హోమ్ / విద్య / బాలల ప్రపంచం / బాలల సైన్స్ విభాగం / అడిగి తెలుసుకుందాం / ఇదెలా పనిచేస్తుంది? (ఏయిర్ కూలర్లు, ఏసి మెషిన్లు, రిఫ్రిజిరేటర్లు)
పంచుకోండి
వ్యూస్
  • స్థితి: సవరణ కు సిద్ధం

ఇదెలా పనిచేస్తుంది? (ఏయిర్ కూలర్లు, ఏసి మెషిన్లు, రిఫ్రిజిరేటర్లు)

ఏయిర్ కూలర్లు, ఏసి మెషిన్లు, రిఫ్రిజిరేటర్లు ఎలా పనిచేస్తాయో తెలుసుకుందాం.

6పిల్లలూ, వేసవి కాలం వస్తూనే అందరికీ గుర్తొచ్చేవి వడదెబ్బలు, కరెంటు కోతలు, నీటి ఎద్దడి, ఉక్కపోత. వీటికి మించి మనకు హాయిగా గుర్తొచ్చేవి కూలర్లు, ఏసి మెషిన్లు, రిఫ్రిజిరేటర్లు. ఎండాకాలం ఫ్యానులు వేసుకుంటే కాసింత చెమట ఆరిపోయి తాత్కాలిక ఉపశమనం కల్గినా ఆ తర్వాత ఆ ఫ్యాన్ల వేడిగాలి మోతకు పారిపోతాము. కాని కూలర్ల ఎదురుగా కాసేపు కూర్చుని సేద తీర్చుకోవాలనిపిస్తుంది. వారివారి స్తోమతను బట్టి వివిధ రకాల రూపాల్లో, ఖరీదులో నాణ్యతలో యిర్ కూలర్లు దొరుకుతున్నాయి. 6000 రూపాయల నుండి 60 వేల రూపాయల వరకు యిర్ కూలర్లు బజార్లో ఉంటాయి. దప్పిక కాగానే రిఫ్రిజిరేటర్లోంచి చల్లని ఒ గ్లాసెడు నీళ్ళు తాగితే గానీ అర్థం కాదు. రకరకాల కార్పోరేటు కంపెనీలు వివిధ భంగిమల్లో, పరిమాణాల్లో ధరల్లో రంగుల్లో, హంగుల్లో పలు కార్యకలాపాల్లో ఫీచర్లతో దొరకుతున్నాయి. 8 వేల రూపాయలు మొదలుకొని 8 లక్షల వరకు ఖరీదు చేసే రిఫ్రిజిరేటర్లు బజారుల్లో ఉన్నాయి. బాగా పనిచేసి ఎండలో కాసేపు తిరిగొచ్చి లోపలికొస్తూనే సి రూములోకి వెళ్ళి సోఫాలో కూచుంటే మనకంటే ధనవంతుడు వరనిపించే సంతృప్తి కలుగుతుంది. వివిధ మోజుళ్ళతో, విండో మోదలుకొని, స్టిట్, స్టాట్యూ 8 వేల రూపాయల వరకు పలు భంగిమల్లో గదిని చల్లబరిచే ఏసి మెషిన్లు వివిధ ధరల్లో దొరుకుతున్నాయి. కేవలం సంపన్న ఉర్ధ్వ, మద్య తరగతి (upper middle class) ధనికులు మాత్రమే అమర్చుకోగల విధంగా ఏసి మెషిన్లు ఉంటాయి. 10 వేల రూపాయల నుంచి 10 లక్షల వరకు ఖరీదు చేసే ఏసి మెషిన్లు వారి వారి స్థాయిల్లో వారి వారి గదులకు చల్లని సేవలందిస్తున్నాయి. మనకు కూలర్లు, ఏసిమెషిన్లు, రీఫ్రిజిరేటర్లు ఉన్నా లేకపోయిన ఒ సైన్స్ విద్యార్ది గా వాటి మధ్య ఉన్న తేడాలు మిటి? అవి ఎలా పనిచేస్తాయి? అన్న పలు ప్రశ్నలకు సమాధానాలు తెలుసుకోవాలనే ఆసక్తి ఉంటుంది. ఈ సందర్బంగా మీరు ఓ విషయం గుర్తించాలి. దేశంలో ఉత్పత్తి అవుతూ ఖర్చయ్యే వినిమయ విద్యుచ్ఛక్తిలో సుమారు 60 శాతం మేరకు నగరాల్లోనే ఖర్చవుతుంది. అలాంటి నగరాల్లో తిరిగి ప్రతి 100 యూనిట్లలో 80 యూనిట్లు వేసవికాలంలో కేవలం రిప్రిజిరేటర్లు, ఏసి మెషిన్లకే ఖర్చవుతోంది. కాబట్టి దేశంలో ఉన్న విద్యుచ్ఛక్తి  రంగంలో దాదాపు 50 శాతం సంపన్నుల ఉక్కపోతను పోగొట్టేందుకు ఏసి మెషిన్ల రూపంలోనే ఖర్చవుతోందన్నమాట. అయితే అలాంటి సంపన్నులు దేశంలో కేవలం 20 శాతం మందే ఉన్నారన్న విషయం మర్చిపోవద్దు. ఇక అసలు విషయానికొద్దాం.

యిర్ కూలర్లు గదిని చల్లబరిచే విధానానికి, సి మెషిన్లు చల్లబరిచే విధానానికి చాలా తేడా ఉంది. అయితే సి మెషిన్లు, రిఫ్రిజిరేటర్లు ఒకే సూత్రం ఆధారంగా పని చేస్తాయి. ముందుగా యిర్ కూలర్ల సంగతి తెలుసుకుందాం.

ఏదైనా ద్రవ పదార్థం వాయురూపంలోకి వెళ్ళాలంటే అది తన అణువుల మధ్యన రసాయనిక బంధాలను తొంచుకుని స్వేచ్ఛా అణువుల రూపంలోకి వెళ్ళాలి. అంటే అణువుల మధ్య ఉన్న అణ్వంతర బలాన్ని (inter molecular binding) చేధించాలి. అందుకు శక్తి కావాలి. గది ఉష్ణోగ్రత వద్దే ఆవిరయ్యే ద్రవాలు ఈ విచ్చదన శక్తిని తమ ద్రవం నుంచే తీసుకోవడం వల్ల ద్రవం చల్లబడుతుంది. వేసవి కాలంలో మనకు చెమట పట్టడం వల్ల మన దేహపు ఉష్ణోగ్రత క్రమబద్దీకరణం (regulation of body temperature) కావడం వెనుక ఉన్న సూత్రం కూడా ఇలాంటిదే. క్రొత్త కుండల్లో పోసిన నీరు చల్లబడడం కూడా ఇలాంటి సూత్రం వల్లనే. ప్రతి గ్రాము నీరు ఆవిరిగా మారాలంటే సుమారు 540 కెలోరీల ఉష్ణ శక్తి అవసరం. దీన్నే నీటి బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం (latent heat of vaporization) అంటారు. ఉదాహరణకు ఒ పాత్రలో 1 లీటరు నీరు ఉందనుకుందాం. అది ప్రస్తుతం 45oC దగ్గర ఉందనుకుందాం. ఇందులోంచి 10 మి.లీ. నీరు ఆవిరయిందనుకుందాం. ప్రతి గ్రాము లేదా ప్రతి మి.లీ. నీరు ఆవిరికావడానికి 540 కెలోరీల శక్తి కావాలి. కాబట్టి 540 x 10 = 5400 కెలోరీల శక్తిని అక్కడ ఇక మిగలిన 990 మి.లీ. నీరే త్యాగం చేయాలి. అంటే 990 x s x ∆t – 5400 అయ్యేవిధంగా శక్తినితృత్వ సూత్రాన్ని అమలు చేయాలి. ఇక్కడ s అంటే నీటి విశిష్టోష్ణం (specific heat) ఇది నీటికి దాదాపు 1 కెలోరి/గ్రాము. మరి ఇక ∆t అంటే ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు. కాబట్టి 990 x s x ∆t – 5400 = 900 x ∆t = 5400; అంటే ∆t విలువ 5400/990 అవుతుంది. దీనివిలువ దాదాపు 5.5oC అంటే ఆ నీటి ఉష్ణోగ్రత ఇప్పుడు 39.5 మాత్రమే ఉంటుందన్నమాట. బయట 45oC ఉన్న ఆ నీరు 39.5oC వద్ద ఉండడం వల్ల అలాంటి నీటిని తాగినప్పుడు లేదా తాకినప్పుడు మనకు చల్లగా అనిపిస్తుంది. యిర్ కూలర్లో అడుగున  ఉన్న తొట్టెలాంటి పాత్రలో నీరు పోస్తారు. ఆ నీటిని  ఒ చిన్న నీట పంపు ద్వారా యిర్ కూలర్లో అమర్చిబడిన వ్రేళ్ల తడికె (fibre mat) తడిసేలా పంపుచేస్తారు. అడపగా మిగిలిన నీరు తిరిగి తొట్టి పాత్రను చెరుతుంది. అదే సమయంలో యిర్ కూలర్లో అంతర్గతంగా అమర్చిన ఒ పెద్ద ఫ్యాను యిర్ కూలర్లో ఉన్న గాలిని మనవైపు నెట్టేల తోస్తుంది. తద్వారా యిర్ కూలర్లో కొంచెం ఖాళీ ప్రదేశం (low pressure) ఏర్పడుతుంది. బయటి పీడనం కన్నా యిర్ కూలర్లో పీడనం తక్కువ ఉండడం వల్ల బయటి గాలి యిర్ కూలర్లోకి కేవలం తడిసిన తడికి సందుల గుండానే దూసుకొని వెళ్తుంది. బయటి గాలిలో కన్నా తడికెల నీటి ఉష్ణోగ్రత తక్కువ ఉండడం (కొంతలో కొంత నీరు ఆవిరవుతుంది కాబట్టి) వల్ల బయటనుంచి లోనికి వెళ్ళి ఫ్యాను ద్వారా మనవైపు వస్తున్న గాలి కూడా చల్లబడి మనల్ని తాకుతుంది. అదే సమయంలో ఆ గాలిలో తేమ శాతం (humidity) కూడా పెరుగుతంది. తుంపరల (dew) రూపంలో నీటి బిందువుల్ని మనవైపు ఆ గాలి పెడుతుంది. చల్లదనంతో పాటు తేలికపాటి తుంపర్లను మన చర్మం తాకేలా ఆ గాలి నెట్టడం వల్ల ఆ తుంపర్లు మన చర్మాన్ని తాకి పగిలిపోతాయి (split). ఆ క్రమంలో కొంత శరీర ఉష్ణాన్ని గ్రహిస్తాయి. అంటే మనం కొంత ఉపశమనాన్ని  పొందుతాము.

యిర్ కూలర్ల వల్ల మనం చల్లని అనుభూతి పొందడం వెనుక ఉన్న రహస్యం ఇదే.

అయితే యిర్ కూలర్ల వల్ల చల్లదనం బదులు అసౌకర్యం కలిగే పరిస్థితులు కూడా లేకపోలేదు.

  1. గాలిలో తేమశాతం ఎక్కువ ఉన్నట్లయితే అప్పుడు కూలర్లలో నీరు ఆవిరి కాదు. తద్వారా కేవలం మరింత నీటి తుంపర్లు చర్మానికి తాకి ఆవిరి కాకుండా అలాగే ఉండిపోతాయి. ఉక్కపోత ఎక్కువ అనిపిస్తుంది.
  2. గదిలో విధిగా రెండువైపులా తెరిచి ఉంచాలి.  ఒక వైపు నుంచి బయట గాలి లోపలికి చొరబడ్డానికి, మరోవైపు లోపలిగాలి బయటకి పోవడానికి అవకాశం ఉండాలి. అంటే ఒ వైపు ఎక్సాస్ట్ (exhaust) ఫ్యాను ఉంటే మంచిది. అలా కాకుండ గదిలో అన్ని వైపుల మూసి వుంచిన పరిస్థితి ఉన్నట్లయితే కొద్దిసేపటికి గదిలో తేమశాతం గాలిలో సంతృప్తమయి ఏ మాత్రం చల్లబడని పరిస్థితి దాపురిస్తుంది.
  3. ఎప్పటికప్పుడు నీరు ఆవిరవుతూ ఉండడం వల్ల నీటి ఖర్చు తప్పదు. ఒకవేళ బోరునీళ్ళను వాడినట్లయితే తడికె మీద స్కేల్స్ ఏర్పడి గట్టిపడతాయి. కొన్ని రోజులకే సందులు పేరుకుపోయి గాలి ఏమాత్రం చొరలేని పరిస్థితి ఎదురవుతుంది.
  4. తడికెలాంటి సదుపాయం, నీటి సదుపాయం ఉండడం వల్ల తడకెల మీద ఆల్గే, ఫంగస్, సూక్ష్మజీవ వ్యాప్తి పెరుగుతుంది. వాటిమీద ఆధారపడిన బ్యాక్టీరియా కూడా వృద్ధి చెందుతుంది. పొరపాటున నీరు లేకుండ ఫ్యాను మాత్రమే వాడితే తడికె ఎండిపోతుంది. ఈ జీవకారకాలు చనిపోయి కంపు వాసన వస్తుంది. కాబట్టి నీటితొట్టెలో ఆడపాదడపా డెట్టాల్ లేదా ప్రమాదం లేని యాంటి బయోటిక్ ద్రావాలు కలపాలి.

10విజ్ఞానశాస్త్రంలో వ్యవస్త (system) అంటే ఓ ప్రత్యేక అర్థం ఉంది. పరిశీలనలో ఉన్న పదార్థ భాగాన్ని వ్యవస్త అంటాము. వ్యవస్థ తప్ప మిగిలిన విశ్వాన్నంతా కలిసి పరిసరాలు (surroundings) అంటాము. ఉష్ణగతిక శాస్త్ర శూన్యనియమం (Zeroth Law of Thermodynamics) ప్రకారం ఔష్ణ సమాతాస్థితి (Thermal Equilibrim)లో ఉన్న పదార్థాల ఉష్ణోగ్రత సమానంగా ఉంటుంది. ఔష్ణ సమాతాస్థి అంటే పలు పదార్థాలు మధ్య ఉష్ణ ప్రవాహానికి (heat flow) అనువైన పరిస్తితులు ఉండటమే వ్యవస్థ, దాని పరిసరాలు సాధారణంగా ఔష్ణ సమాతాస్థిలో ఉంటాయి. అంటే సాధారణంగా సరిసరాల ఉష్ణోగ్రత వద్దే వ్యవస్థ కూడా ఉంటుంది. కేవలం జీవజాతులు (living beings) మాత్రమే పరిసరాలు ఉష్ణోగ్రత ఎలా ఉన్నా తమ దైహిక ఉష్ణోగ్రత (body temperature) ఒకే తీరుగ ఉండేలా క్రమబద్దీకరించుకుంటాయి. కాని నిర్జీవ పదార్థలయిన కుర్చీ, నీళ్ళులేని బకెటు, చెప్పులు, ఇనుప కొడవలి, బస్తాలో ధాన్యం సాధారంణంగా గది ఉష్ణోగ్రత (room temperature) దగ్గర ఉంటాయి. ఎందుకంటే అవి పరస్పరం ఔష్ణ సమాతాస్థిలో ఉంటాయి. కాబట్టి ఇలాంటి స్థితిలో అంటే పరిసరాలతో ఔష్ణ సమాతాస్థిలో ఉన్న వ్యవస్థ ఉష్ణోగ్రతను పరిసరాల ఉష్ణోగ్రత కన్నా తక్కువ చేయడాన్నే శీతలీకరణం (cooling) అంటారు. రీఫ్రిజిరేటర్లు, ఏసి మెషిన్లు తమ వ్యవస్థల ఉష్ణోగ్రతను తమ వ్యవస్థల ఉష్ణోగ్రతను తమ సరిసరాల ఉష్ణోగ్రత కన్నా తక్కవ చేయడానికి ఉపకరించే సౌఖ్యసాధనాలు (devices of comfort). రిఫ్రిజిరేటర్లు తలుపు తీసి మనం వాడుకునే భాగం, అందులో ఉంచిన పదార్థాలు, అందులోని గాలి వీటన్నింటినీ కలిపి రీఫ్రిజిరేటర్లోని వ్సవస్థ అవుతుంది. రీఫ్రిజిరేటర్ వెనుకున్న నల్లని లేబ జల్లెడ (metal mesh) రీఫ్రిజిరేటర్ బయటి గోడల, రీఫ్రిజిరేటర్ ఉన్న గదితో పాటు మిగిలిన వ్యవస్థలోని భాగాలన్నీ పరిసరాలవుతాయి. అలాగే సి మెషిన్ ను ఉంచిన గది, అందులో ఉన్న మనము, అందులోని గాలి, గదిలోని సామాన్లు వగయిరా పదార్థాలు సంచయం (cluster of objects in the AC room) సి మెషిన్కు వ్యవస్థ అవుతుంది. మిగిలిన బయట వాతావరణం, క్యాంపస్ తదితరాలన్నీ పరిసరాలవుతాయి. ఉష్ణగతిక శాస్త్రం ప్రకారం ఆదర్శంగా చెప్పాలంటే సి మెషిన్లు, రీఫ్రిజిరేటర్లు మూతపడ్డ వ్యవస్థలు (closed systems) అంటే వాటిలోని వ్యవస్థకు, పరిసరాలకు మధ్య శక్తి వినిమయం (heat exchange) ఉంటుంది. కాని పాదార్థిక వినిమయం (material exchange) ఉండదు. ఇది ఓ విషయం.

ఇక రెండో విషయానికొద్దాం.

ఓ అనాదర్శ వాయువు (Joule-Thomson Effect)కు అధిక పీడనాన్ని కలుగజేసి ఒక్కసారిగా పీడనం తగ్గేలా ఏర్పాటు చేస్తే ఆ వాయువు ఒక్కసారిగ అల్పపీడనం వైపునకు మళ్లిస్తే అది వ్యాకోచించి అధిక ఘనపరిమానానికి వెళ్లాలి కాబట్టి తనమీద తానే పని (work) చేసుకున్నట్లు అర్థం. పనికి శక్తి కావాలి. కాబట్టి ఆ శక్తిని తలలోని అంతర్గత శక్తి (internal energy) నుంచే ఖర్చు చేస్తుంది. పదార్థాల ఉష్ణోగ్రత ఆ వస్తువు అంతర్గత శక్తికి మరో రూపాలు (expression). కాబట్టి అంతర్గతశక్తి తగ్గితే ఉష్ణోగ్రత కూడా తగ్గినట్లని అర్థం.

రీఫ్రిజిరేటర్లు, సి మెషిన్లో సరిగ్గా ఇదే జరుగుతుంది. అందులో ప్రత్యేక సిలిండరులో ఫ్రియాన్ వాయువు (Freon gas) ఉంటుంది. దీన్ని ఒక ప్రత్యేక మోటరు అధిక పీడనానికి గురిచేస్తుంది. ఈ మోటరును డనీకరణ యంత్రం (compressor) అంటారు. అధిక పీడనానికి లోనైన ఈ ఫ్యాను వాయువును ఓ జల్లెడ లాంటి రాగి లోహ నాళిక సముదాయం (copper tabular mesh)తో అల్పపీడనంలోకి వ్యాకోచించేలా చేస్తారు. అప్పుడు జౌల్-థామ్సన్ ఫలితానికి అనుగుణంగా ఫ్రియాన్ వాయువు ఉష్ణోగ్రత బాగా పడిపోతుంది. దాంతోపాటు అది ప్రవహిస్తున్న రాగి లోహ నాళికా సముదాయం మీదుగా ప్రవహించేలా చేస్తారు. అప్పుడు ఉష్ణశక్తి వినిమయం ద్వారా గది గాలి తన ఉష్ణాన్ని రాగిలోహ నాళిక సముదాయానికి ఇచ్చేసి చల్లబడుతుంది. చల్లబడ్డ ఆ గాలిని అదే ఫ్యానుతిరిగి గదిలోకి నెడుతుంది. అప్పుడు అది గదిలో ఉన్న మనల్ని మన వస్తువుల్ని చల్లబరుస్తుంది. ఇలా చక్రీయంగా అనుకున్నంత ఉష్ణోగ్రత వచ్చేంతవరకు కంప్రెసర్ పనిచేస్తుంది. తన చల్లదనాన్ని గది గాలికి ఇవ్వడం ద్వారా (లేదా గది గాలిలోని వేడిని సంగ్రహించడం ద్వారా) వేడెక్కిన ఫ్రియాను వాయువును ఏసి మెషిన్ వెనకున్న మరో రాగిలోహ సముదాయంలోకి పంపి బయటిగాలితో చాలా మందమటుకు చల్లబరుస్తారు. ఇలా కొద్దోగొప్పో చల్లబడ్డ ఫ్రియాను వాయువును తిరిగి అదే కంప్రెసర్ మళ్ళీ ఒత్తిడికి గురిచేసి మునుపు చెప్పిన అల్పపీడన లోహ సముదాయంములోకి వ్యాకోచింపచేస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ చక్రీయం (cyclical)గా జరుగుతుందన్నమాట.

11రీఫ్రిజిరేటర్లలో కూడా ఇదే సూత్రం పనిచేస్తుంది. అయితే రీఫ్రిజిరేటరులోని కూరగాయలు, గుడ్లు, ఆహార పదార్థాలు, త్రాగేనీరు పెట్టే లోపలి భాగంలోని గాలి అక్కడ వ్యవస్థ అవుతుంది. ఇలా అధిక పీడనానికి గురయిన వాయువు అల్ప పీడనానికి లోనయినప్పుడు తన ఉష్ణోగ్రతను గణనీయంగా తగ్గించుకునే లక్షణం ఉన్న వాయువులకు ఒకే తీరుగ ఉండదు. ఫ్రియాన్, అమ్మోనియా వంటి వాయువులకు ఈ లక్షణం ఎక్కువ. ఇలాంటి వాయువుల్ని శీతలీకరణ వాయువులు (refrigement gases) అంటారు. సి మెషిన్లు, రీఫ్రిజిరేటర్లలో ఫ్రియాను వాయువును వాడతారు. శీతల గడ్డింగులు, మంచు తయారీ (ice making) పరిశ్రమలలో అమ్మోనియా వాయువును శీతలీకరణ వాయువుగా వాడతారు.

ఆధారం: ప్రొ. ఎ. రామచంద్రయ్య

3.01606425703
మీ సూచనను పోస్ట్ చేయండి

(ఈ పేజీ లో ఉన్న కంటెంట్ పై ఏమైన వ్యాఖ్యలు / సలహాలు ఉంటే, ఇక్కడ పోస్ట్ చేయండి)

Enter the word
నావిగేషన్
పైకి వెళ్ళుటకు