PRAHAAR | ONLINE MARATHI NEWS: थंडीचं नातं उष्णतेशी!

थंडीचं नातं उष्णतेशी!
================================================================================
प्रवीण गवळी on 03 August, 2010 05:30:00 AM
 
उष्णतेचा अनुभव घेण्यासाठी
वाळवंटातच जायला हवं असं नाही.
आपण कुठेही राहून उष्णता
अनुभवू शकतो, कारण उष्णता ही
पूर्णत: ऊर्जा असते. आपण जेव्हा
कोणताही पदार्थ उष्ण करत असतो
तेव्हा त्यात आपण ऊर्जा भरत
असतो. आपण जेव्हा एखादा पदार्थ
थंड करतो तेव्हा आपण त्या
पदार्थात ‘थंडपणा’ भरत नसतो तर
त्यातून उष्णता बाहेर शोषून
घेत असतो.
पण जगात ‘थंड’ ही संकल्पना
अजिबात अस्तित्वातच नाही.
उष्णता जशी स्वयंभू आहे तशी
थंडी स्वयंभू नाही. थंडीची
व्याख्या ‘उष्णताविरहित’
अशीच करता येते. आपण जेव्हा
एखादा पदार्थ थंड करतो तेव्हा
आपण त्या पदार्थात ‘थंडपणा’
भरत नसतो तर त्यातून उष्णता
बाहेर शोषून घेत असतो. घरातील
वातानकूलन यंत्र किंवा फ्रिज
हीच क्रिया पार पाडत असतात.
खोलीतील व खाण्याच्या
पदार्थातील ऊर्जा शोषून घेऊन
ती बाहेर फेकतात. गार पाण्याची
आंघोळ करताना किंवा धातूच्या
खुर्चीत बसल्यानंतर अंगातील
ऊर्जा बाहेर शोषली जाते.
उष्णता नेहमी गरम पदार्थातून
थंड पदार्थाकडे मार्गस्थ होत
असते, जसं पाणी उंच भागाकडून
सखल भागाकडे निघून जातं.
उष्णतेचा गरम ते थंड दरम्यानचा
प्रवास तोपर्यंत होत राहणार
जोपर्यंत या सा-या विश्वाची
ऊर्जा एकाच सम तापमानात स्थिर
होत नाही.
उच्च तापमानाची कोणतीही कमाल
मर्यादा नाही. योग्य
उपकरणांच्या सहाय्याने
अत्युच्च तापमानसुद्धा गाठता
येतं, पण थंडीबाबत ही
परिस्थिती नाही. विश्वातील
कोणत्याही ठिकाणी व कोणत्याही
अवस्थेत असाल तरीही -273 अंश
सेल्सियसपेक्षा कमी
तापमानाचा निचांक गाठणं अशक्य
आहे. त्याचं कारण समजावून
घ्यायचं असेल तर ‘गरम’ होताना
व ‘थंड’ होताना कोणत्या क्रिया
पार पडतात, याचा वेध घेणं
आवश्यक ठरतं.
कोणताही पदार्थ आपण जेव्हा गरम
करतो तेव्हा त्यातील
अणूरेणूंना आपण ऊर्जा पुरवत
असतो. एखाद्या बॅटरीत किंवा
माणसाच्या शरीरात ऊर्जा
साठवून ठेवण्याची अंगभूत कला
असते, पण अणूरेणूमध्ये ही
गुणवैशिष्टय़ं अस्तित्वात
नसतात. त्यांच्यात ऊर्जा
साठवून ठेवण्याची क्षमता नसते.
ज्या क्षणी त्यांना ऊर्जा
मिळते अगदी त्याच क्षणी ते
तिचा वापर करतात. स्वत:ला एका
जागेपासून दुस-या जागेपर्यंत
पोहोचवण्यासाठी हा वापर
त्यांच्याकडून होतो. ते
स्थानांतरण करतात. थोडय़ाशा
ऊर्जेने त्यांच्यात छोटंसं
कंपन तयार होतं. ऊर्जेचं
‘इनपूट’ जास्त असेल तर ते खरं
तर नाचायलाच लागतात. हे
वाचताना तुम्हाला ही साधी
गोष्ट वाटेल. त्यात काय एवढं
विशेष, अशीही भावना होईल. पण
अणूरेणूंच्या पातळीवर अशा
क्रिया घडल्यानंतर जड पदार्थ
वितळून जलस्वरूपात रूपांतरित
होतात, तर पाणीसदृश घटक
वायूच्या रूपात बदलतात.
काही विशिष्ट कारणांमुळे
मिळणाऱ्या ऊर्जेचा उपयोग एक
अणू दुस-या अणूबरोबर आकर्षित
होण्याच्या प्रक्रियेला
थांबवण्यासाठी करत असतो.
विश्वातील सारे अणूरेणू
एकमेकांशी एका विशिष्ट
आकर्षणाने बांधले गेलेले
असतात. त्यांच्यातील हे बंध
कधी एकदम पक्के तर कधी कच्चे
असतात. पाण्यातील हायड्रोजन व
ऑक्सिजनचे बंध पक्के असतात.
ज्यांचे पक्के नसतात
त्यांच्यात तकलादू आकर्षण
असतं. त्याला आपण ‘वॅन डर वॉल
बंध’ (वॅन डर वॉल फोर्स) या
नावाने ओळखतो.
एखाद्या पदार्थातील अणू या वॅन
डर वॉल बंधाला तोडू शकत नाहीत,
तोपर्यंत ते एकमेकांशी चिकटून
राहतात. तुम्ही जर अणूरेणूच्या
पातळीवर जाऊन एखाच्या खडकात,
धातू किंवा बर्फात बघाल तर हे
बंध स्पष्टपणे दिसतील. ते सारे
एकमेकांच्या बंधनात अडकलेले
असतात. म्हणून ते स्थिर व अचल
‘भासतात’, पण ते तसे नसतात. ते
कधीच पूर्णत: स्थिर नसतात.
अंटार्क्टिकाच्या अतिथंड
प्रदेशात जरी अशा पदार्थाना
ठेवलं तरी त्यांच्यात थोडीफार
उष्णता टिकून असते. ज्याच्या
मदतीने ते स्वत:मध्ये कंपनं
निर्माण करू शकतात.
ज्यावेळी आपण एखादा पदार्थ गरम
करतो तेव्हा त्यातील अणू थोडय़ा
वेगाने कंपन पावतात. ते जरी
‘टायबेट्र’ होत असले तरी ते
आपल्या स्वत:च्या जागेतच
राहतात. पण जसजसं तापमान वाढत
जातं, तसतसे ते जास्त कंपन
पावतात व विलयबिंदूपर्यंत ही
क्रिया अशीच घडत राहते. तापमान
म्हणजे दुसरं-तिसरं काही नसून
अणूपाशी इकडून तिकडे
विहरण्यासाठी कोणत्या
प्रमाणात ऊर्जा उपलब्ध आहे,
याचं एक मोजमाप आहे. ती त्याची
वेगळीच शक्ती (कायनेटिक
एनर्जी) असते. विलयबिंदू
येईपर्यंत त्यांच्यात एवढी
ऊर्जा अस्तित्वात असते की, ते
सारे बंध, सारी आकर्षणं
धुडकावून देत सधन स्वरूपाला
पूर्णपणे द्रव किंवा
वायुरूपात बदलवू शकतात. याचाच
अर्थ असा की, धन व द्रवरूपात
फक्त एकच फरक असतो-
त्यांच्यातील अणू कोणत्या
प्रमाणात स्वच्छंदपणे फिरू
शकतात आणि या सा-याचा मथितार्थ
एकच - त्यांनी किती प्रमाणात
आपल्या आजूबाजूच्या
परिसरातून ऊर्जा शोषून घेतली
आहे. पाण्यातून ऊर्जा बाहेर
काढून घेतली तर पाणी परत एकदा
घनरूपात-म्हणजे बर्फात,
परिवर्तित होईल. कारण मग त्या
पाण्यात वॅन डर वॉल बंध
तोडायची शक्ती उरणार नाही.
आधी सांगितल्याप्रमाणे
तापमानावर कोणतीही कमाल
मर्यादा नाही. एखाद्या घन
पदार्थाला गरम केलं तर त्याचं
जल होईल. जलाला तापवलं तर
त्याचा वायू होईल. वायूला आपण
उष्णता देत राहिलो तर त्याचं
तापमान कैक पटीने वाढत राहील.
पण हे सगळं करता-करता एक वेळ अशी
येते की, या वायूतील अणूंची
वेगळीच शक्ती इतकी वाढते की,
त्यांच्यातील इलेक्ट्रॉन
त्यांच्यापासून वेगळे होतात.
याला आपण ‘प्लाज्मा’ म्हणतो जो
अति उच्च विद्युतशक्तीचा वायू
असतो. ज्याच्यामुळे तारे
चमकतात, विजा चमकतात व
‘प्लाज्मा टीव्ही’ चालतात.
उष्णतेच्या विरुद्ध ‘थंडी’ला
मात्र एक किमान मर्यादा आहे.
ज्या तापमानात सारे अणूरेणू
पूर्णत: गोठले जातात, काहीच
हालचाल करू शकत नाहीत, थोडय़ा
प्रमाणातही कंपन पावू शकत
नाहीत, त्याला आपण निरपेक्ष
शून्य (अ‍ॅब्सोल्युट झिरो)
म्हणतो आणि हा निरपेक्ष शून्य
-273 इतका आहे. या तापमानात जगातील
सा-या अणूंची वेगळीच शक्ती
शून्य असते. या परिस्थितीत
सूक्ष्मशी हालचालही संभवत
नाही. कारण या क्रियेसाठी
लागणारी ऊर्जाच अस्तित्वात
नसते. त्यामुळे रासायनिक
क्रिया होण्याची सुतराम
शक्यता नसते; पण विश्व
निरपेक्ष शून्यापर्यंत कधीच
पोहोचणार नाही. कारण इथे
ऊर्जास्रोतांचं इतकं वैविध्य
आहे की, इथली ऊर्जा कधीच संपणार
नाही!