శాస్త్ర విజ్ఞానము

హరికేన్ లాంతరు చుట్టూ గాజు కవచం ఎందుకు?

జ్వాలని ఒక కాంతిమూలంగా వాడుకునే సాంప్రదాయం అనాదిగా ఉంది. కాగడాలు, నూనె దీపాలు మొదలైన వన్నీ అందుకు ఉదాహరణలే. అయితే దీపం చుట్టూ ఓ కవచాన్ని ఏర్పరచి ఆధునిక లాంతరుకి శ్రీకారం చుట్టినవాడు లియొనార్డో డా వించీ (1452-1519). కాని లియొనార్డో లోహపు కవచాన్ని వాడాడు. హరికేన్ లాంతరులో గాజు కవచాన్ని వాడుతారు. ఈ కవచం ఎందుకో మనందరికీ తెలుసు. దాని ప్రయోజనం ’కవచం’ అన్న మాటలోనే ఉంది. దీపం గాలికి ఆరిపోకుండా కాపాడుతుందా కవచం. గాజు కవచం అయితే పారదర్శకంగా ఉంటుంది కనుక దాన్ని వాడతారు.

వివరణ సరైనదే కాని అది పూర్తి కారణం కాదు. ఆ కవచానికి మరింత లోతైన ప్రయోజనం ఒకటుంది. అది దీపాన్ని సంరక్షించడమే కాదు, పోషిస్తుంది కూడా. లాంతరు అడుగున చిన్న చిన్న రంధ్రాలు ఉండడం గమనించే ఉంటారు. (ఈ రోజుల్లో లాంతర్లు మృగ్యం అయిపోయాయి. ఎవరి దగ్గరైనా ఇంకా లాంతర్లు ఉంటే వాటిని వాడకుండా 'museum pieces' లాగా జాగ్రత్తగా దాచుకోవాలేమో!) లాంతరులో దీపం ఉన్న చోట ఆ వేడికి గాలి వేడెక్కుతుంది. వేడెక్కిన గాలి తేలికపడి పైకి పోతుంది. ఆ ఖాళీని భర్తీ చెయ్యడానికి కింద నుండి చల్లని గాలి ఆ రంధ్రాల ద్వార పైకి వచ్చి దీపాన్ని పోషిస్తుంది. ఈ విధమైన ఏర్పాటు వల్ల దీపం చుట్టూ ఓ సమమైన, సంక్షోభం లేని వాయు ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. లాంతరు చుట్టూ ఉన్న గాజు కవచం బాగా పొడవుగా (ఎత్తుగా) ఉంటే దీపానికి ఇంకా మంచి పోషణ లభిస్తుంది. లేకపోతే అర అంగుళం ఉండే దీపానికి బారెడు గాజు కవచం ఎందుకు? ఈ కింది చిత్రంలో దీపం చుట్టూ ఉండే గాజు కవచం యొక్క రూపం ఎంత సొగసుగా ఉందో చూడండి. దీపం చుట్టూ ఉండే వాయు ప్రవాహాన్ని గాజు కవచం యొక్క ఆకారం మలచుతోంది.

ఇలాంటి ఇలాంటి సూత్రమే చిమ్నీల నిర్మాణంలో కూడా వర్తిస్తుంది.

ఫాక్టరీలలో విషవాయువులు బయటికి పోయేలా చిమ్నీలు ఏర్పాటు చేస్తారు. ఇవి బాగా ఎత్తుగా ఉంటాయి. అలా ఎత్తుగా ఉండడానికి కారణం ఆ వాయువులు చుట్టూ పరిసరాల మీద ప్రభావం చూపకుండా ఉండాలని, తగినంత ఎత్తులో విడుదల చేస్తే గాల్లో బాగా దూరాలని విస్తరిస్తాయని ఉద్దేశం. కాని చిమ్నీలు ఎత్తుగా నిర్మించడానికి మరో కారణం కూడా ఉంది. లాంతరులో ఎత్తైన గాజు కవచం ఎందుకుందో ఇదీ అందుకే.

ఆ కారణం: -
చిమ్నీ అడుగున జ్వలనం సరిగ్గా జరిగేందుకు తగినంత స్చచ్ఛమైన గాలి అందడం

చిమ్నీలో మంట వల్ల వేడెక్కిన గాలి సాంద్రత తగ్గుతుంది. తేలికపడ్డ గాలి పైకి పోతుంది. బయట గాలి పీడనం ఎక్కువ కావడంతో, బయట గాలి పక్క నుండి లోపలికి ప్రవేశిస్తుంది. ఆ విధంగా స్థిరమైన గాలి ప్రవాహం ఏర్పాటు అవుతుంది. చిమ్నీ ఎంత ఎత్తు ఉంటే, చిమ్నీ పై కొస వద్ద బయటి గాలి ఉష్ణోగ్రతకి, లోపల అడుగున మంట యొక్క ఉష్ణోగ్రతకి మధ్య అంత ఎక్కువ తేడా ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రతలో తేడా ఎంత ఎక్కువ ఉంటే వాయు ప్రవాహం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. దీన్నే చిమ్నీ ప్రభావం (chimney effect) అంటారు.

అలాగని పొగగొట్టం ఆకాశాన్ని పొడిచేసేలా ఉంటే మొదటికే మోసం వస్తుంది. చిమ్నీ ఎత్తు మరీ ఎక్కువ అయితే పైకి పోతున్న గాలి చిమ్నీ కొసని చేరే లోపలే చల్లబడిపోతుంది. అందువల్ల ప్రవాహం మందగిస్తుంది. పైగా చుట్టూ గోడలు బాగా మసిబారడం కూడా జరుగుతుంది. ఈ కారణాల వల్ల సదరు పరిస్థితుల్లో చిమ్నీ ఎంత ఎత్తు ఉండాలి అన్న ప్రశ్న కొంచెం జటిలమైన ప్రశ్నే. పై రెండు పరస్పర వ్యతిరేక కారణాలని దృష్టిలో పెట్టుకుని ఇంజినీర్లు చిమ్నీల ఎత్తుని అంచనా వేస్తారు.




References:
1. Ya. I. Perelman, Fun with maths and physics, MIR Publishers.
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Chimney