அடடே அறிவியல்: உருளைக்கிழங்கு பேட்டரி

நீங்கள் பள்ளிக்குச் செல்லும்போது உங்க அம்மா உருளைக்கிழங்கு பொரியல், குருமா, சிப்ஸ் இவற்றில் ஏதெனும் ஒன்றை வைத்து அனுப்புவது வழக்கம். உருளைக் கிழங்கிலிருந்து பொரியல் செய்யலாம், குருமா செய்யலாம், சிப்ஸ் செய்யலாம். ஆனால் உருளைக்கிழங்கிலிருந்து மின்சாரம் தயாரிக்க முடியுமா?. ஒரு சோதனை செய்தால் தெரிந்துவிடப்போகிறது.

தேவையான பொருள்கள்:

பெரிய உருளைக் கிழங்குகள், தாமிர ஆணிகள் அல்லது கம்பிகள், இரும்பு ஆணிகள், இணைப்புக் கம்பிகள், கால்வனா மீட்டர்.

சோதனை:

1)அளவில் பெரிய உருளைக் கிழங்குகளையும் இரும்பு, தாமிர ஆணிகளையும் கடையில் வாங்கிக்கொள்ளுங்கள்.

2)இரண்டு அங்குல நீளம்கொண்ட இரும்பு ஆணிகள் தாமிரக் கம்பிகள் ஆகியவற்றின் இருமுனைகளையும் நன்றாகத் தரையில் தேய்த்துக்கொள்ளுங்கள்.

3)ஓர் இரும்பு ஆணியையும் ஒரு தாமிரக் கம்பியையும் ஒன்றையொன்று தொடாதவாறு உருளைக்கிழங்கில் சொருகி வையுங்கள்.

4)உருளைக் கிழங்கில் வெளியே நீட்டிக்கொண்டிருக்கும் தாமிரக் கம்பியின் முனையையும், இரும்பு ஆணியின் முனையையும் ஒரு வோல்ட் மீட்டருடன் இணைப்பு கம்பிகளால் இணைத்துக்கொள்ளுங்கள்.

இப்போது என்ன நடக்கிறது என்பதைப் பாருங்கள். உருளைக்கிழங்கில் சொருகிவைக்கப்பட்ட உலோக ஆணிகளை கால்வனா மீட்டருடன் இணைத்தவுடன் வோல்ட் மீட்டர் முள் விலகி அளவு காட்டுவதைப் பார்க்கலாம்.

5)இதே போன்று நான்கு உருளைக்கிழங்குகளில் தாமிரக் கம்பிகளையும், இரும்பு ஆணிகளையும் சொருகிக்கொள்ளுங்கள். ஓர் உருளைக்கிழங்கில் உள்ள தாமிரக் கம்பியை மற்றொரு உருளைக்கிழங்கில் உள்ள இரும்பு ஆணியுடன் இணைத்துக்கொள்ளுங்கள். முதல் உருளைக்கிழங்கில் உள்ள இரும்பு ஆணியையும் நான்காவது உருளைக்கிழங்கில் உள்ள தாமிரக் கம்பியையும் வோல்ட் மீட்டருடன் இணைத்து அளவைப் பாருங்கள்.

ஓர் உருளைக் கிழங்கு எப்படி மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது? உருளைக்கிழங்குகளின் எண்ணிக்கை அதிகமாகும்போது வோல்ட் மீட்டர் காட்டும் அளவும் அதிகமாகிறது. இதற்கான காரணம் என்ன?

நடப்பது என்ன

வேதி ஆற்றலை மின்னாற்றலாக மாற்றித் தரும் அமைப்பு மின்கலம் எனப்படுகிறது. மின்கலத்தில் இரு வேறு உலோகத்தகடுகள் மின்பகுளி எனப்படும் திரவத்தில் வைக்கப்பட்டிருக்கும். வேதி வினையால் ஓர் உலோகத் தகடு நேர் மின்னூட்டத்தையும் மற்றொரு தகடு எதிர் மின்னூட்டத்தையும் பெறுகின்றன. மின்கலம் என்பது மின்சாரத்தைத் தரும் மூலம் ஆகும். மின்னூட்டங்களின் இயக்கமே மின்னோட்டம் ஆகும்.

உருளைக்கிழங்கில் சொருகிவைக்கப்பட்ட இரண்டு வெவ்வேறு உலோகங்கள் இரண்டு மின் முனைகளாகச் செயல்படுகின்றன. தாமிரக் கம்பி நேர்முனையாகவும், இரும்புக் கம்பி எதிர் முனையாகவும் உருளைக்கிழங்கில் உள்ள சாறு மின் பகுளியாகவும் செயல்படுகின்றன.

இரண்டு உலோகங்கள் மின் பகுளியுடன் வேதி வினை புரிவதால் மின்சாரம் உருவாகிறது. மின்கலனுக்கான ஆற்றல் உருளைக்கிழங்கிலிருந்து வரவில்லை. உலோகங்களில் ஏற்படும் வேதி மாற்றத்தால் வருகிறது. தாமிரமும், இரும்பும் உருளைக்கிழங்கு சாறில் உள்ள பாஸ்பாரிக் அமிலத்துடன் வேதிவினை புரிந்து எலக்ட்ரான்களை விடுவிக்கின்றன. அந்த எலக்ட்ரான்கள் இரும்பிலிருந்து தாமிரத்தை நோக்கி நகர்கின்றன. தாமிரக் கம்பியைச் சுற்றி அதிகமான எலக்ட்ரான்கள் வந்து சேர்கின்றன.

எலக்ட்ரான்கள் எதிர் மின்னோட்டம் கொண்டிருப்பதால் அவை ஒன்றையொன்று விலக்குகின்றன. இதனால் இரும்பிலிருந்து தாமிரத்திற்கு எலக்ட்ரான் ஓட்டம் நின்றுவிடுகிறது. தாமிரக் கம்பி இரும்பு ஆணி இவற்றின் மேல்முனைகளை வெளிப்புறமாக இணைப்புக் கம்பிகளால் இணைக்கும்போது தொடர்ச்சியாக எலக்ட்ரான்கள் ஓடுகின்றன. இதனால் மின்னோட்டம் உருவாகி வெளிச்சுற்றில் இணைக்கப்படும் ஒளி உமிழ்வு டையோடு (LED) எனப்படும் சிறிய விளக்கை ஒளிரச்செய்யும்.

பயன்பாடு

டார்ச்லைட் எனப்படும் மின் கைவிளக்குகளில் பசை மின்கலன்கள் பயன்படுகின்றன. இவை எடுத்துச்செல்வதற்கு வசதியாகவும், அளவில் சிறியதாகவும் இருக்கின்றன. பசை மின்கலத்தில் அமோனியம் குளோரைடும் துத்தநாக குளோரைடும் சேர்ந்த கலவை ஈரமான பசைவடிவத்தில் இருக்கும். இக்கலவையே மின்பகுளியாகச் செயல்படுகிறது. உருளை வடிவ துத்தநாக பாத்திரத்தில் மாங்கனீஸ் டை ஆக்சைடும், கார்பன் தூளும் சேர்ந்த தூள் கலவை நிரப்பப்பட்டிருக்கும். இதன் நடுவில் அமைந்த கார்பன் தண்டு நேர் மின்முனையாகச் செயல்படும். துத்தநாகப் பாத்திரம் எதிர்மின்முனையாகச் செயல்படும்.

உருளைக்கிழங்கை பசை மின்கலமாகவும், உருளைக்கிழங்கில் உள்ள சாறை அம்மோனியம் துத்தநாக குளோரைடு கலவையாகவும் உருளைக்கிழங்கில் சொருகி வைக்கப்பட்ட தாமிர ஆணியை கார்பன் தண்டாகவும், இரும்பு ஆணியைத் துத்தநாகப் பாத்திரமாகவும் கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள்.

உருளைக்கிழங்கு சாறில் தாமிரக் கம்பியும், இரும்பு ஆணியும் வேதிவினை புரிந்து எலக்ட்ரான்களை விடுவித்து மின்சாரத்தை உருவாக்கியது அல்லவா? அதைப் போலவே பசை மின்கலத்தில் அம்மோனியம்-துத்தநாக குளோரைடு மின் பகுளியில் மின் முனைகளாகச் செயல்படும் உலோகங்கள் வினைபுரிந்து மின்சாரத்தைக் கொடுக்கிறது. கார்பன் கலந்த மாங்கனீஸ் டை ஆக்சைடு மின்கலத்தில் கடத்துத் திறனை அதிகரிக்கிறது.

வேதிவினை

Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl Mn2O3 + Zn(NH3)2Cl2 +H2O

பசை மின்கலம் 1.5ஏ மின் இயக்கு விசையைக் கொடுக்கிறது. நான்கு உருளைக் கிழங்குகளை தொடர் இணைப்பில் இணைத்தபோது வோல்ட் மீட்டர் நான்கு மடங்கு மின்னழுத்தத்தைக் கொடுத்தது போன்று நான்கு பசை மின்கலன்களைத் தொடர் இணைப்பில் இணைத்தால் 6ஏ மின் இயக்குவிசை கிடைக்கும்.