மைக்ரோ வேவ் வேலை செய்யும் விதம். பகுதி 2

இதற்கு முந்திய பதிவில், மைக்ரோ வேவ் அடுப்பில் தண்ணீர் சூடாகும் என்றும், எண்ணெய் சூடாகாது என்றும் பார்த்தோம். அதன் காரணம் என்ன?

திரவ நிலையில் இருக்கும் நீரில், H₂O என்ற மூலக்கூறுகள் பலவும், ஓரளவு நெருக்கமாக இருக்கும். ஒவ்வொரு தண்ணீர் மூலக்கூறிலும், இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களும், ஒரு ஆக்சிஜன் அணுவும் இருக்கும். இவற்றின் இடையே, எலக்ட்ரான்கள் இருக்கும்.

இந்த வகை மூலக்கூறுகளில், எலக்ட்ரான்கள் சரியாக நடுவில் இருக்காது. “கொஞ்சம்” ஆக்சிஜன் அணுவின் பக்கத்தில் இருக்கும். அதனால், ஹைட்ரஜன் பக்கம் கொஞ்சம் பாஸிடிக் போலவும், ஆக்சிஜன் பக்கம் கொஞ்சம் நெகடிவ் போலவும் இந்த மூலக்கூறு இருக்கும். இதற்கு ஆங்கிலத்தில் "polar molecule" போலார் மூலக்கூறு என்று சொல்வார்கள். அதாவது ‘பாஸிடிவ், மற்றும் நெகடிவ் இரு துருவங்களும் கொண்ட மூலக்கூறு” என்று சொல்லலாம்.

இப்படிப்பட்ட துருவ மூலக்கூறுகளில், எளிதில் அயனியாகும் மூலக்கூறுகள் கரையும். உதாரணமாக, நாம் உண்ணும் உப்பு (சோடியம் குளோரைடு) சோடியம் அயனியாகவும், குளோரைடு அயனியாகவும் எளிதில் பிரியும். உப்பு தண்ணீரில் எளிதில் கரையும்.

எத்தனால், மெத்தனால் போன்ற கரிம திரவங்கள் கூட, இவ்வகை போலார் மூலக்கூறுகள் தான். கிளிசரின் கூட இந்த வகைதான். தேங்காய் எண்ணெய் போன்ற எண்ணைகளிலும், சில இடங்களில் இந்த OH group வருவதால், கொஞ்சம் போலார் மூலக்கூறுகள் ஆகும்.

தண்ணீரில், மைக்ரோ வேவ் செல்லும் பொழுது, இந்த மூலக்கூறுகள் மைக்ரோ வேவை 'உறிஞ்சுகின்றன' (ஒரு பொருளில் மின்காந்த அலை செல்லும் பொழுது ஊடுருவி செல்லுமா அல்லது உறிஞ்சப்படுமா, பிரதிபலிக்கப்படுமா என்பது பற்றி தனிப்பதிவு வரும்.)
இவ்வாறு உறிஞ்சப்படும்பொழுது, இவற்றின் ஆற்றல்கள் அதிகரிக்கின்றன. அதிகரித்த நிலையில் இருந்து, பழைய நிலைக்கு வரும்பொழுது, அதே மைக்ரோவேவை வெளியிட்டால், நமக்கு எந்த மாற்றமும் தெரியாது. ‘உள்ளே மைக்ரோ வேவை செலுத்தினோம், கொஞ்ச நேரம் கழித்து வெளிவே வந்தது' என்பது மட்டுமே தெரியும்.

• சுத்தமான தண்ணீரில், கண்ணுக்கு தெரியும் ஒளியானது செல்லும்பொழுது,இப்படித்தான், எலக்ட்ரான்கள் ஒளியில் ஆற்றலை எடுத்துக்கொண்டு மேல் மட்டத்திற்கு செல்லும். மீண்டும் கீழே வரும்பொழுது ஆற்றலை அதே அளவு வெளியிடும். இப்படி தண்ணீரில் இருக்கும் எல்லா மூலக்கூறுகளும் வெளியிடும் பொழுது, ஒளி (originalலாக) செல்லும் திசைக்கு ஏறக்குறைய ஒத்துவரும் திசையில், கட்டங்கள் (phase) ஒன்று சேரும். அதனால், ஒளி கொஞ்சம் விலகியது போல, ஏறக்குறைய முதலில் செல்லும் திசையிலேயே செல்லும். கொஞ்சம் அளவு ஒளி, எதிர் திசையிலும் செல்லும் (அதிலும் கட்டங்கள் சரியாக ஒன்று சேரும்). அதனால், கொஞ்சம் எதிரொளிப்பு இருக்கும். இப்படித்தான் தண்ணீரில் ஒளி ஊடுருவி செல்கிறது.

ஆனால் மைக்ரோ வேவில் எலக்ட்ரான்கள் மேல் ஆற்றல் மட்டத்திற்கு செல்லும் அளவு ஆற்றல் இல்லை. அதற்கு பதிலாக மூலக்கூறு மேல் ஆற்றல் மட்டத்திற்கு செல்லும் அளவு உண்டு. (குவாண்டம் இயற்பியல் படி, எல்லா பொருள்களுக்குமே ஆற்றல் மட்டங்கள் உண்டு. நாம் பொதுவாகப் படிப்பது எலக்ட்ரான்களைப் பற்றி மட்டும்.) அப்படி சென்ற மூலக்கூறுகள், 'பொத்'தென்று கீழ் ஆற்றல் மட்டத்திற்கு விழுந்து, மீண்டும் மைக்ரோ வேவை வெளியிட்டால், மைக்ரோ வேவ் கூட ஊடுருவி சென்று விடும். ஆனால், அதற்கு பதிலாக, அவை அருகில் இருக்கும் மூலக்கூறுகளுக்கு, ஆற்றலை பகிர்ந்து கொடுக்கும். இப்படி குறைந்த அளவு ஆற்றலை சேர்க்கும் பொழுது, மூலக்கூறுகள், அவற்றை பெற்று என்ன செய்யும்?

ஒரு மூலக்கூறின் மொத்த ஆற்றல் பலவிதமாக இருக்கும். எலக்ட்ரான்கள் மேல்மட்டத்திற்கு செல்ல அதிக ஆற்றல் தேவை. புரோட்டான்கள், மற்றும் நியூட்ரான்கள் மேல்மட்டத்திற்கு செல்ல் மிக் மிக அதிக ஆற்றல் தேவை. மூலக்கூறு ‘அதிர்வு' (vibration) அதிகரிக்க குறைந்த ஆற்றல் தேவை. மைக்ரோ வேவை ஏற்றுக்கொண்ட தண்ணீர், அந்த ஆற்றலை பகிர்ந்து அளிக்கும் பொழுது, மூலக்கூறின் அதிர்வு அதிகரிக்கும். (அந்த அளவுதான் ஆற்றல் இருக்கும்).

பள்ளி பாடப் புத்தகளில் கூட, Fluoroscence (sp?), phosphoroscence என்று படித்திருக்கலாம். புற ஊதாக் கதிர்களை எடுத்து, கொஞ்சம் ஆற்றலை வேறு வழிகளில் பகிர்ந்து, மீதி ஆற்றலை வெளியிடும்பொழுது, கண்ணுக்கு தெரியும் ஒளியாக வரும் அல்லவா? அதைப் போல, இங்கு தண்ணீர் மைக்ரோ வேவை எடுத்து, மூலக்கூறின் அதிர்வாக மாற்றுகிறது.

'வெப்ப நிலை' என்பது மூலக்கூறுகளின் அதிர்வேயாகும். பூஜ்யம் கெல்வின் வெப்ப நிலையில் மூலக்கூறுகளுக்கு அதிர்வு இருக்காது (இதில் ‘zero point motion' என்ற விதி விலக்கு உண்டு). வெப்ப நிலை அதிகரிக்கிறது என்று சொன்னால், அதிர்வுகள் அதிகரிக்கின்றன என்று பொருள்.

மைக்ரோ வெவின் அலை எண், தண்ணீர் அதை எடுத்து அதிர்வாக மாற்றும் வகையில் அமைந்திருக்கிறது. எனவே தண்ணீர் வெப்பமாகிறது.

தேங்காய் எண்ணெயில் உள்ள போலாரிடி (polarity) குறைவு. அதனால் மிகச் சிறிய அளவே வெப்பம் அடையும். பெரும்பாலான மைக்ரோ வேவ், உள்ளே ஊடுருவி செல்லும்.

பாரபின் ஆயில், lubricating oil ஆகியவை non-polar எனப்படும். இவற்றில் OH group கிடையாது. அதனால்தான் அந்த எண்ணெய்கள் சூடாவது இல்லை. (அதைப் போலவே,இவற்றில் பாக்டீரியா வளர்வது சிரமம். தேங்காய் எண்ணென் கொஞ்ச நாள் கழித்து ‘சிக்கு' வாசனை வரும். பாரபின் ஆயிலில் வராது)


மைக்ரோ வேவில் உலோகம் வைத்தால் ஏன் பொறி பறக்கிறது ? பதில் அடுத்த பதிவில்.