → NH₄⁺.
வளிமண்டல (மின்னல்) + தொழிற்துறை நிலைப்படுத்தல்.
நைதரேற்றம்: Nitrosomonas (NH₄⁺→NO₂⁻), Nitrobacter (NO₂⁻→NO₃⁻).
அமோனியேற்றம்: செத்த உடல் → NH₄⁺.
நைதரசன் நீக்கம்: Pseudomonas, Thiobacillus → வளி N₂.

புவியில் நைதரசனின் முதன்மை மூலம் வளிமண்டலம் (N₂). ஆனால் தாவரம் வளி N₂-ஐ நேரடியாகப் பயன்படுத்த முடியாது; எனவே நிலைப்படுத்தல் தேவை.

1. நிலைப்படுத்தல் (Fixation) — மூன்று முறை:
• உயிரியல்: மண்ணில் சுதந்திரமாக வாழும் Azotobacter, பயறுவகைத் தாவர வேர் முடிச்சில் கூட்டுயிராக வாழும் Rhizobium → வளி N₂-ஐ NH₄⁺ ஆக மாற்றுகின்றன.
• வளிமண்டல: மின்னலின்போது N₂ + O₂ → NO, NO₂.
• தொழிற்துறை: இரசாயன உரம் தயாரிப்பில் N₂ → நைதரேட்.

2. நைதரேற்றம் (Nitrification):
• Nitrosomonas: NH₄⁺ → NO₂⁻ (நைதரைட்).
• Nitrobacter: NO₂⁻ → NO₃⁻ (நைதரேட்).
தாவரங்கள் நைதரேட்டை உள்ளிழுத்துப் புரதம் தொகுக்கின்றன; உணவுச் சங்கிலி வழியாக விலங்குக்குச் செல்கின்றது.

3. அமோனியேற்றம் (Ammonification): செத்த உடல்/கழிவின் மீது நுண்ணுயிர் செயற்பாட்டால் நைதரசன் சேர்வைகள் → NH₄⁺ → மண்ணில் சேர்தல்.

4. நைதரசன் நீக்கம் (Denitrification): Pseudomonas, Thiobacillus → நைதரேட்டை மீண்டும் வளி N₂ ஆகத் திருப்புகின்றன. இவ்வாறு சுழற்சி முழுமையடைகின்றது.

4. (அ) சூழல் மாசடைதலின் மூன்று வகைகளை எழுதுக. (3 புள்.)
(ஆ) அமில மழை எவ்வாறு உருவாகின்றது என்பதை வேதியியல் அடிப்படையில் விளக்கி, அதன் நான்கு தீய விளைவுகளைக் குறிப்பிடுக. (7 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

மண், நீர், காற்று மாசடைதல்.
இயற்கை மழை pH ≈ 5.6 (CO₂, NO₂ கரைவால்).
SO₂ + H₂O → H₂SO₃ → ஒட்சியேற்றம் → H₂SO₄.
NO₂ → நைதரிக் அமிலம்; SO₃ → H₂SO₄.
விளைவு: காடு/பயிர் அழிவு, நீர்வாழ் உயிர் அழிவு.
விளைவு: சுண்ணாம்புக் கல் கரைதல், உலோகச் சிலை/கட்டடம் அரிப்பு.

(அ) சூழல் மாசடைதலின் மூன்று வகைகள் — மண் மாசடைதல், நீர் மாசடைதல், காற்று மாசடைதல்.

(ஆ) அமில மழை உருவாக்கம்: இயற்கையாக மழைநீர் CO₂, NO₂ கரைவதால் சற்று அமிலத்தன்மை கொண்டது — pH ≈ 5.6. வளிமண்டலத்தில் SO₂, SO₃, NO₂ அதிகரிக்கும்போது pH மேலும் குறைகின்றது:
• SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (கந்தக அமிலம்); இது மேலும் ஒட்சியேற்றமடைந்து H₂SO₄ (கந்தகக அமிலம்) ஆகின்றது.
• SO₃ நீரில் கரைந்தும் H₂SO₄ உருவாகின்றது.
• NO₂ நீருடன் நைதரிக் அமிலம் ஆகின்றது.
இவ்வமிலங்களுடன் கலந்த மழையே அமில மழை.

நான்கு தீய விளைவுகள்:
(1) காடுகளும் பயிர்களும் அழிவு.
(2) நீரின் அமிலத்தன்மை அதிகரிப்பால் நீர்வாழ் உயிர்கள் அழிவு.
(3) சுண்ணாம்புக் கல் + பாறைகள் கரைதல்.
(4) உலோகக் கட்டடங்கள், சிலைகள், பழம்பெரும் கட்டடங்கள் அரிப்பு (மேலும்: தாவரத்தின் கனிம உள்ளீர்ப்பு பாதிப்பு).

5. நிலைபேண் வளர்ச்சியை அடைய மேற்கொள்ளக்கூடிய ஐந்து நடவடிக்கைகளை, NIE எடுத்துக்காட்டுகளுடன் விளக்குக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

பல்பயிர்ச் செய்கை — நோய்/பூச்சி ஆபத்து குறைப்பு.
உயிரியல் பூச்சிக் கட்டுப்பாடு — Promecotheca cumingii / Dimokia javanica.
கரிம உரப் பயன்பாடு — மண் கட்டமைப்பு மேம்பாடு.
மீள்காடாக்கம் — சூழல் சமநிலை மீட்பு.
4R கழிவு முகாமை — Reuse, Reduce, Replace, Recycle.
குறுகிய உணவு மைல் + கார்பன் அடிச்சுவடு குறைப்பு.

நிலைபேண் வளர்ச்சி = எதிர்கால சந்ததியினரும் பயன்படுத்தும் வகையில் வளங்களை அறிவுடன் பயன்படுத்துதல். ஐந்து நடவடிக்கைகள்:

(1) பல்பயிர்ச் செய்கை (Multiple cropping): ஒரே நிலத்தில் வெவ்வேறு பயிர்கள் — ஒரு நோயால் முழுச் செய்கையும் அழியும் ஆபத்தைத் தவிர்க்கின்றது; எதிர்ப்புத் திறன் மிக்க பூச்சிகளைக் குறைக்கின்றது.

(2) உயிரியல் பூச்சிக் கட்டுப்பாடு (Biological pest control): பயிரைப் பாதிக்காத இயற்கை எதிரியைப் பயன்படுத்துதல். NIE எ.கா: தென்னைப் புழுப்பூச்சி Promecotheca cumingii-ஐ அதன் ஒட்டுண்ணி Dimokia javanica மூலம் கட்டுப்படுத்தியது.

(3) கரிம உரப் பயன்பாடு (Organic fertilizer): மக்கிய தாவர-விலங்குப் பொருள்; மண் கட்டமைப்பு + நுண்துளைத்தன்மை மேம்பாடு; இரசாயன உரத் தீங்கு தவிர்ப்பு.

(4) மீள்காடாக்கம் (Reforestation): குறைந்த வனப்பரப்பை மீட்டெடுத்துச் சூழல் சமநிலையை மீள நிறுவுதல்.

(5) 4R கழிவு முகாமை: Reuse (மீள்பயன்), Reduce (குறைத்தல்), Replace (கரிம உரம் போல் மாற்றீடு), Recycle (மலம் → உயிர்வாயு). மேலும் குறுகிய உணவு மைல் + கார்பன்/நீர் அடிச்சுவடு குறைப்பு நிலைபேண்மையை அதிகரிக்கின்றன.

6. (அ) சூழல் சமநிலை என்றால் என்ன? (2 புள்.)
(ஆ) உயிர்வகைப் பல்வகைமைக் குறைவுக்கான காரணங்களையும், ஊட்டச்செறிவாக்கம் (eutrophication) சூழல் சமநிலையைப் பாதிக்கும் விதத்தையும் விளக்குக. (8 புள்.) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

சூழல் சமநிலை = உயிரி + இயற்பியல் சூழல் இடையே சமன் உறவு.
பல்வகைமை குறைவு: ஆக்கிரமிப்பு உயிரின அறிமுகம் (Lantana, Giant Mimosa).
வாழ்விட இழப்பு, மாசடைதல்.
eutrophication: பொசுபேட்/நைதரேட் → பாசி வளர்ச்சி.
O₂ குறைவு + H₂S, NH₃, CH₄ → துர்நாற்றம்.
நீர்வாழ் உயிர் அழிவு → பல்வகைமை குறைவு.

(அ) சூழல் சமநிலை: உயிரினங்களுக்கும் இயற்பியல் சூழலுக்கும் இடையே நிலவும் சமன்நிலை உறவே சூழல் சமநிலை. சிறு மாற்றத்தை மீட்டெடுக்கும் ஆற்றல் சூழலுக்கு உண்டு; ஆனால் சிக்கலான மனித நடவடிக்கைகளால் இது பாதிக்கப்படுகின்றது.

(ஆ) பல்வகைமைக் குறைவுக்கான காரணங்கள்:
• ஆக்கிரமிப்பு உயிரின அறிமுகம் (invasive species): NIE எ.கா — Giant Mimosa (ஜெயன்ட் மிமோசா), Lantana, Trout, Andara — இவை சொந்த சிற்றினங்களின் வாழ்விடத்தை ஆக்கிரமித்து அழிக்கின்றன.
• வாழ்விட இழப்பு: மாசடைதலால் தாவர-விலங்கு வாழ்விடங்கள் அழிவு; யானை-மனிதன் மோதல்.
• நிலப்பயன்பாட்டு மாற்றம், காடழிப்பு.

ஊட்டச்செறிவாக்கம் (eutrophication): தொழிற்கழிவு, வேளாண் இரசாயனம், மலம், சவர்க்காரம் → நீர்த்தேக்கங்களில் பொசுபேட் + நைதரேட் செறிவு உயர்வு → பாசி அதிகமாக வளர்ந்து பச்சைப் பொங்கு படலம். போட்டியால் பாசி இறந்து, காற்றில்லா பாக்டீரியா H₂S, NH₃, CH₄ வெளியிட்டுத் துர்நாற்றம் + நீரில் O₂ குறைவு. இதனால் நீர்வாழ் தாவர-விலங்குகள் இறந்து உயிர்வகைப் பல்வகைமை குறைகின்றது, நீரின் தெளிவும் பயன்பாடும் இழக்கப்படுகின்றன — சூழல் சமநிலை சிதைகின்றது.

7. மனிதனின் வாழ்க்கை முறை மாற்றத்தால் ஏற்படும் தொற்றா நோய்களை (non-communicable diseases) NIE-இன் அடிப்படையில் விளக்கி, நாட்பட்ட சிறுநீரக நோயை (CKD) தவிர்க்கும் வழிமுறைகளைக் குறிப்பிடுக. (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம்:

தொற்றா நோய் = பரவாத நோய்; WHO ஆண்டுக்கு 38 மில்லியன் மரணம்.
இலங்கையில் நோய் மரணங்களில் 60%.
காரணம்: புகையிலை/மது, தவறான உணவு, உடற்பயிற்சியின்மை.
எ.கா: CKD, நீரிழிவு, புற்றுநோய், இதய/நுரையீரல் நோய், gastritis.
CKD காரணம்: Cd/Pb/As, வேளாண் இரசாயனம், fluoride நீர், நீரிழப்பு.
CKD தடுப்பு: நாள் 3.5–4.5 லீ. சுத்த நீர், இரசாயனம் தவிர்த்தல்.

தொற்றா நோய்கள் (Non-communicable diseases): ஒருவரிடமிருந்து இன்னொருவருக்குப் பரவாத நோய்கள். WHO-வின்படி ஆண்டுதோறும் 3.8 கோடி (38 மில்லியன்) பேர் இவற்றால் இறக்கின்றனர். இலங்கையில் நோய் மரணங்களில் 60% இவற்றால். காரணங்கள்: புகையிலை/மது அதிகப் பாவனை, தவறான உணவுப் பழக்கம், உடற்பயிற்சியின்மை, மன அழுத்தம் — இவை தொழில்மயமாதல்/நகரமயமாதல் வாழ்க்கை முறை மாற்றத்தின் விளைவுகள்.
எடுத்துக்காட்டுகள்: நாட்பட்ட சிறுநீரக நோய் (CKD), நீரிழிவு (diabetes), புற்றுநோய் (cancer), இதய நோய், நுரையீரல் நோய், இரைப்பை அழற்சி (gastritis), கண்புரை (cataract).

CKD: சிறுநீரக செயற்பாடு படிப்படியாக இழக்கப்படுவது; வேளாண் பகுதிகளில் பரவல். முதல் நோயாளி 1994-இல் பதவியா கோவிஜனபதயா. காரணங்கள்: கனரக உலோகம் (Cd, Pb, As), வேளாண் இரசாயன உட்கிரகிப்பு, fluoride கலந்த கடின நீர், நீரிழப்பு, கட்டுப்பாடற்ற மருந்து/மது.
தடுப்பு வழிமுறைகள்:
• வேளாண் இரசாயனம் + அதனால் பயிரிட்ட உணவைத் தவிர்த்தல்.
• நீரிழிவு + உயர் இரத்த அழுத்தத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் ஆரோக்கிய வாழ்க்கை.
• நாள் ஒன்றுக்கு 3.5–4.5 லீ. (5–6 பாட்டில்) சுத்த நீர் குடித்தல்.
• தோல் ஒவ்வாமைக்கு உடனடி சிகிச்சை; வலி நிவாரணி தவறாகப் பயன்படுத்தாமை; மது/புகையிலை தவிர்ப்பு.

📝 பயிற்சி

தரம் 10 + 11 (முழுமை) · பகுதி II

அலகு 1 — உயிரின் இரசாயன அடிப்படை

அலகு 2 — தேக்கோட்டு இயக்கம்

அலகு 3 — சடப்பொருள்களின் கட்டமைப்பு

அலகு 4 — நியூற்றனின் இயக்க விதிகள்

அலகு 5 — உராய்வு

அலகு 6 — தாவரங்களினதும் விலங்குகளினதும் கட்டமைப்பும் தொழிற்பாடும்

அலகு 7 — சார் அணுத்திணிவும் மோல் கருத்தும்

அலகு 8 — அங்கிகளின் சிறப்பியல்புகள்

அலகு 9 — வினையும் விசை

அலகு 10 — இரசாயனப் பிணைப்புகள்

அலகு 11 — விசையின் திருப்பல் விளைவு

அலகு 12 — விசைகளின் சமநிலை

அலகு 13 — உயிர்க்கோளம்

அலகு 14 — இனப்பெருக்கம்

அலகு 15 — வாயுக்களின் அழுத்தம்

அலகு 16 — சில முக்கிய வாயுக்கள்

அலகு 17 — சில முக்கிய இரசாயனத் தாக்கங்கள்

அலகு 18 — வேலை, சக்தி, திறன்

அலகு 19 — மின்னோட்டம்

அலகு 20 — பரம்பரை

அலகு 1 — தாவர இழையங்களும் விலங்கு இழையங்களும்

அலகு 2 — ஒளித்தொகுப்பு

அலகு 3 — கலவை

அலகு 4 — அலைகளும் அவற்றின் பயன்பாடுகளும்

அலகு 5 — கேத்திர கணித ஒளியியல்

அலகு 6 — மனித உடற் செயன்முறைகள்

அலகு 7 — அமிலம், மூலம், உப்பு

அலகு 8 — இரசாயன தாக்கங்களின் வெப்ப விளைவு

அலகு 9 — வெப்பம்

அலகு 10 — மின் சாதனங்களின் வலுவும் சக்தியும்

அலகு 11 — இலத்திரனியல்

அலகு 12 — மின்னிரசாயனம்

அலகு 13 — மின் காந்தவியலும் தூண்டலும்

அலகு 14 — ஐதரோகாபன்களும் அவற்றின் பெறுதிகளும்

அலகு 15 — உயிர்க் கோளம்