Dancing Matchsticks

आगपेटीच्या नाचणार्‍या काड्या

खेळता खेळता आणि रोजच्या जीवनात अगदी सहजतेने विज्ञान शिकविण्यात जगतचा हातखंडा आहे. आजसुद्धा त्याने अगदी आगपेटीच्या काड्यांपासून एक वैज्ञानिक तर्क त्याच्या मित्रांना स्पष्ट करून दाखविला.

या लेखातील महत्त्वाचे मुद्दे

उष्णतेची लाट आणि खेळणे बंद
नाचणार्‍या आगपेटीच्या काड्यांचा प्रयोग
पाण्याच्या पृष्ठभागावरील ताण
निष्कर्ष

उष्णतेची लाट आणि खेळणे बंद | Heat wave and stop playing

कॉलनीतील सर्व मुले अंघोळ-नाश्ता करून मेैदानावर खेळण्यासाठी जमली, कोणता खेळ आज खेळायचा यावर चर्चा होत असतांना देवरे आजोबा पहिल्या मजल्यावरून ओरडले, ‘‘ आज उन्ह खूप आहे, उष्णतेची लाट येणार आहे, असे पेपरात म्हटले आहे म्हणून कुणीही बाहेर खेळू नका.’’त्यांच्या आवाजाकडे मुलांनी दुर्लक्ष केले मात्र तो आवाज ऐकून अनेक मुलांचे पालक खिडकीतून डोकावू लागले आणि त्यांनीही उन्हात न खेळण्याचा आग्रह केला. तो गोंधळ ऐकून जगतनेही खिडकीतूनच परिस्थितीचा अंदाज घेतला आणि त्यानेही उन्हात न खेळण्याचा सल्ला दिला. ते बघून सर्व मुले चिडली,‘‘ चला जगतच्याच घरी आजची सकाळ घालवू या,’’असे एकाने म्हटले आणि तेच एकमत झाले आणि सर्व मुले जगतच्या दाराशी गोळा झाली.

जगतने त्यांची नाराजी विचारात घेऊन त्यांना घरात घेतले आणि उन्हात खेळण्याचे काय दुष्परिणाम होऊ शकतात, याची जाणीव करून दिली. मग आता करायचे काय? असा प्रश्‍न जगतला केला आणि एखादा नवीन विज्ञान प्रयोग दाखविण्याचा आग्रह केला. विज्ञान प्रेमी जगत हा आग्रह कसा मोडणार, त्याने लगेच होकार दिला.

नाचणार्‍या आगपेटीच्या काड्यांचा प्रयोग | Experiment with dancing matchsticks

जगत सर्वांना उद्देशून म्हणाला,‘‘ मी आज तुम्हाला नाचणार्‍या आगपेटीच्या काड्यांचा प्रयोग दाखविणार आहे.’’ हे ऐकताच सर्व मुले शांत झाली आणि मोठ्या उत्सुकतेने जगतच्या प्रत्येक हालचालीकडे बघू लागली. नंतर जगतने एक काचेचे भांडे घेतले, त्यात थोडे पाणी टाकले आणि त्यात आगपेटीच्या काही काड्या टाकल्या. काड्या लाकडापासून बनतात, म्हणून अर्थातच त्या पाण्यावर तंरगत होत्या. त्या काड्या केव्हा नाच करतील, याकडे सर्वांचे लक्ष लागले होते. मात्र त्या नाचत नव्हत्या, मात्र जगत एक वस्तू शोधण्यासाठी इकडे तिकडे बघत होता. तो उठला आणि किचनमध्ये जाऊन परत आला आणि म्हणाला,
‘‘या प्रयोगासाठी मला डिशवॉशिंग लिक्वीडची गरज आहे, आहे का, कुणाच्या घरी?’’

शरदने हात वर केला आणि लगेच तो घरी पळाला. पाच मिनिटात तो डिशवॉशिंग लिक्वीड घेऊन परत आला. ते ताब्यात घेऊन जगतने प्रयोगाच्या पुढील टप्प्यास सुरूवात केली. त्याने डिशवॉशिंग लिक्वीडचे काही थेंब काचेच्या भाड्यांत शिंपडले आणि काही क्षणातच आगपेटीच्या काड्या हालचाल करू लागल्या, त्या काड्या एकमेकांना लोटू लागल्या, काही काड्यातर चक्क भाड्यांच्या कडेला जाऊन पोहोचल्या आणि पुन्हा तेथे जाऊन अनियमीत हालचाल करू लागल्या. हे बघून सर्व मुले आश्‍चर्यचकीत झालीत,

पाण्याच्या पृष्ठभागावरील ताण | Surface tension of water

जगत पुढे म्हणाला, ‘‘ हा एकदम सोपा प्रयोग आहे, प्रत्येकजण घरी करू शकतात, काचेच्या भांड्यातील पाण्यावर आगपेटीच्या काड्या तरंगत होत्या, हे तुम्ही पाहिलेच. नंतर मी त्यावर डिशवॉशिंग लिक्वीडचे काही थेंब टाकले, त्यामुळे पाण्यावर एक प्रकारचा तेलकट स्तर निर्माण झाला आणि त्या स्तराने पाण्याचा पृष्ठभाग आच्छादला, त्यामुळे पाण्याच्या पृष्ठभागावरील ताण तुटला आणि आगपेटीच्या काड्यांमध्ये अनियमीत-असंबध हालचाल निर्माण झाली.’’ हे ऐकून सर्वांचे समाधान झाले, मात्र टाळ्या फक्त काहीजणांनीच वाजविल्या, टाळ्या न वाजविणार्‍या मुलांपैेकी एक मुलगा म्हणाला,‘‘पाण्याच्या पृष्ठभागावरील ताण तुटणे म्हणजे काय?’’
‘‘अरे हो, सेमी इंग्रजी आणि इंग्रजी माध्यमात शिकणार्‍या काही मुलांना हे समजले नसेल, पाण्याच्या पृष्ठभागावरील ताण तुटणे म्हणजे ब्रेकींग डाऊन ऑफ सरफेस टेंशन ऑफ वॉटर. पाण्यातील पृष्ठभागावरील ताण तुटणे म्हणजे पाण्याच्या पृष्ठभागावर अस्तित्त्वात असलेल्या एकसंध शक्तींचे ( cohesive forces ) घट किंवा व्यत्यय होय. पृष्ठभागावरील ताण हा पाण्यासह द्रवपदार्थांचा गुणधर्म आहे आणि तो द्रव-हवा इंटरफेसमधील रेणूंमधील एकसंध शक्तींमुळे उद्भवतो.

पाण्याचे रेणू एकमेकांकडे आकर्षित होतात आणि ही एकसंध शक्ती पाण्याच्या वरच्या थरावर "त्वचा" किंवा पृष्ठभागावर ताण निर्माण करते. पृष्ठभागावरील ताण काही कीटकांना, जसे की वॉटर स्ट्रायडर्स, पाण्याच्या पृष्ठभागावर चालण्यास परवानगी देतो आणि पाण्याच्या थेंबांना गोलाकार आकार बनवण्यास कारणीभूत ठरतो. अनेक घटक आणि प्रक्रिया पाण्यातील पृष्ठभागावरील ताण कमी करू शकतात किंवा कमी करू शकतात: पाण्याचे तापमान जसजसे वाढते तसतसे पाण्याच्या रेणूंची गतिज ऊर्जाही वाढते. उच्च तापमान पृष्ठभागावरील एकसंध शक्तींवर मात करण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा प्रदान करून पृष्ठभागावरील ताण कमी करू शकते. काही पदार्थ, जेव्हा पाण्यात जोडले जातात, तेव्हा पृष्ठभागावरील ताण कमी करू शकतात. अल्ट्रासोनिकेशन, अल्ट्रासाऊंड लहरींचा वापर, पृष्ठभागावरील ताण कमी करू शकतो. अल्ट्रासाऊंडमधून मिळणारी ऊर्जा जल-एअर इंटरफेसमधील एकसंध शक्तींना व्यत्यय आणते. ’’ जगतचे हे शब्द ऐकताच टाळ्या न वाजविणार्‍या मुलांच्या डोक्यात प्रकाश पडला आणि आता सर्वच मुलांनी टाळ्या वाजवून या विज्ञान प्रयोगाला चांगली दाद दिली.

पाण्याच्या पृष्ठभागाच्या ताणाचा वापर । Uses of Surface tension of water

पृष्ठभागावरील ताण हा द्रवाचा गुणधर्म आहे जो त्याला बाह्य शक्तींचा प्रतिकार करण्यास परवानगी देतो, द्रव पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ कमीत कमी शक्य आकारात कमी करतो. पाण्याच्या बाबतीत, पृष्ठभागावरील ताण प्रामुख्याने पाण्याच्या रेणूंमधील एकसंध शक्तींमुळे होतो. या गुणधर्माचे दैनंदिन जीवनात आणि विविध क्षेत्रात विविध व्यावहारिक उपयोग आहेत. पाण्याच्या पृष्ठभागावरील ताणाचे काही उपयोग येथे आहेत:

केशिका क्रिया: पृष्ठभागावरील ताण केशिका क्रिया सक्षम करते, जेथे द्रवपदार्थ अरुंद जागेत गुरुत्वाकर्षणाच्या विरुद्ध हालचाल करू शकतात, जसे की वनस्पती किंवा लहान नळ्यांमधील केशिका. ही घटना वनस्पतींमध्ये पाणी शोषण्यासाठी अत्यावश्यक आहे.

पावसाच्या थेंबाची निर्मिती: पृष्ठभागावरील ताण पावसाचे थेंब तयार होण्यास मदत करते. पाण्याचे थेंब पावसाचे थेंब तयार होण्याआधी पृष्ठभागावरील ताणामुळे मणी वाढतात.

डिटर्जंट क्रिया: डिटर्जंट आणि साबण पाण्याचा पृष्ठभाग तणाव कमी करतात. हे पाणी अधिक सहजपणे पसरण्यास आणि आत प्रवेश करण्यास अनुमती देते, पृष्ठभागावरील तेल आणि घाण तोडून साफसफाईच्या प्रक्रियेत मदत करते.

बबल निर्मिती: पृष्ठभागावरील ताण बुडबुडे तयार करण्यासाठी आणि स्थिरतेसाठी जबाबदार आहे. साबणयुक्त पाण्याच्या पृष्ठभागावरील एकसंध शक्ती एक पातळ फिल्म तयार करतात जी हवा व्यापते, फुगे तयार करतात.

कीटक गतिशीलता: काही कीटक, जसे की वॉटर स्ट्रायडर्स, पृष्ठभागाच्या तणावामुळे पाण्याच्या पृष्ठभागावर चालू शकतात. पाण्याचा पृष्ठभाग कीटकांच्या वजनाला आधार देतो, त्याला बुडण्यापासून प्रतिबंधित करतो.

वैद्यकीय उपयोग : फुफ्फुसातील अल्व्होलीचे कार्य, जेथे ते वायु-द्रव इंटरफेसचा आकार आणि स्थिरता टिकवून ठेवण्यास मदत करते अशा वैद्यकीय अनुप्रयोगांमध्ये पृष्ठभागाच्या तणावाचा विचार केला जातो.

मुद्रण आणि इंकजेट तंत्रज्ञान: इंकजेट प्रिंटिंगमध्ये पृष्ठभागावरील ताण हा एक महत्त्वाचा घटक आहे. पृष्ठभागावरील तणावाचे योग्य नियंत्रण थेंबांच्या निर्मितीमध्ये आणि स्थिरतेमध्ये मदत करते, तंतोतंत छपाईमध्ये योगदान देते.

मायक्रोफ्लुइडिक्समध्ये द्रव हस्तांतरण: मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणांमध्ये, जेथे द्रवाची लहान प्रमाणात फेरफार केली जाते, पृष्ठभागावरील तणाव द्रवांच्या हालचाली आणि नियंत्रणावर प्रभाव पाडतो.

फॅब्रिक उपचार: कपड्यांच्या उपचारांमध्ये त्यांना पाणी-प्रतिरोधक बनविण्यासाठी पृष्ठभागावरील ताण विचारात घेतला जातो. हे असे पदार्थ वापरून केले जाते जे पृष्ठभागावरील ताण कमी करतात, ज्यामुळे पाणी वर येते आणि गुंडाळते.

सर्फॅक्टंटचा वापर कमी करणे: औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये, पृष्ठभागावरील ताण समजून घेतल्याने सर्फॅक्टंट्स आणि इतर ऍडिटिव्ह्जचा वापर अनुकूल करण्यात मदत होते, इच्छित परिणाम साध्य करताना त्यांचे प्रमाण कमी होते.

खादय क्षेत्र: पृष्ठभागावरील ताण अन्न उत्पादनांच्या पोत आणि स्थिरतेवर परिणाम करू शकतो. स्वयंपाकासंबंधी ऍप्लिकेशन्समध्ये, ते इमल्सिफिकेशन आणि फोम तयार करण्यासारख्या प्रक्रियांमध्ये भूमिका बजावते.

रासायनिक विश्लेषण: केशिका इलेक्ट्रोफोरेसीस आणि पातळ-थर क्रोमॅटोग्राफी सारख्या तंत्रांमध्ये पृष्ठभागावरील ताण हा एक घटक आहे, जेथे ते अरुंद वाहिन्यांद्वारे द्रवांच्या हालचालीवर प्रभाव पाडते.

पाणी आणि इतर द्रव्यांच्या पृष्ठभागावरील ताण समजून घेणे आणि हाताळणे याचे विविध वैज्ञानिक, औद्योगिक आणि दैनंदिन संदर्भांमध्ये व्यावहारिक परिणाम आहेत. संशोधक आणि अभियंते नाविन्यपूर्ण मार्गांनी या मूलभूत गुणधर्माचा वापर आणि वापर करण्याचे मार्ग शोधत आहेत.

निष्कर्ष ( Conclusion)-

पृष्ठभागावरील ताण तुटणे म्हणजे ब्रेकींग डाऊन ऑफ सरफेस टेंशन ऑफ वॉटर हा सिद्धांत जगताने अतिशय सोप्या पद्धतीने त्याच्या मित्रांना प्रात्यक्षिकासह करून दाखविला. जी बाब केवळ वाचून किंवा पाठ करून समजणार नव्हती ते सर्व जगताने प्रात्यक्षिकासह करून दाखविले, त्यामुळे सर्व मुलांना विज्ञानात गोडी निर्माण झाली.

माहिती संकलन-
- योगेश रमाकांत भोलाणे