Tuesday, May 31, 2016

නිරෝගී දිවියකට අත්‍යවශ්‍ය වන ගෘහස්ථ වාතයේ ගුණාත්මක භාවය Indoor Air quality

අපේ ජීවිතය වැඩිපුරම ගෙවෙන්නේ ගෘහ අභ්‍යන්තරවයි. දිනක් සැලකු විට අනිවාර්යයෙන්ම රාත්‍රිය ගෙවෙන්නේ ගෘහ අභ්‍යන්තරවයි. දිවා කාලයද සේවා ස්ථානයක අභ්‍යන්තරයේ බොහෝ විට ගෙවේ. ගමනාගමනය ද කවුළු වැසූ  රථයක් තුල සමහරවිට සිදුවේ. සාමාන්‍ය තත්වය සැලකු විට පුද්ගලයෙකුගේ ජීවිතයෙන් 70% පමණ ගෙවෙන්නේ ගෘහ අභ්‍යන්තර පරිසර තුලයි.

වැඩුණු පුද්ගලයෙක් මිනිත්තුවකට 10-30 වතාවක් පමණ හුස්ම ගනී. නිරෝගී වැඩුණු පුද්ගලයෙකු වාතය ලීටර් 11,000 ක් පමණ දිනකට ආශ්වාස කරන බව සාමාන්‍ය පිළිගැනීමයි. මෙයින් 70% පමණ ගෘහස්තව වෙසෙන නිසා ගෘහස්ත වාතය ලීටර් 8000 පමණ අපි දිනකට ශරීරය තුලට ගන්නෙමු.  ගෘහස්ත වාතයේ සෞඛ්‍යයට අහිතකර දේ අඩංගු වේ නම් අපේ ශරීරයට එවැනි ඒ වාතය ලීටර් 8000 ක් ම දිනකට ඇතුළු වන බව ඔබට පැහැදිලි වනු ඇති.  ගෘහස්ත වාතයේ ගුණාත්මක බව ජීවිතයට වැදගත් වන්නේ ඇයි දැයි වටහා ගැනීමට ඉහත සරල කරුණුම ප්‍රමාණවත් වනු ඇති බව මගේ විශ්වාසයයි.

බාහිර පරිසරයේ සුළං හමායාම හා වාතය මිශ්‍ර වීමේ සීග්‍ර තාවය ඉතා ඉහල වේ. බාහිර පරිසරයට සාමාන්‍ය හානිකර වාෂ්පශීලී ද්‍රව්‍යයක් එක වුවද එය ඉක්මනින් විසිරී තනුක වී යයි. නමුත් ගෘහස්ත පරිසරයේ දී එසේ යම් හානිකර වාෂ්පශීලී ද්‍රව්‍යයක් වාතයට එක්වූ විට එය බොහෝ වෙලා යන තුරු එසේම රැදී පවතී. අපි එළිමහනේ සුවඳ විලවුන් ටිකක් ඉසීමෙන් පසු ඔබ එතනින් ඉවත්ව ගොස් නැවත බොහෝ වෙලාවකින් පැමිණියහොත් කිසිදු සුවඳක් රැදී නොපවතී. නමුත්, නිවස තුල සුවඳ විලවුන් ටිකක් ඉසීමෙන් පසු ඔබ එතනින් ඉවත්ව ගොස් නැවත බොහෝ වෙලාවකින් පැමිණියද යම් සුවඳක් රැදී තිබේ. (ඉවත නොගොස් එතනම රැදී සිටියහොත් අප සුවඳට හුරු වීම නිසා අපට එය නොදැනී යයි.) මෙයින් පෙනෙන්නේ ගෘහ අභ්‍යන්තරයේ වාතයට එක්වන යම් වාෂ්පශීලී රසායනික ද්‍රව්‍යයක රැදී පැවතීම භාහිර  පරිසරයට සාපේක්ෂව ඉතා වැඩි වශයෙන් සිදුවන බවයි. එසේ වාෂ්පශීලී රසායනික ද්‍රව්‍යය රැදී පවතින වාතය ආශ්වාස කරන සෑම වතාවකදීම ඒවා අපේ ශරීරයට යම් පමණකින් ඇතුළු වීම සිදුවේ.

අපේ රටේ රෝහල්ගත වීම්  වලට ප්‍රධානතම හේතුවක් වන්නේ ගෘහ තුල වාතය ගුණාත්මක නොවීමයි. Sick building syndrome යනු මෙම ගැටලුවේ උච්චතම අවස්ථාවකි. ශ්‍රීලංකාවේ විශ්විද්‍යාල දේශන ශාලාවකද මෙම හේතුව නිසා උදෑසන පවා සිසුන් නිදා වැටීමේ යම් ගැටළුවක් මතුවූ බව මම අසා ඇත. පසුව, ගොඩනැගිල්ලේ සිදුරක් විද වාතය හුවමාරු වීම වැඩි කල පසු එම ගැටලුව විසදුනු බව පසුව මගේ මිතුරෙකු මා සමග කීවේය. අලුත් පොත් වලින්, අලුත් ඇදුම් වලින්, විදුලි උපකරණ වලින් යම් සුවඳක් නැගෙන බව ඔබ අත් දැක ඇතුවාට නිසැකයි. ඒ සියලු සුවඳ එන්නේ ශරීරයට අහිතකර වාෂ්පශීලී කාබනික සංයෝග වලිනි. නිවසේ දොර ජනෙල් වසා තබාගෙන සිටින්නේ නම් ඔබ ඒ සියලු වි සංයෝග වලට අතිශය නිරාවරණ වේ.  

එම නිරාවරණ වීම කොයිතරම් දැයි වටහා ගැනීමට අපි උත්සහ කරමු. මීට අපට ආකෘතියක් භාවිතා කල හැකියි. එම නිරාවරණ වීම අඩු කර ගැනීමට ක්‍රියා කළහැකි ආකාරය ද එමගින්ම සාකච්චා කරමු. 

ගෘහස්ත වාතයේ ගුණාත්මක භාවය ආදෘශ්‍යනය Indoor Air Quality Modelling

ගෘහස්ත වාතයේ ගුණාත්මක භාවය ආදෘශ්‍යනය සඳහා බොහෝවිට යොදාගන්නේ Continuous-flow stirred-tank reactor (CFSTRමොඩලයයි (1. රූපය). මෙම සමාකරණය සඳහා මම US EPA විසින් ඉදිරිපත් කල සරල මෘදුකාංගය භාවිත කරමි. මෙම මෘදුකාංගයට ඉහත මම දක්වා ඇති CFSTR මොඩලයේ විවිධ අවස්ථා වලට අදාළ දත්ත එක් කිරීමෙන් පසු ලැබෙන ප්‍රතිඵලය පහත දක්වා ඇත. එම මොඩලය මෙම සබැඳියෙන් බාගත කරගෙන විවිධ තත්වයන් යටතේ වාතයේ තත්වය සමාකරණය කිරීමට ඔබටද උත්සාහ කල හැකිය.   
1. රූපය CFSTR මොඩලය නිරූපණය කරන කාමරයක්. 


අවස්ථාව (1)  දොර ජනෙල් වසා ඇති කාමරයක් තුල දුම් වැටියක් දල්වා ක්ෂණිකව නිවාදැමීම.

කාමරයේ ප්‍රමාණය ඝන මීටර 10 පමණ ලෙස ගනිමු. බොහෝ දෙනා දුම් බොන්නේ කාමරවල ජනෙල් දොරවල් වසාගෙන බැවින්, පැයක් තුල වාතය හුවමාරු වීමේ ප්‍රමාණය 50% පමණ (ඝන මීටර 5) යයි සිතමු. දුම්වැටියක් මගින් මිනිත්තුවකට නිකොටීන් දුම මිලිග්‍රෑම් 1 ක් පමණ විමෝචනය කරන බව සිතමු. කාලය 0.1 h වන විට දී දුම් වැටිය දැල්වීම සිදුකර, නමුත් ඒ මොහොතේම ක්ෂණිකව නිවා දැමීම සිදු කලේ යයි සිතමු. සමාකරණ ප්‍රතිඵලය (simulation result) පහත ප්‍රස්ථාර ගත කර ඇත. කාමරය තුල සිටින කාන්තාව සාමාන්‍ය විවේකයෙන් සිටින ලෙස සලකා මිනිත්තුවකට වාතය ලීටර් 8 පමණ හුස්ම ගන්නේ නම් ඇයගේ ශරීරයට දුම අවශෝෂණය වූ ප්‍රමාණය ද ප්‍රස්තාර ගත කරමු. 

ප්‍රස්ථාරය අනුව පෙනෙන්නේ දුම්වැටිය දල්වා ක්ෂණිකව නිවුවද, පැයක් යනතුරුත් සැලකිය යුතු දුමක් කාමරය තුල රැදී තිබෙන බවයි. කාමරයේ සිටින කාන්තාවගේ ශරීරයට දුමෙහි අඩංගු දුෂක මිලිග්‍රෑම් 0.002 පමණ අවශෝෂණය වන බව පෙනේ. 

2. රූපය කාලයත් සමග කාමරය තුල දුම සාන්ද්‍රණයේ විචලනය


3. රූපය කාලයත් සමග දුම ස්වසනය මගින් ශරීරයට ඇතුළු වූ ප්‍රමාණය.


අවස්ථාව (2)  දොර ජනෙල් විවුර්ත කර ඇති කාමරයක් තුල දුම් වැටියක් දල්වා ක්ෂණිකව නිවාදැමීම.

පෙර සැලකු කාමරයේ දොර ජනෙල් ඇර ඇති නිසා වාතය හොදන් හුවමාරු වනවා යයි සිතමු. පැයක් තුල වාතය හුවමාරු වීමේ ප්‍රමාණය 500 % පමණ (ඝන මීටර 50) යයි සිතමු. සමාකරණ ප්‍රතිඵලය නැවත පහත ප්‍රස්ථාර ගත කර ඇත. කාමරය තුල සිටින කාන්තාව සාමාන්‍ය විවේකයෙන් සිටින ලෙස සලකා මිනිත්තුවකට වාතය ලීටර් 8 පමණ හුස්ම ගන්නේ නම් ඇයගේ ශරීරයට දුම අවශෝෂණය වූ ප්‍රමාණය ද නැවත ප්‍රස්තාර ගත කරමු.
4. රූපය කාලයත් සමග කාමරය තුල දුම සාන්ද්‍රණයේ විචලනය
5. රූපය කාලයත් සමග දුම ස්වසනය මගින් ශරීරයට ඇතුළු වූ ප්‍රමාණය.
ප්‍රස්ථාරය අනුව පෙනෙන්නේ පැයක් ගත වීමටත් පෙර කාමරයේ තිබු දුම සම්පූර්ණයෙන්ම ඉවත්වී ගොස් ඇති බවයි. කාමරයේ සිටින කාන්තාවගේ ශරීරයට දුමෙහි අඩංගු දුෂක මිලිග්‍රෑම් 0.0005 පමණ අවශෝෂණය වන බව පෙනේ. එනම් ශරීරයට දුම අවශෝෂණය වූ ප්‍රමාණය පෙර අවස්ථාවට වඩා 75% ක් පමණ අඩුවී ඇත. 

අප මෙහි උදාහරණයට ගත්තේ දුම්වැටියක් වුවද දුම් නොබොන අයටද මෙය ඉතාමත් අදාළ වේ. මදුරු දඟරයක්, හෝ හදුන් කුරක් ක්‍රියා කරන්නෙත් දුම් වැටිය ක්‍රියා කරන ආකාරයටම විෂ දුම් නිකුත් කරමිනි. දුම් නොබොන ගෘහනියන් සන්ධ්යාවේ දොර ජනෙල් වසා නිවාස  තුල හඳුන් කුරු දල්වා, උදැසන වෙන තෙක්ම දොර ජනෙල් වසාගෙන සිටීමෙන් සමහර විට දුම් බොන්නෙකුටත් වඩා විෂ දුමට නිරාවරණය විය හැකියි. හදුන් කුරු සාම්බ්රානි දල්වනවා නම් හොදින් දොර ජනෙල් ඇර තැබිය හැකි අවස්ථාවක එය කිරීම වඩා සුදුසුයි. වායු සමනය කර ඇති ඇගලුම් කරමාන්ත ශාලා වල ඇදුම් වල ඇති වාෂ්පශීලී විෂ සංයෝග සාන්ද්‍රණය වැඩිවෙමින් එක්රැස්වෙමින් පවතින නිසා සේවිකාවන් ඒවාට වඩාත් නිරාවරණ වේ. බොහෝ විට හාර විෂවීම් ලෙස වැරදියට හදුනාගන්නේ මෙම වාතය විෂවීම් බව අපේ රටේ මහාචාර්යවරයෙකු නිතරම පවසන බව මට මතකයට නැගේ. සේවිකාවන් සියලු දෙනාම එක හා සමාන රෝග ලක්ෂණ පෙන්වන විට රෝහල් බලදාරීන් හාර විෂ වීමක් ලෙස පහසුවෙන් ම නිගමනය කරන්නේ ඔවුන්ගේ කෑම බීම එකට සකසා ලබාදෙන නිසායි. නමුත් එය බොහෝ විට නිවරදි නොවන නිගමනයක් බව ඔහුගේ අත්දැකීම බව ඔහු පැවසුවා මගේ මතකයේ ඇත. අපේ අත්දැකීම නම් බොහෝ රෝග ගණනාවකට හේතුවන ගෘහස්ත වායු තත්වය බිඳ වැටීමට තවම අපේ රටේ ප්‍රමාණවත් අවධානයක් ලැබී නොමැති බවයි.

සාරාංශය
අපේ ජීවිතය වැඩිපුරම ගෙවෙන්නේ ගෘහ අභ්‍යන්තරවයි. අපේ රටේ රෝහල්ගත වීම්  වලට ප්‍රධානතම හේතුවක් වන්නේ ගෘහ තුල වාතය ගුණාත්මක නොවීමයි. ගෘහය තුල වායු දුෂක ප්‍රභවයන් තිබෙන විට දොර ජනෙල් හැරදා වාතය හුවමාරු වීමේ සීඝ්‍රතාවය වැඩි කිරීමෙන් මේ දුෂක වලට නිරාවරණය වන ප්‍රමාණය සම්පූර්ණයෙන්ම පාහේ අඩු කරගත හැකිය. දුම් නොබොන ගෘහනියන් සන්ධ්‍යාවේ නිවාස දොර ජනෙල් වසා තුල හඳුන් කුරු දල්වා උදැසන වෙන තෙක් දොර ජනෙල් වසාගෙන සිටීමෙන් සමහර විට දුම් බොන්නෙකුටත් වඩා විෂ දුමට නිරාවරණය විය හැකියි. හදුන් කුරු සාම්බ්‍රානි දල්වනවා නම් හොදින් දොර ජනෙල් ඇර තැබිය හැකි අවස්ථාවක එය කිරීම වඩාත් සුදුසුයි. කෙසේ නමුත් භාහිර වාතය අතිශයින් දුෂණය වී ඇති මහනුවර වැනි ප්‍රදේශවල නම් දොර ජනෙල් ඇර තැබීමෙන් වන්නේ දුෂිත වාතයට වැඩිපුර නිරාවරණ වීමයි. මෙහිදී මා යොදාගත් මොඩලය මෙම සබැඳියෙන් බාගත කරගෙන විවිධ තත්වයන් යටතේ වාතයේ තත්වය සමාකරණය කිරීමට ඔබටද උත්සාහ කල හැකියි. ඇත්ත වශයෙන්ම Indoor Air Quality  යනු මම උසස්  අධ්‍යාපනයේදී උගත් එදිනෙදා ජීවිතයට වඩාත් වටිනාම කොටස යයි මම සිතමි. එය ඉගැන්වූ මහාචාර්යතුමන්ලාට ඒ ගැන පින් සිදුවිය යුතුයි.        
      

Tuesday, May 24, 2016

හිරෝෂිමා සහ ජනපති ඔබාමා

පසුබිම


ජපානයේ බටහිර ප්‍රදේශයේ පිහිටි හිරෝෂිමා නගරය මේ දිනවල වැඩිලෙස කතාබහට ලක්වන්නේ 2016 මැයි මස 27 වෙනි දින G-7 සමුළුව අවසානයේ සිදුවීමට නියමිත ජනපති ඔබාමාගේ සංචාරය හේතුවෙනි. 2016 මැයි 26 දින සිට 27 දින දක්වා G-7 සමුළුව ජපානයේ මියේ ප්‍රදේශයේ ඉසේ-ෂිමා හිදී පැවැත්වීමට නියමිතව ඇත. අපේ රටේ ජනපති මයිත්‍රීපාල ද මෙම සමුළුවට විශේෂ ආරාධනයක් ලබාසිටින බව කියවේ. ජනපති ඔබාමාගේ හිරෝෂිමා සංචාරය ලෝකයට වැදගත් සිදුවීමක් වන්නේ 1945 අගෝස්තු 6 වෙනිදා හිරෝෂිමා නගරයට ඇමෙරිකානු හමුදාව විසින් පරමාණු බෝම්බයක් හෙලීමෙන් පසු ධුරයේ සිටින ඇමෙරිකානු ජනපතිවරයෙක් එහි සංචාරය කරන මුල්ම වතාව වීමයි.

මේ සංචාරය අතතුරදී ජනපති ඔබාමා ඇමෙරිකාව විසින් එල්ල කරන ලද පරමාණු බෝම්බ ප්‍රහාරය ගැන සමාව ඉල්ලීමක් සිදුනොවනු ඇති බව ඇමෙරිකානු ආරංචිමාර්ග සඳහන් කරයි. ඔබාමා NHK නාලිකාව සමග සාකච්චාවේදී පැවසුවේ, යුද්ධයක් මැද්දේ දී නායකයන් සියලු වර්ගවල තීරණ ගන්නා බවත් ප්‍රශ්න අසමින් ඒවා විභාග කිරීම ඉතිහාසකරුවන්ට අයත් වැඩක් බවත්ය. තවදුරටත්, නායකයන් හට අසීරු තීරණ ගැනීමට සිදුවෙන බවත්, එය යුධ අවස්ථාවකදී විශේෂයෙන්ම සිදුවන බවත් අවුරුදු හත හමාරක් ධුරයේ සිටි ජනපතිවරයෙක් වශයෙන් තමන් එය හොදින් දන්නා බවත් ඔහු පැවසුවේය. අනෙක් අතට ගත් කල, 2009 වසරේ අප්‍රේල් 5 වෙනිදා සිදුකල ජනපති ඔබාමාගේ චෙක් ජනරජයේ පර්හා නුවර සංචාරයදී න්‍යෂ්ඨික අවිහරණය සහ නයෂ්ඨික ද්‍රව්‍ය ත්‍රස්තවාදීන් අතට වීම වැලක්වීම ගැන ඔහු  ඉතා වැදගත් කතාවක් කළේය. ජනපති ඔබාමා හිරෝෂිමා හි දීත් නය්ෂ්ඨික අවිහරණය ගැන එවැනි වැදගත් කතාවක් කරනු ඇතැයි දේශපාලන විශ්ලේෂකයන් බලාපොරොත්තු වේ.

ජනපති ඔබාමාගේ හිරෝෂිමා සංචාරය මෙන්ම ජපානය සහ එක්සත් ජනපදය අතර මිත්‍රත්වය ඉහල යාම අගමැති අබේගේ පරිපාලනයට ඉතා වාසිදායක වනු ඇති බවට බොහෝ දෙනා අනාවැකි පල කළහ. ඇත්තෙන්ම අගමැති අබේගේ පරිපාලනය වොෂින්ටනය සමග ඉතා හොද සම්බන්දතාවයක් තිබු බව මාධ්‍ය සදහන් කරයි. ජපන් ආණ්ඩුක්‍රම ව්‍යවස්ථාවේ 9 වැනි වගන්තිය පිළිපදිමින් ලෝක සාමය පවත්වාගෙන යාමට දැක්වූ දායකත්වයට මුළු මහත් ජපන් ජනතාවම 2015 වසරේ නොබෙල් සාම ත්‍යාගයට නිර්දේශ වූ ඔබ දන්නවා ඇති. කෙසේ වෙතත් අන්තර්ජාතික දේශපාලනයේ ක්‍රියාකාරීත්වය ගැන පෙන්වමින් 2015 නොබෙල්  සාම ත්‍යාගය හිමිවුයේ ගැහැණු ළමුන්ගේ අධ්‍යාපනය අයිතිය ගැන බ්ලොග් ලිපි ලිවීම නිසා ඝාතන ඉලක්කයක් වී දිවිබේරාගත් මලලා යුසුෆ් සහ තවත් අයෙකුටයි. පසුව ඉහත කී වගන්තියට වෙනත් අර්ථකතයක් දෙමින්, වෙනත් රටක යුධමය තත්වයක දී ජපානයට මැදිහත්වීමේ හැකියාව ගැන කතා බහට ලක්වුණි. මීට විරුද්ධව ජපන් ජනතාව විරෝධතාවයන් දැක්වුව නමුත් එකී ආරක්ෂක ශීර්ෂයන් 2015 සැප්තැම්බර් මාසයේදී ඉහල මන්ත්‍රණ සභාවෙන් අනුමත විය. ඒ අනුව මිත්‍ර පාර්ශවයික රටක සිදුවන ගැටුමකදී සීමා සහිත මැදිහත් වීමක් කිරීමට ජපන් ස්වයං ආරක්ෂක බලකායට හැකියාව ලැබෙන බව CNN ප්‍රකාශ කර තිබේ. මෙය අගමැති අබේ සහ වොෂින්ටනය අතර සම්බන්දතාවය වැඩිකර ගැනීමේ පියවරක් ලෙස ජපන් මාධ්‍යය වාර්තා එකල වාර්තා කළහ. මේ අනුව ජනපති ඔබාමාගේ හිරෝෂිමා සංචාරය අගමැති අබේගේ පරිපාලනයට ඉතා යහපත් වනු ඇතියි බලාපොරොත්තුවක් තිබුණි. 

කෙසේ වෙතත් ඔකිනාවා පිහිටි සුප්‍රසිද්ධ ඇමෙරිකානු හමුදා කඳවුරේ සේවය කල ඇමෙරිකානු ජාතික (හිටපු) සෙබලෙක් ඔකිනාවා තරුණියක දුෂණය කර මරාදැමීමට හෝ ආසන්න හේතුවකට සැකපිට අත්අඩංගුවට ගැනුනේ ගිය 19 වැනිදායි (CNN). ඇමෙරිකානුවන් අතින් ඔකිනාවා කාන්තවන් හිංසනයට ලක්වීමේ සිදුවීම් 5000 ක් පමණ ඇති බව අන්තරජාල මාධ්‍ය වාර්තා කරයි. මේ සිද්දියත් සමග බොහෝ ජපන් ජනතාව ඇමෙරිකානුවන් සමග බොහොමත් හිත නොහොඳින් සිටීම නිසා ජනපති ඔබාමාගේ ජපන් සංචාරයෙන් අගමැති අබේගේ පරිපාලනයට රටතුල ලබාගැනීමට තිබු වාසි සහගත අවස්ථාව ඉතා අවම විය හැකි බව දේශපාලන විශ්ලේෂකයන් පුරෝකථනය කරයි. අගමැති අබේ මෙම තරුණියගේ ඝාතනයෙන් ඉතාම අසතුටට පත්වී සිටින අතර  ජනපති ඔබාමාගේ සංචාරයේදී මෙය ඉදිරියට ගන්නා බව ඔහු ප්‍රකාශ කර තිබෙන බව සඳහන් වෙනවා. ඇමෙරිකානු ආරක්ෂක ලේඛම් ඇශ්ටන් කාටර් මේ ගැන ජපානයෙන් සමාව ඉල්ලා ඇත (Japan Times). ඔකිනාවා ඇමෙරිකානු කඳවුර ඉවත් කිරීමට දුන් පොරොන්දුව ඉටු නොකිරීම නිසා පෙර සිටි පාලකයෙකුට ඉල්ලා අස්වීමට පවා සිදුවීම ම, මෙම සිදුවීමේ සංවේදීතාවය කොපමණදැයි සිතා ගැනීමට හොඳ උදාහරණයකි.

ජනපති ඔබාමාගේ හිරෝෂිමා සංචාරය තෙක් අපි තව දින 3ක් බලාසිටිමු.


ඉහත ලියවිල්ලේ අඩංගු වන්නේ මාධ්‍ය වල වාර්තා වූ කරුණු වේ. ලියවිල්ලේ අරමුණ හුදෙක් සිංහලෙන් මෙම කරුණු ලියා තැබීම මිස කිසිදු අයෙකුට හෝ ආයතනයකට අපහසුතාවයක් ඇතිකිරීමේ අරමුණක් නොමැති වේ. එවැනි අපහසුතාවයක් ඇතිවන්නේ නම් ඒ ගැන කණගාටුවන අතරම සුදුසු ලෙස එම කොටස් ඉවත් කිරීමට හෝ වෙනස් කිරීමට බලපොරොත්තුවෙමි. (පින්තුර අන්තර්ජාලයෙනි)       




Tuesday, May 17, 2016

පදාර්ථයේ සිවුවැනි අවස්ථාව ලෙස (සමහරවිට) හදුන්වන සුපිරිඅවධි තරල. Supercritical Fluids

පදාර්ථයෙන් තැනුණු ශරීරයන් ඇති ජීවීන් වන අපට පදාර්ථය ඉතා වැදගත් වේ. පදාර්ථයේ ඝන, ද්‍රව, සහ වායු යන අවස්ථා තුන ගැන අප සැවොම හොදින් දන්නා බවට කිසිදු සැකයක් නැත. පදාර්ථයේ සිවු වැනි අවස්ථාව ලෙස බොහෝ විට හැඳින්වෙන්නේ ප්ලස්මා අවස්ථාව වේ. සරලව ගත් කල, ප්ලස්මා යනු අඩු පීඩනයක් සහ අධික වෝල්ටීයතාවයක් යටතේ අයනීකරණය වූ වායුවකි. නැනෝතාක්ෂනයේදී ප්ලස්මා යනු වැදගත් මාතෘකාවකි. නමුත්, භෞතික විද්‍යාවේ ගැඹුරු විෂයක් වන ප්ලස්මා ගැන කතාකිරීම පසුවට තැබීම වඩා සුදුසු යයි මම සිතමි.


1. රූපය. ජලයේ කලාප සටහන.

පදාර්ථයේ සිවු වැනි අවස්ථාව ලෙස තවත් සමහර විටෙක සඳහන් වෙන්නේ ද්‍රව හා වායු අවස්ථාවන් අතරමැදි ගුණ දක්වන Supercritical Fluids හෙවත් සුපිරිඅවධි තරල අවස්ථාවයි. සුපිරිඅවධි තරල ද නැනෝතාක්ෂනයේදී ඉතා වැදගත් වේ. සුපිරිඅවධිය ගැන කතාකිරීමට පෙර පදාර්ථයේ ඝන, ද්‍රව, සහ වායු අවස්ථා සලකමු. උදාහරණයක් ලෙස ඝන, ද්‍රව, සහ වායු අවස්ථා තුනම අපට වඩාත්ම හුරු ජලය සැලකීම සුදුසු යයි සිතමි. රූපයෙන් දැක්වෙන්නේ ජලයේ කලාප සටහන (phase diagram) වේ. ජලයේ කලාප සටහන යනු, යම් උෂ්ණත්වයකදී ජලය පවතින්නේ  අයිස්, ද්‍රව ජලය, සහ හුමාලය යන ජලයේ ඝන,ද්‍රව, සහ වායු අවස්ථා වලින් කුමන අවස්ථාවේ/අවස්ථාවන් වලදැයි පෙන්වන ප්‍රස්තාරයකි. අපි 1. රූපයේ ඇති කහ පැහැති  ලක්ෂය ගැන මුලින් අවධානය යොමු කරමු. මේ ජලයේ ත්‍රික ලක්ෂයයි. 1. රූපයේ සුදු-නිල් ප්‍රදේශ අතර ඇති කළු සීමා ඉර මුලින් සලකමු. අයිස් හා ද්‍රව ජලය අතර කලාප මායිම දැක්වෙන අතර මෙහි (Y) අක්ෂය දිගේ ඉහලට යනවිට එනම් පීඩනය වැඩි කරන විට ජලය මිදෙන උෂ්ණත්වය අඩු වන බවයි. සුදු-රෝස ප්‍රදේශ අතර ඇති අයිස් හා හුමාලය අතර කලාප මායිම පෙන්වන කළු සීමා ඉරෙන් දැක්වෙන්නේ (Y) අක්ෂය දිගේ පහලට යමින් පීඩනය අඩු කරන විට අයිස් වාෂ්ප වන උෂ්ණත්වය ද අඩු වන බවයි. මේ තත්වයන්හි දී ඝන අයිස් ද්‍රව බවට පත් නොවී කෙලින්ම ජල වාෂ්ප  බවට පත්වේ. ඝන ද්‍රවයක් ද්‍රව නොවී කෙලින්ම වායුවක් වීම උර්දවපාතනය (sublimation) ලෙස හදුන්වයි. තාප අස්ථායී ද්‍රව්‍යයක ඇති ජලය රත්කිරීමකින් තොරව ඉවත කිරීමට යොදාගන්න "සිසිල්-වියළුම්" (freeze drying) ක්‍රමයේදී යොදාගන්නේ ජලය මිදීමට අසලවා අඩු පීඩනයක් යටතේ උර්දවපාතනය වීමට සැලැස්වීමයි. අපි දන්නා  Nescafe යනු මේ සිසිල් වියලුම් ක්‍රමයෙන් සැකසු කෝපි වර්ගයක වෙළඳ නාමයකි. සිසිල්-වියළුම්  ක්‍රමයෙන් වියලු නෙස්කැෆේ වැනි ද්‍රව්‍ය වායුගෝලයේ තැබුවිට  ඉක්මනින් ජලවාෂ්ප උරාගනී. ඊට හේතුව උර්දවපාතනය වූ අයිස් කැබලි තිබු තැන් වලට අනුරූප කුහර අධික ජලාකර්ශන ගතියක් පෙන්වීමයි. ශාඛ විද්‍යාවේදී ද තාප අස්ථායි ශාඛ කොටස් තාපනයෙන් තොරව වියලා ක්ෂුද්‍ර ජීවීන්ගෙන් ආරක්ෂා කර තැබීමට මෙම සිසිල්-වියළුම් ක්‍රමය සමහරවිට භාවිත කරයි. 

මීලගට ගත් කල, ද්‍රව හා වායු අතරමැදි අවස්තවක් වන සුපිරිඅවධි තරල යන අපේ මාතෘකාවට වඩාත් වැදගත් වන ද්‍රවජලය සහ හුමාලය කලාප මායිම දැක්වෙන්නේ 1. රූපයේ නිල් -රෝස ප්‍රදේශ අතර ඇති කළු ඉරෙනි. පීඩනය වැඩි කරමින් (Y) අක්ෂය දිගේ ඉහලට යනවිට ජලය නටන උෂ්ණත්වයද ඉහල යන බව රූපය අනුව පෙනේ. එසේ ඉහලට ගොස් අවධි ලක්ෂය (critical point) දී ජලයේ සම්ප්‍රදායික කලාප සටහන අවසන් වේ.  


දැන්, අප ජීවිතයේ බහුලවම සිටින අවස්ථාව වන සාමාන්‍ය විවුර්ත වායුගෝලීය පීඩන තතත්වයන් (0.1 M යටතේ උෂ්ණත්වය වෙනස් වීම සලකමු. විවුර්ත  වායුගෝලීය පීඩන තත්වයේදී -10 °C දී ජලය පවතින්නේ ඝන අයිස් ලෙසයි. උෂ්ණත්වය වැඩිකර 0 °C ට ගෙන ආ විට අයිස් සහ ද්‍රව දෙකම මිශ්‍රව පවතී. නැවත උෂ්ණත්වය වැඩිකිරීමේදී 100 °C දක්වාම පවතින්නේ ද්‍රව ජලයයි. 100 °C හි දී ජලය හා හුමාලය මිශ්‍රව පවතී. 100 °C වඩා වැඩි විට පවතින්නේ හුමාලය පමණකි. නමුත් විවුර්ත වායුගෝලීය පීඩන තත්වයේදී හුමාලය බවට පත්වෙන ජලය සියල්ලම සුළගේ ගසාගෙන වෙනත් තැන්වලට යන නිසා 100 °C වඩා වැඩි විට ජලය සිඳී යයි.

අපි නැවත ඉහත ක්‍රියාවලියම සංවෘත භාජනයක තුල සිදුකිරීම සලකමු. මෙහිදී ද අඩු උෂ්ණත්වයේදී වන්නේ බොහෝසෙයින් සමාන ක්‍රියාවකි. නමුත් වැඩි උෂ්ණත්වයේදී සිදුවන ක්‍රියාව පෙර අවස්ථාවට වඩා බොහෝ සෙයින් වෙනස්ය. සංවෘත භාජනයේ හුමාලය පිටවී නොයයි. එනිසා උෂ්ණත්වය වැඩි කරන විට භාජනය තුල පීඩනය වැඩි වේ. මෙවිට, ජලය නටන උෂ්ණත්වය ද ඉහල යයි. ජලය භාජනය තුල ජලය නැටීම සිදුවුණද හුමාලය භාජනයෙන් පිටවී නොයාම නිසා උෂ්ණත්වයත් සමග පීඩනය ද ඉහළයාම මෙහිදී සිදුවේ. මෙසේ උෂ්ණත්වය සහ පීඩනය අවධි ලක්ෂයට වඩා ඉහල ගිය විට ද්‍රව හා වාෂ්ප අවස්ථාවන් දෙකම තවදුරටත් නොපවතී. ඒ වෙනුවට සුපිරිඅවධිය යන එක් අවස්ථාවක් පමණක් පවතී. සරලව බැලුවහොත් මෙහිදී සිදුවන්නේ උෂ්ණත්වය වැඩිවීම නිසා ද්‍රව කලාපයේ ඝනත්වය අඩුවීමත් ඒ සමගම පීඩනය වැඩිවීම නිසා වාෂ්ප කලාපයේ ඝනත්වය වැඩිවීමත් එකවිට සිදුවී, කලාප දෙකෙහිම ඝනත්වයන් එක සමාන වී එකම සුපිරිඅවධි කලාපයක් බවට පත්වීමයි.  සුපිරිඅවධියේ ඇති තරල ඒවායේ සාමාන්‍ය අවස්ථා වලට වඩා තරමක් වෙනස් ගුණ දක්වයි. මේ වෙනස් ගුණ නිසා සුපිරිඅවධි තරල බොහෝ තාක්ෂණික කටයුතු සඳහා යොදාගනී.




1. වීඩියෝ දර්ශනය. උෂ්ණත්වයත් සමග CO2 සුපිරිඅවධියට පත්වීම සහ ආපසු ද්‍රව-වායු කලාප වලට වෙන්වීම. 


CO2 සහ ජලය සුපිරිඅවධි තරල අවස්ථාවේ බහුලවම භාවිත වෙන සංයෝග දෙකකි. ඒවායේ පරිසර හිතකාමී බව සහ ගිනිගන්නා සුළු නොවන බව ඊට ප්‍රධාන හේතු වේ. CO2 වැනි වායුවක් සුපිරිඅවධියට ගෙන ඒමට නම් සංවෘත භාජනයක් අවධි උෂ්ණත්වයට වැඩි උෂ්ණත්වයක පවත්වාගන්නා ගමන්ම අධි පීඩන පොම්ප යොදාගෙන වායුව භාජනයට තුලට දිගටම පොම්ප කිරීමෙන්, පීඩනය අවධි පීඩනයට වැඩි අගයකට ගෙන ආ යුතුය (1. වීඩියෝ දර්ශනය). CO2 හි අවධි උෂ්ණත්වය 33.1 °C වන අතර අවධි පීඩනය 7.38 MPa  වේ. ජලය වැනි ද්‍රවයක් සුපිරි අවධියට ගෙනයාම ඉතා පහසු නමුත් ඒ සඳහා අධික උෂ්ණත්වයකට හා පීඩනයකට ඔරොත්තු දෙන කුටීර අවශ්‍ය වේ. ජලය එවැනි ආරක්‍ෂිත සංවෘත භාජනයක් තුල රත්කරන විට උෂ්ණත්වයත් සමග වාශ්පවීම වැඩි වීම නිසා පීඩනය ඉහල යයි. මෙය ස්වයංජනිත පීඩනය (autogenous pressureලෙස හදුන්වයි. ජලයේ අවධි උෂ්ණත්වය 373.9 °C වන අතර අවධි පීඩනය 22.06 MPa වේ.

සුපිරිඅවධි තරලවල සමහර යෙදීම් 

1. ස්වභාවික සංයෝග නිස්සාරණය (Natural products extraction)
සුපිරිඅවධි තරල වල ඝණත්වය වායුවකට වඩා වැඩිවන අතරම ද්‍රවයකට වඩා අඩු යම් පරාසයක් තුල වෙනස් කරමින් එවායේ ගුණ වායු සහ ද්‍රව අවස්ථා අතර සුසර කල හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස සුපිරිඅවධියේ ඇති CO2 වල ඝනත්වය 0.23 – 0.66 g/ml පරාසයක සුසර කල හැකිය. යම් ද්‍රව්‍යයක ඝනත්වය යනු ඒකක පරිමාවක පවතින ස්කන්ධය, වක්‍රව ගත් කල  හෝ අණු ප්‍රමාණය වේ. ඒකක පරිමාවක වඩා වැඩි වැඩි අණු ප්‍රමාණයක් පවතින විට අණුක අන්තර්ක්‍රියා වැඩිවීම නිසා තරලයක් තුල යම් ද්‍රව්‍යයක් දිය කරගැනීමේ හැකියාව වැඩි වේ. මෙනිසා සුපිරිඅවධි තරලවල යමක් ඒ තුල දියකර ගැනීමේ හැකියාව එහි වායුමය අවස්ථාවේ එම හැකියාවට වඩා බෙහෙවින් වැඩිය. මෙනිසා, කෝපි වල ඇති කැෆේන් නම් සංඝටකය ඉවක් කිරීම සඳහා සුපිරිඅවධි CO2 යොදා ගැනේ. මෙහිදී කෝපි සහ සුපිරිඅවධි CO2 මිශ්‍රකර කැෆේන් COතුල දියවූ පසු කෝපි ඇට වෙන්කර ගැනීම සිදුවේ. ඉන්පසු පීඩනය නිදහස් කර CO2 වායුව මුදාහැරිය පසු කෝපිවලට වලින් COවායුව සම්පූර්නයෙන්ම ඉවත්වේ. මෙසේ කිසිදු හානිකර ද්‍රවයක් නොයොදා කෝපිවල කැෆේන් ඉවත් කිරීම සුපිරිඅවධි තරල මගින් සිදු කල හැකිය. (මීට පෙර කෝපි වල කැෆේන්  ඉවත් කිරීම සදහා යොදාගත්තේ ඩයික්ලෝරෝමීතේන් එතිල් ඇසිටේට් වැනි විෂ සහිත කාබනික සංයෝගයි.) මෙයාකාරයෙන් කුරුඳු තෙල් කරාබුනැටි තෙල් වැනි සඝන්ධ තෙල්වර්ග පරිසර හිතකාමීව සහ කාර්යක්ෂ්‍යමව නිස්සාරණය කරගැනීමට ද සුපිරිඅවධි තරල තාක්ෂණය යොදාගත හැක. නමුත්, මෙම ක්‍රමය අපේ රට තුල තවම බොහෝ ප්‍රචලිත නැත. ඊට හේතුව සුපිරිඅවධි තරල අවස්ථාව ලබා ගැනීම සඳහා අවශ්‍ය අධික පීඩනයට ඔරොත්තුදෙන මෙවලම් වල මිල අධිකවීමද විය හැකිය. අනෙක් අතට ගත්කල ශ්‍රී ලාංකික රසායනික හා ක්‍රියාවලි ඉංජිනේරු ක්‍ෂේස්ත්රයේ මහාචාර්යවරු පවා පැරණි හුමාල ආසවන ක්‍රමය කෙරිහි වඩා වැඩි විශ්වාසයක් තවම තිබීම ද මීට හේතුවිය හැකිය. කෙසේ වුවද දැනට වසර කිහිපයකට පෙරද කාර්මික තාක්ෂණ ආයතනයේ සුපිරිඅවධි නිස්සාරණ යන්ත්‍රයක් තිබු බව මගේ මතකකයි. එය යොදාගෙන සමන් පිච්ච මල් වල සුවඳවත් සංයෝග නිස්සරණය කිරීමේ පර්යේශණයක් එවකට සිදුවූ බව මගේ මතකයේ තිබේ.

2. ජලය පිරිසිදු කිරීම (Supercritical Water Oxidation)
සුපිරිඅවධි ජලයේ ඝණත්වය ද්‍රව ජලයට වඩා බෙහෙවින් අඩුවේ. එමනිසා, සුපිරිඅවධි ජලයේ තුල යමක් දියකරගැනීමේ හැකියාව එම නිසා ද්‍රව ජලය තුල යමක් දියකර ගැනීමේ හැකියාවට වඩා බෙහෙවින් අඩුය. ද්‍රවජලයේ දියවී ඇති ලවණ වර්ග සුපිරිඅවධියේදී දියනොවී ඝන වශයෙන් පතුලේ තැන්පත් වේ. එමෙන්ම සුපිරිඅවධි ජලය තුල ඔක්සිජන් වැඩිමනක් දියකළ හැකිය. මෙනිසා ජලයේ දියවී ඇති කාබනික සංයෝග සුපිරිඅවධි ජලය තුලම දහනය කිරීමෙන් බවට පත් කල හැක. එනම් ජලයේ ඇති අකාබනික හා කාබනික අපද්‍රව්‍ය  සුපිරි අවධියේදී පහසුවෙන් ඉවත්කළ හැකිය. නමුත් මෙම ක්‍රමය වියදම් සහිත බැවින් වැඩිවශයෙන් භාවිත නොවේ. මගේ දැනුම අනුව මෙම ක්‍රමය වැඩිපුරම යොදාගන්නේ ජපානයයි.

3. තාක්ෂණික යෙදීම් (Technical Applications)
සුපිරිඅවධි තරල නැනෝ අංශු සංස්ලේෂණයට ද බොහෝ වැදහත් පරිසර හිතකාමී ක්‍රමයකි. මගේ ආචාර්ය උපාධිය සදහා මවිසින් කරන ලද පර්යේෂණයේ ප්‍රධානම කොටස වුයේ සුපිරිඅවධි තරල යොදාගනිමින් ලෝහඔක්සයිඩ නැනෝඅංශු සංස්ලේෂණය කිරීමයි. මෙමෙ ක්‍රමයේ (සමහර) පුරෝගාමීන් වන්නේ ජපානයේ තෝහොකු විශ්වවිද්‍යාලයේ මහාචාර්ය තදෆුමි අද්ස්චිරි, ප්‍රංශයේ බොර්දෝහ් විශ්විද්‍යාලයේ මහාචාරය ජෙරාඩ් දමෙසෙවූ සහ මහාචාර්ය සිරිල් අයිමොනියර් වැනි අයයි. අහ්යන්තර කුහරයක් සහිත නැනෝඅංශු සංස්ලේෂණය කිරීම සඳහා දැනට ලෝකයේ ඇති වේගවත්ම ක්‍රමය සුපිරිඅවධි තරල යොදාගනිමින් සොයාගත්තේ මම  එවකට මම අයත්වූ පර්යේෂණ කණ්ඩායමයි. 

සුපිරිඅවධි තරල යොදාගනිමින් කාබනික සංයෝග සංස්ලේෂණය කිරීම ද සිදුවේ. බහුඅවයවීකරණය (polymerization) කිරීමේ මාධ්‍යක් ලෙස ද සුපිරිඅවධි තරල යොදාගත හැකිය. දැනට යොදාගන්නා සිලිකේට පදනම් වන අවුරුදු දහස් ගණනක් පැරණි වූ පොර්ට්ලන්ඩ් සිමෙන්ති වෙනුවට සුපිරි හා අතුරු අවධි තරල මත පදනම් වන  කාබනේට් කොන්ක්‍රීට් ක්‍රමයක් නිවුජර්සි ජනපද විශ්වවිද්‍යාලයේ මහාචාර්ය රිචර්ඩ් රීමන් හදුන්වාදී ඇත. වායුගෝලීය කාබන් ග්‍රහණය කරගනිමින් තිරසාර සංවර්ධනයක් සඳහා අතිශය වැදගත්කමක් පෙන්වන මෙම hydrothermal liquid phase densification (rHLPD)   ක්‍රමය සදහා පේටන්ට් බලපත්‍රය සබැඳියේ දැක්වේ. සුපිරිඅවධි තරල තාප හුවමාරුව සඳහාද යොදාගතහැකි මාධ්‍යයකි. රසායනික විශ්ලේෂණය සඳහා යොදාගන්නා වායු වර්ණලේඛ-ස්කන්ධ භේද දර්ශක (GC-MS) ක්‍රමය සඳහා සුපිරිඅවධිතරල වර්ණලේඛ-ස්කන්ධ භේද දර්ශක (SFC-MS) ක්‍රමය වඩාත් ජනප්‍රිය වෙමින් පවතී. 

සාරාංශය              
සුපිරිඅවධි තරල (Supercritical Fluids) යනු අධික පීඩනයක් සහ/හෝ අධික උෂ්ණත්වයක් යටතේ පවතින වායු සහ ද්‍රව අවස්තාවන් අතරමැදි ඝනත්වයක් ඇති තරලයකි. මේවායේ ඝනත්වය වායු සහ ද්‍රව අතර අගයන්ට සුසර කල හැකිය. බහුලවම භාවිත වන පරිසරහිතකාමී සුපිරිඅවධි තරල නම් CO2 සහ ජලය වේ. මෙම සුපිරිඅවධි තරල විවිධ තාක්ෂණික යෙදීම්හිදී බොහෝ ප්‍රයෝජනවත් වේ. නුදුරු අනාගතයේ දී සුපිරිඅවධි තරල තාක්ෂනය එදිනෙදා උපකරණ වලටද ඇතුලත් වීමට බොහෝ ඉඩකඩ ඇති බව පෙනේ.     

Monday, May 2, 2016

නැනෝවිද්‍යාව සහ නැනෝතාක්ෂණය Nanoscience and Nanotechnology (02) ඝන ද්‍රව්‍ය සහ පෘෂ්ඨ

ඝන ද්‍රව්‍ය සහ පෘෂ්ඨ


මුලිකවම නැනෝද්‍රව්‍ය, විශාල ද්‍රව්‍ය වලින් වෙනස් වන්නේ ප්‍රධානතම කාරණා දෙකක් නිසායි.

1. පෘෂ්ඨික වර්ගඵලය පරිමාවට දක්වන අනුපාතය (Surface to Volume ratio) අධික වීම.
2. ක්වොන්ටම් ආචරණය (Quantum effect)

මේඅතරින් ක්වොන්ටම් ආචරණය සරලව පැහැදිලි කිරීම තරමක් අසීරු සහ වැඩි න්‍යායත්මක මුලින් දැනුමක් අවශ්‍ය වන කාරණාවක් බැවින් එය පසුවට තබා, පෘෂ්ඨික වර්ගඵලය පරිමාවට දක්වන අනුපාතය (Surface to Volume ratio) අධික වීම යන කාරණාව කෙරෙහි මුලින් අවධානය යොමු කිරීමට කැමතියි.

1. රූපය කළු ගලකට කුළු ගෙඩි පහරක් ගසන විට හෝ බෝර දමන  විට  එය කැබලි වලට කැඩී  ගොස් නව පෘෂ්ඨ නිර්මාණය වීම. 

අපි තරමක් විශාල කළුගල්  කැබැල්ලක් ගැන සිතමු. කළු ගල කැබලි වලට කැඩීමට කුළු ගෙඩි පහරක් එල්ල කරන (හෝ බෝර දමන) අවස්ථාවක් සලකමු. කුළු පහරින් පසුව ගල කැබලි වලට කැඩී යයි. එහිදී කළු ගල කැඩුන ස්ථාන ගැන සිතමු. එම ස්ථාන වල අලුත් පැහැයෙන් යුතු නව පෘෂ්ඨ නිර්මාණය වී ඇත (1. රූපය). අනෙක් අතට ගත් කල, ගල කැඩීමට කුළු පහරක් එල්ල කිරීමේදී සිදුවුයේ කුමක්ද ? ඇත්තෙන්ම සිදුවුයේ ඒ ගලේ අංශුන් එකට බැදී තිබුන රසායනික ශක්තිය තැන්  තැන්  වලින් බිදී ගොස් නව පෘෂ්ඨ නිර්මාණය වීමයි. කුළු පහර ගැසීමට වුයේ එසේ නව පෘෂ්ඨ නිර්මාණය කිරීමට අවශ්‍ය ශක්තිය ලබාදීමටයි. නව පෘෂ්ඨ නිර්මාණයට ශක්තිය අවශ්‍ය වන්නේ ඇයි ? ඒ පෘෂ්ටයන් ඝන ද්‍රව්‍යක අභ්‍යන්තරයට වඩා ශක්තියෙන් වැඩි වීම නිසායි. සෑම විටම යම්කිසි ද්‍රවයක මතුපිට, එම ද්‍රව්යයේම අහ්ය්න්තරයට වඩා ශක්තියෙන් වැඩිය.

අපි සැවොම දන්නා සමීකරණ  දෙකක් දැන් සලකමු.

අරය r  වන ගෝලයක 

1.  පෘෂ්ඨික වර්ගඵලය = 4πr^2 වේ. 

2.  පරිමාව = 4/3 πr^3  වේ.

1 සහ 2 අනුව පෘෂ්ඨික වර්ගඵලය පරිමාවට දක්වන අනුපාතය පහත පරිදි වේ.



මේ අනුව පෙනෙන්නේ අංශුවක ප්‍රමාණය (r) කුඩා වනවිට එහි අඩංගු පදාර්ථය ප්‍රමාණයෙන් වැඩිමනක් මතුපිට පවතින බවයි. ඉහත අපි කතා කල පරිදි මතුපිටක ශක්තිය, අභ්‍යන්තර ශක්තියට වඩා  වඩා වැඩි නිසා කුඩා අංශු වලට වඩා වැඩි ශක්තියක් ඇත. මීට හේතුව, නැනෝ පරිමාණයට එන විට අංශුවක් ඉතාම කුඩා වනබැවින් මේ එහි අඩන්ගු පදාර්ථය, එසේ නැතහොත් එහි අඩංගු පරමාණු වැඩිමනක්ම පාහේ පවතින්නේ මතුපිට වීමය. අංශුවක මතුපිට පවතින පරමාණු අභ්‍යන්තරයේ පවතින පරමාණු වලට වඩා රසායනික බන්ධන අතින් වෙනස් වීම නිසා ඒවා ශක්තියෙන් ද වැඩිය (මේ ගැන මීළඟට කතාකරමු)


2. රූපය (a) විශාල අංශුවක බොහෝ පරමාණු අභ්‍යන්තරයේ සහ (b) නැනෝඅංශුවක පරමාණු සියල්ලම පාහේ පෘෂ්ඨයේ මත පිහිටීම.

ඉහත කී පරිදි නැනෝ අංශු කුඩා වීම නිසා විශාල අංශුවකට (2.  රූපය a) සාපේක්ෂව බැලුවිට පරමාණු සියල්ලම පාහේ පවතින්නේ මතුපිටය (2. රූපය b). අනෙක් අතට, අංශුවක මතුපිට ඇති පරමාණු අභ්‍යන්තරයේ ඇති පරමාණු වලට වඩා වෙනස් ගුණ දක්වයි. මේ කාරණා දෙක අනුව නැනෝ අංශු විශාල අංශු වලට වඩා වෙනස් ගුණ දක්වයි. වෙනත් ආකාරයකට කියනවා නම්, විශාල අංශුන් වලින් ලබාගත නොහැකි ගුණ නැනෝ අංශුවකින් ලබාගත හැකිය. නැනෝ අංශුවේ පරමාණු මුළුමනින් ම  පාහේ මතුපිටට පමණින වෙනස් ගුණ දක්වන අතරම අපි පසුවට කතා කිරීමට තැබූ ක්වොන්ටම් ආචරණයත් අංශුවේ හැසිරීම වෙනස් කරයි. මුලිකව ගත කල, නැනෝ අංශු විශාල අංශුවලට වඩා වෙනස් ගුණ දැක්වීමට සරල හේතු මේවා වේ.

සාරාංශය

අංශුවක අභ්‍යන්තරයට වඩා පෘෂ්ඨයේ වැඩි ශක්තියක් පවතී. අංශුවක ප්‍රමාණය කුඩා වනවිට පෘෂ්ඨික වර්ගඵලය/පරිමාව යන අනුපාතය ඉහල යයි. නැනෝ පරිමාණයේදී  අංශුවේ ඇති පරමාණු සියල්ලම පාහේ පවතින්නේ මතුපිටය. මතුපිට පවතින පරමාණු අභ්‍යන්තරයේ පවතින් ඒවාට වැඩ බොහෝ වෙනස් ගුණ දක්වයි. මේ අතර ක්වොන්ටම් ආචරණය නිසා නැනෝ අංශුවේ හැසිරීම එම ද්‍රව්‍යයේ විශාල අශුවකට වඩා වෙනස් වේ. මේසේ, යම් ද්‍රව්‍යයක නැනෝ අංශු එම දර්ව්‍යයේම විශාල අංශු වලට වඩා බොහෝ සෙයින් වෙනස් ගුණ දක්වයි. මේ වෙනස් ගුණ නිසා නැනෝඅංශු මගින් විශාල අංශු ලවා කර නොහැකි බොහෝ දේ පහසුවෙන් කර ගත හැකිය.