ജൂളിന്റെ താപനിയമവും ഹീറ്ററില്‍ വെള്ളം ചൂടാക്കുന്നതും തമ്മിലെന്താ ബന്ധം?


ഡോ. സുനിതാ ഗണേഷ്

വിവിധ ക്ളാസുകളിൽ പഠിക്കാനുള്ള ജൂളിന്റെ താപനിയമം നിത്യജീവിതത്തിൽ നാം അനുഭവിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്‌

Representative image/ Getty images

ണുത്ത വെളുപ്പാന്‍കാലങ്ങളില്‍ കുളിക്കാന്‍ ഇത്തിരി ചൂടുവെള്ളം കൂട്ടുകാര്‍ ആഗ്രഹിക്കാറില്ലേ? വൈദ്യുതഹീറ്ററുകള്‍ എങ്ങനെയാണ് വെള്ളത്തെ ചൂടാക്കുന്നതെന്ന് ആലോചിച്ചിട്ടുണ്ടോ? ഹീറ്ററുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് വെള്ളം ചൂടാക്കുമ്പോഴും ഇരുള്‍മുറികളെ ഫിലമെന്റ് ബള്‍ബുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശിപ്പിക്കുമ്പോഴും ചുളിഞ്ഞവസ്ത്രങ്ങള്‍ തേച്ചുവൃത്തിയാക്കുമ്പോഴും ഒക്കെ അറിയാതെതന്നെ നാം ജൂളിന്റെ താപനിയമം പ്രയോഗിക്കുകയാണ്.

എന്താണ് ജൂള്‍ നിയമം?

വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുന്നതിനുള്ള കഴിവിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ വസ്തുക്കളെ ചാലകങ്ങള്‍ (conductors), അര്‍ധചാലകങ്ങള്‍ (semiconductors), അചാലകങ്ങള്‍ (Insulators) എന്നിങ്ങനെ തിരിക്കാം. വസ്തുക്കളില്‍ പ്രകൃത്യാതന്നെ അവ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങള്‍, അയോണുകള്‍, തന്മാത്രകള്‍ എന്നിവ പ്രത്യേകരീതിയില്‍, അകലത്തില്‍, അടുക്കില്‍ ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കും. ഈ ക്രമീകരണത്തെ വസ്തുവിന്റെ ലാറ്റിസ് ഘടന എന്നുവിളിക്കുന്നു. കൃത്യമായ ലാറ്റിസ് ക്രമീകരണം പാലിക്കാത്ത വസ്തുക്കളും പ്രകൃതിയിലുണ്ട്. ചില്ലുവസ്തുക്കള്‍ അത്തരത്തില്‍ കൃത്യമായ ലാറ്റിസ് ഘടന പാലിക്കുന്നില്ല. സ്വര്‍ണം, ചെമ്പ്, വെള്ളി, അലുമിനിയം തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളുടെ ലാറ്റിസ് ഘടനയില്‍ സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രോണുകളാല്‍ ചുറ്റപ്പെട്ട, പോസിറ്റീവ് ചാര്‍ജുള്ള കാറ്റയോണുകളുടെ ഒരു ക്രമീകരണമുണ്ടായിരിക്കും. ലോഹങ്ങള്‍ നല്ലരീതിയില്‍ വൈദ്യുതിയെ കടത്തിവിടുന്ന വസ്തുക്കളാണ്. അത്തരം വസ്തുക്കളെ ചാലകങ്ങള്‍ എന്നുവിളിക്കുന്നു. ലോഹങ്ങളില്‍ സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ലഭ്യമാവുന്നതുകൊണ്ടാണ് അവ നല്ല ചാലകങ്ങളാവുന്നത്.

കമ്പിയുടെ രൂപത്തിലുള്ള ഒരു ചാലകവസ്തു സങ്കല്പിക്കുക. ഇതിന്റെ രണ്ടറ്റങ്ങളില്‍ വോള്‍ട്ടത വ്യതിയാനം വരുത്തുമ്പോള്‍, അതിന്റെ പ്രഭാവത്തില്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ കമ്പിയില്‍ക്കൂടി പ്രവഹിക്കാന്‍ തുടങ്ങുന്നു. ഇവ സഞ്ചാരത്തിനിടയില്‍ വിസരണംചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഇത് വൈദ്യുതിയുടെ സുഗമമായ ഒഴുക്കിന് തടസ്സം സൃഷ്ടിക്കുന്നവിധത്തില്‍, വസ്തുചെലുത്തുന്ന പ്രതിരോധം(resistance) ആയി അനുഭവപ്പെടുന്നു. തന്മൂലം ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെ പ്രവാഹവേഗം കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. വിവിധ വസ്തുക്കളില്‍ പ്രതിരോധം വിവിധ അളവുകളിലായിരിക്കും. ചാലകങ്ങളില്‍ മറ്റുവസ്തുക്കളെ അപേക്ഷിച്ച് പ്രതിരോധം കുറവായിരിക്കും.

വോള്‍ട്ടതവ്യതിയാനംചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തിമൂലം കമ്പിയിലൂടെ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പ്രവാഹം സാധ്യമാകുന്നു. പക്ഷേ, വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്ന വസ്തുവിന്റെ നീളം, ആകൃതി, വൈദ്യുതിപ്രവാഹ തീവ്രത, പ്രവാഹസമയം, വസ്തുവിന്റെ പ്രതിരോധസ്വഭാവം എന്നിവയനുസരിച്ച് വോള്‍ട്ടത വ്യതിയാനംചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തിയുടെ ഒരുഭാഗം വസ്തുവില്‍ താപമായി നഷ്ടമാകുന്നു. ഇംഗ്ലീഷ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെയിംസ് പ്രെസ്‌കോട്ട് ജൂള്‍ ഈ വസ്തുതയെ, H=I2Rtഎന്ന സൂത്രവാക്യമായി അടയാളപ്പെടുത്തി. ഇതില്‍ H താപത്തിന്റെ അളവിനെയും I പ്രവാഹതീവ്രതയെയും R പ്രതിരോധത്തെയും t പ്രവാഹസമയത്തെയും കുറിക്കുന്നു.

ജൂള്‍നിയമമനുസരിച്ച്, ഒരുചാലകത്തിലൂടെ വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുമ്പോള്‍ വൈദ്യുതപ്രവാഹതീവ്രതയുടെ വര്‍ഗത്തിന്റെയും പ്രതിരോധത്തിന്റെയും പ്രവാഹസമയത്തിന്റെയും ഗുണിതത്തിനാനുപാതികമായി താപോര്‍ജം വസ്തുവില്‍ രൂപപ്പെടുന്നു.വൈദ്യുതചാലകങ്ങളില്‍ ഇത്തരത്തില്‍ രൂപംകൊള്ളുന്ന താപത്തെ നാം ദൈനംദിനജീവിതത്തില്‍ പലവിധത്തില്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു.

പ്രതിരോധവും ദ്രവണാങ്കവും (melting point) വളരെക്കൂടുതലുള്ള ടങ്സ്റ്റണ്‍ ഫിലമെന്റായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ബള്‍ബുകളില്‍ പ്രകാശംവമിക്കത്തക്കരീതിയില്‍ വൈദ്യുതപ്രവാഹം ഫിലമെന്റിനെ ചൂടാക്കുന്നു. ഉയര്‍ന്ന ദ്രവണാങ്കമായതുകൊണ്ട് സാധാരണയായി അത് ഉരുകുന്നില്ല.

വൈദ്യുത ഓവനുകള്‍, കെറ്റിലുകള്‍, ഗീസറുകള്‍ തുടങ്ങി നമ്മുടെയൊക്കെ വീടുകളിലെ വിവിധ വൈദ്യുതോപകരണങ്ങളെ സംരക്ഷിച്ചുനിര്‍ത്തുന്ന ഫ്യൂസ് സംവിധാനത്തില്‍വരെ നാം ജൂള്‍ നിയമം ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. ചാലകവസ്തുവില്‍ നഷ്ടമാകുന്ന താപം എങ്ങനെയാണ് തണുത്തവെള്ളത്തെ ചൂടാക്കുന്നതെന്ന് മനസ്സിലായല്ലോ.

Content Highlights: Details about Joule's law


Also Watch

Add Comment
Related Topics

Get daily updates from Mathrubhumi.com

Newsletter
Youtube
Telegram

വാര്‍ത്തകളോടു പ്രതികരിക്കുന്നവര്‍ അശ്ലീലവും അസഭ്യവും നിയമവിരുദ്ധവും അപകീര്‍ത്തികരവും സ്പര്‍ധ വളര്‍ത്തുന്നതുമായ പരാമര്‍ശങ്ങള്‍ ഒഴിവാക്കുക. വ്യക്തിപരമായ അധിക്ഷേപങ്ങള്‍ പാടില്ല. ഇത്തരം അഭിപ്രായങ്ങള്‍ സൈബര്‍ നിയമപ്രകാരം ശിക്ഷാര്‍ഹമാണ്. വായനക്കാരുടെ അഭിപ്രായങ്ങള്‍ വായനക്കാരുടേതു മാത്രമാണ്, മാതൃഭൂമിയുടേതല്ല. ദയവായി മലയാളത്തിലോ ഇംഗ്ലീഷിലോ മാത്രം അഭിപ്രായം എഴുതുക. മംഗ്ലീഷ് ഒഴിവാക്കുക..



 

IN CASE YOU MISSED IT
wedding

1 min

താലികെട്ടിനു തൊട്ടുമുമ്പ് വിവാഹത്തില്‍നിന്ന് പിന്മാറി വധു; പിറ്റേന്ന് പഴയ സുഹൃത്തുമായി വിവാഹം

Jan 28, 2023


adani

2 min

നഷ്ടം കോടികള്‍: നിയമനടപടിയെന്ന് അദാനി; ഭീഷണിയല്ലാതെ ചോദ്യങ്ങള്‍ക്കുത്തരമുണ്ടോയെന്ന് ഹിന്‍ഡെന്‍ബര്‍ഗ്

Jan 27, 2023


Mentalist Aadhi
Premium

15:03

അതീന്ദ്രിയ ശക്തികളോ മനസ്സ് വായിക്കാനോ ഉള്ള കഴിവോ മെന്റലിസത്തിന് ഇല്ല

Jan 25, 2023

Most Commented