ශීතකරණය හා වායුසමනය

සාමාන්‍යයෙන් අප කවුරුත් දන්නා කරුණක් නම් යමක් වැඩිපුර තිබෙන තැනකින් ඉවත් කර අඩු කරනු මිස අඩුවෙන් තිබෙන තැනකින් ඉවත් කර තවත් අඩු කරන්නට නොහැකි, නැත්නම් අපහසු බවයි. එහෙත්, ශීතකරණය හෝ වායුසමනය සඳහා අපට මේ අසීරු දේ හෝ නොහැකි දේ කරන්නට සිදු වේ.

තේ කෝප්පය උණුසුම් වැඩිනම්, එය ඇල් වතුර භාජනයක් තුළ තැබීම හෝ පීරිසියකට දැමීම, නැතිනම් ඉහළ සිට පහළට වැක්කෙරෙන සේ ජෝගුවකින් තවත් ජෝගුවකට දැමීම අපේ පුරුද්දයි. ඇල් වතුර භාජනයක් තුළ උණු තේ කෝප්පය තැබූ විට තේ කෝප්පයේ උෂ්ණත්වය සහ ඇල් වතුරේ උෂ්ණත්වය එක හා සමාන වන තුරු තේ කෝප්පයේ උණුසුම අඩු වීමත්, ඇල් වතුර භාජනයේ උණුසුම වැඩි වීමත් අප අත් දැක තිබේ. පීරිසියකට දැමීමෙන් හෝ ඉහළ සිට පහළට වැක්කිරීමෙන් (තේ යාරයක්) වාතයේ ගැටෙන තේ ප්‍රමාණය වැඩි කිරීම මගින් ඉක්මණට පරිසර උෂ්ණත්වය තෙක් තේ කෝප්පයේ උෂ්ණත්වය පහළ දැමීමට හැකිය.මේ අවස්ථා දෙකේදීම අප කරන්නේ උෂ්ණත්වය වැඩි ස්ථානයේ සිට අඩු ස්ථානයක් දක්වා “තාප ශක්තිය” ගලා යාමට සැළැස්වීමයි.

ජලය ගලා යන්නේ ඉහළ සිට පහළටය. නැතිනම් වැඩි පීඩනයක සිට අඩු පීඩනයකටය. එමෙන්ම තාප ශක්තිය ගලා යන්නේ උෂ්ණත්වය වැඩි තැනක සිට අඩු තැනකටය.

එසේනම්, ශීතකරණයකදී හෝ වායුසමන යන්ත්‍රයකදී සිදු වන්නේ කුමක්ද?

පරිසරයේ උෂ්ණත්වයට සමාන වූ හෝ ඊට වඩා අඩු අගයක පවතින දෙයකින් තාප ශක්තිය ඉවත් කළහොත් එහි උෂ්ණත්වය පහළ යනු ඇත. එහෙත්, තාපය ගලා යන්නේ උෂ්ණත්වය වැඩි තැනකින් අඩු තැනකට නම්, මෙම කාර්යය කරන්නේ කෙසේද? මේ සඳහා අපට අයිස් භාවිතා කළ හැකිය. අයිස් වල උෂ්ණත්වය අඩු නිසා, යමක් සීතල කිරීමට අයිස් යොදාගැනීමට හැකිය.

ඒත් ඉතින් අපි අයිස් සාදාගන්නේ කෙසේද? අයිස් සෑදෙන්නේ වතුරේ උෂ්ණත්වය සෙන්ටිග්‍රේඩ් බිංදුවක් වූ ‍විටයි. අයිස් සාදාගැනීමට ජලයේ උෂ්ණත්වය අඩු කළ යුතුය. ඒ සඳහා ජලයෙන් තාප ශක්තිය ඉවත් කළ යුතුය. එසේ ඉවත් කරන්නටනම් ජලයට වඩා තවත් අඩු උෂ්ණත්වයක ඇති යම් දෙයක් සොයා ගත යුතුය. 

තාප ශක්තිය ලබා දුන් විට යම් කිසිවක උෂ්ණත්වය වැඩි වන බවත් තාප ශක්තිය ඉවත් කළ විට උෂ්ණත්වය අඩු වන බවත් දැන් අපට වැටහෙමින් තිබේ. උෂ්ණත්වය අඩු වූ විට තාපය ඉවත් කිරීමට නොහැකි නිසා, තව දුරටත් තාප ශක්තිය ඉවත් කිරීමේ ගැටලුවට දැන් අපි මුහුණ දී සිටිමු.

තාප ශක්තිය ලබා නොදී යම් කිසිවක උෂ්ණත්වය ඉහළ දැමීමට බැරිද?

එසේ කරගන්නට පුළුවන් වුණොත්, ඉහළ උෂ්ණත්වයේ සිට පහළ උෂ්ණත්වය කරා තාප ශක්තිය ගමන් කරන බැවින් අපට එහි ඇති තාප ශක්තිය ඉවත් කළ හැකිය. එසේ ඉවත් කරනවාත් සමගම, එහි උෂ්ණත්වය ඉහළ දැමීමට සිදු කළ දේට ප්‍රතිවිරුද්ධ දේ කිරීමෙන් එහි උෂ්ණත්වය අඩු වන අතරම තාප ශක්තිය ඉවත් වීම නිසා, තව දුරටත් උෂ්ණත්වය අඩු වී අපේ අවශ්‍යතාව ඉටු කර ගැනීමට හැකි වනු ඇත.

ඉහළින්ම පිහිට ඉඩමේ එකතු වන වැහිවතුර ගලා යන්නේ ඊට වඩා පහළින් ඇති ඉඩමේ හෝ පාරේ ඇති කාණුවකට නේද? පහළින්ම ඇති ඉඩමේ වතුර බැස යන්නේ කොහාටද? ඒවා කුඹුරකට, ඇලකට ගොස් අවසානයේදී මුහුදට ගලා යනු ඇත. ඒත් පොළොවේ හෝ කාණුවේ හෝ ඇලේ වතුර මට්ටමෙන් පහළ මට්ටමක සාදන ලද ගෙයකට එකතු වන වතුර ගලා යන්නට තැනක් නැත. එවැනි අවස්ථාවලදී අපි කරන්නේ එම වතුර පොම්පයක් මගින් ඉවතට ගැනීමයි.

මේ රූපය බලන්න.

මේ දැක්වෙන්නේ මා ඉහත කී උදාහරණයයි. ඇඳ ඇති එක් එක් නිවසේ වැහි වතුර පාරේ ඇති කාණුවට ගලා යයි. අවසානයේදී කාණුවේ වතුර ඉවතට දැමිම සඳහා පොම්පයක් භාවිතා කරන්නට සිදු වේ. එයට හේතුව, කාණුවේ අවසානය මුහුදු මට්ටමටත් වඩා පහළින් පිහිටීමය.

මුහුදු මට්ටමෙන් පහළට ගිය විට වතුර පොම්පයක් භාවිතා කර ඉවත් කරන්නට සිදු වෙනවා වගේම, පරිසර උෂ්ණත්වයෙන් පහතට ගිය විට තාපය ඉවත් කරන්නටත් යම් උපක්‍රමයක් භාවිතා කරන්නට සිදු වේ.

වායු සමීතරණ පද්ධතියකදී හෝ ශීතකරණ පද්ධතියකදී පරිසර උෂ්ණත්වයෙන් පහළට යාමට නම් තාපය ඉවත් කිරීමේ උපක්‍රමයක් භාවිතා කරන්නට සිදු වේ. වතුර ගලා යාමට කාණුව භාවිතා කළාක් මෙන් තාපශක්තිය ගෙන යාමට භාවිතා කරන්නේ ශීතකාරකය නම් ද්‍රව්‍යයයි. එක් එක් නිවසේ වතුර කාණුවට එකතු කරන්නාක් මෙන්ම, එක් එක් ස්ථානයේ ඇති තාපය නලයක් තුළින් ගමන් කරන ශීතකාරකය විසින් උරා ගනු ලබයි. ශීතකාරකයේ උෂ්ණත්වය පරිසර උෂ්ණත්වයට වඩා පහළ නිසා මේ උරාගැනීම බාධාවකින් තොරව සිදු වේ.

දැන් මේ ශීතකාරකයේ ඇති තාපය ඉවත් කරන්නට නම් කාණුවේ වතුර ඉවත් කිරීමට පොම්පයක් භාවිතා කළාක් මෙන් සම්පීඩකයක් භාවිතා කර ශීතකාරකය වැඩි පීඩනයකට ලක් කළ යුතු වේ. පොම්පයෙන් ජලයේ මට්ටම ඉහළ දැමුවාක් මෙන් සම්පීඩනය කළ පසු ශීතකාරකයේ උෂ්ණත්වය ඉහළ යයි.මෙසේ ඉහළ ගිය උණ්ෂත්වය සහිත ශීතකාරකයෙන් පහසුවෙන්ම තාප ශක්තිය පරිසරයට ගලා යයි.

පරිසරයට තාප ශක්තිය ගලා ගිය පසුව, ශීතකාරකයේ උෂ්ණත්වය පරිසර උෂ්ණත්වයට සමාන වේ. දැන් කළ යුත්තේ පීඩනය නැවත අඩු කිරීමයි. එසේ පීඩනය අඩු කළ විට උෂ්ණත්වය පහළ යන බැවින් නැවතත් තාපය උරාගැනීමේ හැකියාව ශීතකාරකයට ලැබේ.

මේ ක්‍රියාවලිය නොකඩවා සිදු වීමෙන් ශීතකරණ පද්ධතිය හෝ වායුසමීකරණ පද්ධතිය ක්‍රියාත්මක වේ.

මේ විස්තරය ඔබට පැහැදිළි ඇතැයි සිතමි.

ගැටළුවක් වෙතොත් කමෙන්ට් එකක් දමන්න.