गर्म करने पर पानी फैलता या सिकुड़ता है। जब पानी जम जाता है, तो यह फैलता या सिकुड़ता है: सरल भौतिकी। ठंडा होने पर पानी को अधिक जगह की आवश्यकता होती है

जापानी भौतिक विज्ञानी मसाकाज़ू मात्सुमोतो ने एक सिद्धांत प्रस्तुत किया है जो बताता है कि 0 से 4°C तक गर्म करने पर पानी फैलने के बजाय सिकुड़ता क्यों है। उनके मॉडल के अनुसार, पानी में माइक्रोफ़ॉर्मेशन होते हैं - "विट्राइट्स", जो उत्तल खोखले पॉलीहेड्रा होते हैं, जिनके शीर्ष पर पानी के अणु होते हैं, और किनारे हाइड्रोजन बांड होते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, दो घटनाएं एक-दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करती हैं: पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड का बढ़ना और विट्राइट का विरूपण, जिससे उनकी गुहाओं में कमी आती है। 0 से 3.98 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में, बाद की घटना हाइड्रोजन बांड के बढ़ाव के प्रभाव पर हावी होती है, जो अंततः पानी का मनाया संपीड़न देता है। मात्सुमोतो के मॉडल के साथ-साथ पानी के संपीड़न की व्याख्या करने वाले अन्य सिद्धांतों की अभी तक कोई प्रायोगिक पुष्टि नहीं हुई है।

अधिकांश पदार्थों के विपरीत, गर्म होने पर पानी अपना आयतन कम कर सकता है (चित्र 1), यानी इसमें थर्मल विस्तार का नकारात्मक गुणांक होता है। हालाँकि, हम संपूर्ण तापमान सीमा के बारे में बात नहीं कर रहे हैं जहाँ पानी तरल अवस्था में मौजूद है, बल्कि केवल एक संकीर्ण खंड के बारे में है - 0°C से लगभग 4°C तक। बी के साथ हेउच्च तापमान पर, अन्य पदार्थों की तरह पानी भी फैलता है।

वैसे, पानी एकमात्र ऐसा पदार्थ नहीं है जिसमें तापमान बढ़ने पर सिकुड़ने (या ठंडा होने पर फैलने) का गुण होता है। बिस्मथ, गैलियम, सिलिकॉन और एंटीमनी भी समान व्यवहार का दावा कर सकते हैं। हालाँकि, इसकी अधिक जटिल आंतरिक संरचना के साथ-साथ विभिन्न प्रक्रियाओं में इसकी व्यापकता और महत्व के कारण, यह पानी ही है जो वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित करता है (देखें पानी की संरचना का अध्ययन जारी है, "तत्व", 10/09/2006 ).

कुछ समय पहले, आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत इस सवाल का जवाब देता था कि तापमान कम होने पर पानी की मात्रा क्यों बढ़ जाती है (चित्र 1) दो घटकों - "सामान्य" और "बर्फ जैसा" के मिश्रण का मॉडल था। यह सिद्धांत पहली बार 19वीं शताब्दी में हेरोल्ड व्हिटिंग द्वारा प्रस्तावित किया गया था और बाद में कई वैज्ञानिकों द्वारा विकसित और सुधार किया गया था। अपेक्षाकृत हाल ही में, पानी के खोजे गए बहुरूपता के ढांचे के भीतर, विएटिंग के सिद्धांत पर पुनर्विचार किया गया था। अब यह माना जाता है कि सुपरकूल्ड पानी में दो प्रकार के बर्फ जैसे नैनोडोमेन होते हैं: उच्च घनत्व और कम घनत्व अनाकार बर्फ जैसे क्षेत्र। सुपरकूल्ड पानी को गर्म करने से ये नैनोस्ट्रक्चर पिघल जाते हैं और दो प्रकार के पानी सामने आते हैं: उच्च और निम्न घनत्व के साथ। परिणामी पानी के दो "ग्रेडों" के बीच चालाक तापमान प्रतिस्पर्धा तापमान पर घनत्व की गैर-मोनोटोनिक निर्भरता को जन्म देती है। हालाँकि, इस सिद्धांत की अभी तक प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं की गई है।

आपको इस स्पष्टीकरण से सावधान रहने की आवश्यकता है। यह कोई संयोग नहीं है कि हम यहां केवल उन संरचनाओं के बारे में बात कर रहे हैं जो अनाकार बर्फ से मिलती जुलती हैं। तथ्य यह है कि अनाकार बर्फ के नैनोस्कोपिक क्षेत्रों और इसके मैक्रोस्कोपिक एनालॉग्स के भौतिक पैरामीटर अलग-अलग होते हैं।

जापानी भौतिक विज्ञानी मसाकाज़ु मात्सुमोतो ने दो-घटक मिश्रण के सिद्धांत को त्यागते हुए, "शुरू से" यहां चर्चा किए गए प्रभाव के लिए एक स्पष्टीकरण खोजने का निर्णय लिया। कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, उन्होंने एक विस्तृत तापमान सीमा पर पानी के भौतिक गुणों की जांच की - शून्य दबाव पर 200 से 360 K तक - ठंडा होने पर पानी के विस्तार के सही कारणों को आणविक पैमाने पर समझने के लिए। पत्रिका में उनका लेख भौतिक समीक्षा पत्रइसे कहा जाता है: पानी ठंडा होने पर फैलता क्यों है? ("पानी ठंडा होने पर फैलता क्यों है?")।

प्रारंभ में, लेख के लेखक ने प्रश्न पूछा: पानी के तापीय विस्तार के गुणांक को क्या प्रभावित करता है? मात्सुमोतो का मानना ​​है कि इसके लिए केवल तीन कारकों के प्रभाव का पता लगाना पर्याप्त है: 1) पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड की लंबाई में परिवर्तन, 2) टोपोलॉजिकल इंडेक्स - प्रति पानी के अणु बांड की संख्या, और 3) का विचलन संतुलन मान (कोणीय विरूपण) से बंधों के बीच का कोण।

इससे पहले कि हम जापानी भौतिक विज्ञानी द्वारा प्राप्त परिणामों के बारे में बात करें, हम उपरोक्त तीन कारकों के संबंध में महत्वपूर्ण टिप्पणियाँ और स्पष्टीकरण देंगे। सबसे पहले, पानी का सामान्य रासायनिक सूत्र, एच 2 ओ, केवल इसकी वाष्प अवस्था से मेल खाता है। तरल रूप में, पानी के अणुओं को हाइड्रोजन बंधन के माध्यम से समूहों (एच 2 ओ) में जोड़ा जाता है। एक्स, कहाँ एक्स- अणुओं की संख्या. पांच जल अणुओं का सबसे ऊर्जावान रूप से अनुकूल संयोजन ( एक्स= 5) चार हाइड्रोजन बंधों के साथ, जिनमें बंध बनते हैं संतुलन, तथाकथित चतुष्फलकीय कोण, 109.47 डिग्री के बराबर (चित्र 2 देखें)।

तापमान पर पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधन की लंबाई की निर्भरता का विश्लेषण करने के बाद, मात्सुमोतो अपेक्षित निष्कर्ष पर पहुंचे: तापमान में वृद्धि हाइड्रोजन बांड के रैखिक बढ़ाव को जन्म देती है। और इसके परिणामस्वरूप, पानी की मात्रा में वृद्धि होती है, यानी इसका विस्तार होता है। यह तथ्य देखे गए परिणामों का खंडन करता है, इसलिए उन्होंने दूसरे कारक के प्रभाव की और जांच की। थर्मल विस्तार का गुणांक टोपोलॉजिकल इंडेक्स पर कैसे निर्भर करता है?

कंप्यूटर मॉडलिंग ने निम्नलिखित परिणाम दिए। कम तापमान पर, प्रतिशत के संदर्भ में पानी की सबसे बड़ी मात्रा जल समूहों द्वारा कब्जा कर ली जाती है, जिसमें प्रति अणु 4 हाइड्रोजन बांड होते हैं (टोपोलॉजिकल इंडेक्स 4 है)। तापमान में वृद्धि से सूचकांक 4 के साथ सहयोगियों की संख्या में कमी आती है, लेकिन साथ ही सूचकांक 3 और 5 के साथ समूहों की संख्या में वृद्धि होने लगती है, संख्यात्मक गणना करने के बाद, मात्सुमोतो ने पाया कि टोपोलॉजिकल के साथ समूहों की स्थानीय मात्रा बढ़ते तापमान के साथ सूचकांक 4 व्यावहारिक रूप से नहीं बदलता है, और किसी भी तापमान पर सूचकांक 3 और 5 के साथ सहयोगियों की कुल मात्रा में परिवर्तन परस्पर एक दूसरे की भरपाई करता है। नतीजतन, तापमान में बदलाव से पानी की कुल मात्रा में बदलाव नहीं होता है, और इसलिए गर्म होने पर टोपोलॉजिकल इंडेक्स का पानी के संपीड़न पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

हाइड्रोजन बांड के कोणीय विरूपण के प्रभाव को स्पष्ट करना बाकी है। और यहीं से सबसे दिलचस्प और महत्वपूर्ण बात शुरू होती है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पानी के अणु एकजुट होते हैं ताकि हाइड्रोजन बांड के बीच का कोण टेट्राहेड्रल हो। हालाँकि, पानी के अणुओं के थर्मल कंपन और क्लस्टर में शामिल नहीं किए गए अन्य अणुओं के साथ बातचीत उन्हें ऐसा करने से रोकती है, जिससे हाइड्रोजन बांड कोण 109.47 डिग्री के संतुलन मूल्य से विचलित हो जाता है। कोणीय विरूपण की इस प्रक्रिया को किसी तरह मात्रात्मक रूप से चित्रित करने के लिए, मात्सुमोतो और उनके सहयोगियों ने, 2007 में प्रकाशित पानी में हाइड्रोजन बांड नेटवर्क के टोपोलॉजिकल बिल्डिंग ब्लॉक्स के अपने पिछले काम पर निर्माण किया। रासायनिक भौतिकी जर्नल, पानी में त्रि-आयामी सूक्ष्म संरचनाओं के अस्तित्व की परिकल्पना की गई जो उत्तल खोखले पॉलीहेड्रा से मिलती जुलती है। बाद में, बाद के प्रकाशनों में, उन्होंने ऐसे माइक्रोस्ट्रक्चर कहा शोकेस(चित्र 3)। उनमें, शीर्ष पानी के अणु होते हैं, किनारों की भूमिका हाइड्रोजन बांड द्वारा निभाई जाती है, और हाइड्रोजन बांड के बीच का कोण विट्राइट में किनारों के बीच का कोण होता है।

मात्सुमोतो के सिद्धांत के अनुसार, विट्रिटिस के रूपों की एक विशाल विविधता है, जो मोज़ेक तत्वों की तरह, पानी की अधिकांश संरचना बनाते हैं और एक ही समय में इसकी पूरी मात्रा को समान रूप से भरते हैं।

पानी के अणु विट्राइट में चतुष्फलकीय कोण बनाते हैं, क्योंकि विट्राइट में न्यूनतम संभव ऊर्जा होनी चाहिए। हालाँकि, थर्मल गतियों और अन्य विट्राइट्स के साथ स्थानीय इंटरैक्शन के कारण, कुछ माइक्रोस्ट्रक्चर टेट्राहेड्रल कोण (या इस मान के करीब कोण) के साथ ज्यामिति प्रदर्शित नहीं करते हैं। वे ऐसे संरचनात्मक रूप से गैर-संतुलन विन्यासों को स्वीकार करते हैं (जो ऊर्जावान दृष्टिकोण से उनके लिए सबसे अनुकूल नहीं हैं), जो विट्राइट्स के पूरे "परिवार" को संभावित लोगों के बीच सबसे कम ऊर्जा मूल्य प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। ऐसे विट्रिटिस, यानी, विट्राइटिस जो "सामान्य ऊर्जा हितों" के लिए खुद को बलिदान करते प्रतीत होते हैं, कुंठित कहलाते हैं। यदि अनफ्रस्ट्रेटेड विट्रिटिस में किसी दिए गए तापमान पर गुहा की मात्रा अधिकतम होती है, तो इसके विपरीत, फ्रस्ट्रेटेड विट्राइटिस में न्यूनतम संभव मात्रा होती है।

मात्सुमोतो द्वारा किए गए कंप्यूटर सिमुलेशन से पता चला कि बढ़ते तापमान के साथ विट्राइट गुहाओं की औसत मात्रा रैखिक रूप से घट जाती है। इस मामले में, कुंठित विट्रिटिस इसकी मात्रा को काफी कम कर देता है, जबकि असंतृप्त विट्राइटिस की गुहा की मात्रा लगभग अपरिवर्तित रहती है।

तो, बढ़ते तापमान के साथ पानी का संपीड़न दो प्रतिस्पर्धी प्रभावों के कारण होता है - हाइड्रोजन बांड का बढ़ाव, जिससे पानी की मात्रा में वृद्धि होती है, और कुंठित विट्राइट की गुहाओं की मात्रा में कमी होती है। 0 से 4°C के तापमान रेंज में, अंतिम घटना, जैसा कि गणना से पता चला है, तस, जो अंततः बढ़ते तापमान के साथ पानी के संपीड़न की ओर ले जाता है।

विट्राइट के अस्तित्व और उनके व्यवहार की प्रायोगिक पुष्टि के लिए अभी इंतजार करना बाकी है। लेकिन अफ़सोस, यह बहुत मुश्किल काम है।

पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थों में से एक: पानी। यह, हवा की तरह, हमारे लिए आवश्यक है, लेकिन कभी-कभी हम इस पर ध्यान ही नहीं देते। वह बस है. लेकिन ऐसा हो गया

पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थों में से एक: पानी। यह, हवा की तरह, हमारे लिए आवश्यक है, लेकिन कभी-कभी हम इस पर ध्यान ही नहीं देते। वह बस है. लेकिन यह पता चला है कि साधारण पानी अपनी मात्रा बदल सकता है और इसका वजन कम या ज्यादा हो सकता है। जब पानी वाष्पित होता है, गर्म होता है और ठंडा होता है, तो सचमुच आश्चर्यजनक चीजें घटित होती हैं, जिनके बारे में हम आज जानेंगे।
म्यूरियल मैंडेल ने अपनी मनोरंजक पुस्तक "फिजिक एक्सपेरिमेंट्स फॉर चिल्ड्रेन" में पानी के गुणों के बारे में दिलचस्प विचारों को रेखांकित किया है, जिसके आधार पर न केवल युवा भौतिक विज्ञानी बहुत सी नई चीजें सीख सकते हैं, बल्कि वयस्क भी अपने ज्ञान को ताज़ा करेंगे, जो कि लंबे समय तक उपयोग नहीं करना पड़ा, इसलिए यह थोड़ा भूला हुआ निकला।आज हम बात करेंगे पानी की मात्रा और वजन के बारे में। यह पता चला है कि पानी की समान मात्रा का वजन हमेशा एक जैसा नहीं होता है। और यदि आप एक गिलास में पानी डालते हैं और वह किनारे पर नहीं फैलता है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि वह किसी भी परिस्थिति में उसमें फिट होगा।

1. जब पानी को गर्म किया जाता है तो वह आयतन में फैलता है

पानी से भरे जार को लगभग पांच सेंटीमीटर उबलते पानी से भरे पैन में रखें।पानी डालें और धीमी आंच पर उबाल बनाए रखें। जार से पानी ओवरफ्लो होने लगेगा. ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जब पानी गर्म होता है तो अन्य तरल पदार्थों की तरह यह भी अधिक जगह घेरने लगता है। अणु एक दूसरे को अधिक तीव्रता से प्रतिकर्षित करते हैं और इससे पानी की मात्रा में वृद्धि होती है।

2. जब पानी ठंडा होता है तो सिकुड़ जाता है

जार में पानी को कमरे के तापमान पर ठंडा होने दें, या नया पानी डालें और इसे रेफ्रिजरेटर में रखें। थोड़ी देर बाद आपको पता चलेगा कि पहले भरा हुआ जार अब नहीं भरा है। 3.89 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करने पर, तापमान घटने के साथ पानी की मात्रा कम हो जाती है। इसका कारण शीतलन के प्रभाव में अणुओं की गति की गति और एक दूसरे के प्रति उनके दृष्टिकोण में कमी थी।ऐसा प्रतीत होता है कि सब कुछ बहुत सरल है: पानी जितना ठंडा होगा, उसकी मात्रा उतनी ही कम होगी, लेकिन...

3. ...जमने पर पानी का आयतन फिर से बढ़ जाता है

जार को अंत तक पानी से भरें और कार्डबोर्ड के टुकड़े से ढक दें। इसे फ्रीजर में रखें और इसके जमने तक इंतजार करें। आप पाएंगे कि कार्डबोर्ड "ढक्कन" बाहर धकेल दिया गया है। 3.89 और 0 डिग्री सेल्सियस के बीच के तापमान पर, यानी जब अपने हिमांक के करीब पहुंचता है, तो पानी फिर से फैलना शुरू हो जाता है। यह इस गुण वाले कुछ ज्ञात पदार्थों में से एक है।यदि आप तंग ढक्कन का उपयोग करते हैं, तो बर्फ जार को आसानी से तोड़ देगी। क्या आपने कभी सुना है कि बर्फ से पानी के पाइप भी टूट सकते हैं?

4. बर्फ पानी से हल्की होती है

एक गिलास पानी में कुछ बर्फ के टुकड़े डालें। बर्फ सतह पर तैरने लगेगी. जब पानी जम जाता है तो उसका आयतन बढ़ जाता है। और, परिणामस्वरूप, बर्फ पानी से हल्की होती है: इसकी मात्रा पानी की संगत मात्रा का लगभग 91% है।
पानी का यह गुण प्रकृति में एक कारण से मौजूद है। इसका एक बहुत ही विशिष्ट उद्देश्य है. उनका कहना है कि सर्दियों में नदियाँ जम जाती हैं। लेकिन हकीकत में ये बात पूरी तरह सच नहीं है. आमतौर पर केवल एक छोटी सी ऊपरी परत ही जमती है। यह बर्फ की चादर डूबती नहीं है क्योंकि यह तरल पानी से हल्की होती है। यह नदी की गहराई में पानी के जमने को धीमा कर देता है और एक प्रकार के कंबल के रूप में कार्य करता है, जो मछली और अन्य नदी और झील के जीवन को गंभीर सर्दियों के ठंढ से बचाता है। भौतिकी का अध्ययन करते हुए, आप यह समझने लगते हैं कि प्रकृति में बहुत सी चीजें समीचीन रूप से व्यवस्थित हैं।

5. नल के पानी में खनिज पदार्थ होते हैं

एक छोटे कांच के कटोरे में 5 बड़े चम्मच नियमित नल का पानी डालें। जब पानी वाष्पित हो जाएगा, तो कटोरे पर एक सफेद सीमा बनी रहेगी। यह किनारा उन खनिजों से बना है जो मिट्टी की परतों से गुजरते समय पानी में घुल गए थे।अपनी केतली के अंदर देखें और आपको खनिज भंडार दिखाई देंगे। बाथटब में जल निकासी छेद पर भी यही कोटिंग बनती है।अपने लिए परीक्षण करने के लिए वर्षा जल को वाष्पित करने का प्रयास करें कि इसमें खनिज हैं या नहीं।पानी में अद्भुत गुण होते हैं जो इसे अन्य तरल पदार्थों से अलग करते हैं। लेकिन यह अच्छा है, अन्यथा, यदि पानी में "सामान्य" गुण होते, तो पृथ्वी ग्रह पूरी तरह से अलग होता।

अधिकांश पदार्थ गर्म होने पर फैलने लगते हैं। जिसे ऊष्मा के यांत्रिक सिद्धांत की स्थिति से समझाना काफी आसान है। इसके अनुसार गर्म करने पर किसी पदार्थ के परमाणु और अणु तेजी से चलने लगते हैं। ठोस पदार्थों में, परमाणु कंपन अधिक आयाम तक पहुंचते हैं और अधिक खाली स्थान की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, शरीर का विस्तार होता है।

यही प्रक्रिया तरल पदार्थ और गैसों के साथ भी होती है। अर्थात् तापमान में वृद्धि के कारण मुक्त अणुओं की तापीय गति की गति बढ़ जाती है और शरीर का विस्तार होता है। ठंडा होने पर, तदनुसार, शरीर सिकुड़ता है। यह लगभग सभी पदार्थों के लिए विशिष्ट है। पानी को छोड़कर.

0 से 4°C के बीच ठंडा करने पर पानी फैलता है। और गर्म करने पर सिकुड़ जाता है. जब पानी का तापमान 4°C तक पहुँच जाता है, तो इस समय पानी का घनत्व अधिकतम होता है, जो 1000 kg/m3 के बराबर होता है। यदि तापमान इस निशान से नीचे या ऊपर है, तो घनत्व हमेशा थोड़ा कम होता है।

इस संपत्ति के लिए धन्यवाद, जब शरद ऋतु और सर्दियों में हवा का तापमान गिरता है, तो गहरे जलाशयों में एक दिलचस्प प्रक्रिया होती है। जब पानी ठंडा होता है, तो यह नीचे की ओर डूब जाता है, लेकिन केवल तब तक जब तक इसका तापमान +4°C तक नहीं पहुंच जाता। यही कारण है कि बड़े जल निकायों में, ठंडा पानी सतह के करीब होता है, और गर्म पानी नीचे डूब जाता है। इसलिए जब सर्दियों में पानी की सतह जम जाती है, तो गहरी परतें 4°C का तापमान बनाए रखती हैं। इस क्षण के लिए धन्यवाद, मछलियाँ बर्फ से ढके जलाशयों की गहराई में सुरक्षित रूप से सर्दियों में रह सकती हैं।

जल विस्तार का जलवायु पर प्रभाव

गर्म होने पर पानी के असाधारण गुण पृथ्वी की जलवायु को गंभीर रूप से प्रभावित करते हैं, क्योंकि हमारे ग्रह की लगभग 79% सतह पानी से ढकी हुई है। सूर्य की किरणों के कारण ऊपरी परतें गर्म हो जाती हैं, जो फिर नीचे की ओर डूब जाती हैं और उनके स्थान पर ठंडी परतें दिखाई देने लगती हैं। बदले में, वे धीरे-धीरे गर्म हो जाते हैं और नीचे के करीब डूब जाते हैं।

इस प्रकार, पानी की परतें लगातार बदलती रहती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अधिकतम घनत्व के अनुरूप तापमान तक पहुंचने तक एक समान ताप होता है। फिर, जैसे-जैसे वे गर्म होते हैं, ऊपरी परतें कम घनी हो जाती हैं और नीचे नहीं डूबतीं, बल्कि शीर्ष पर ही रहती हैं और धीरे-धीरे गर्म हो जाती हैं। इस प्रक्रिया के कारण, पानी की विशाल परतें सूर्य की किरणों से काफी आसानी से गर्म हो जाती हैं।

हम अन्य पदार्थों और शरीरों के हिस्से के रूप में पानी से घिरे हुए हैं। यह ठोस, तरल या गैसीय रूप में हो सकता है, लेकिन पानी हमेशा हमारे आसपास रहता है। सड़कों पर डामर क्यों फटता है, ठंड में पानी का कांच का जार क्यों फट जाता है, ठंड के मौसम में खिड़कियों पर कोहरा क्यों छा जाता है, हवाई जहाज आसमान में सफेद निशान क्यों छोड़ता है - हम इन सबके जवाब तलाशेंगे और इस पाठ में अन्य "क्यों"। हम सीखेंगे कि गर्म, ठंडा और जमने पर पानी के गुण कैसे बदलते हैं, भूमिगत गुफाएँ और उनमें विचित्र आकृतियाँ कैसे बनती हैं, थर्मामीटर कैसे काम करता है।

विषय: निर्जीव प्रकृति

पाठ: तरल जल के गुण

अपने शुद्ध रूप में, पानी का कोई स्वाद, गंध या रंग नहीं होता है, लेकिन यह लगभग कभी भी ऐसा नहीं होता है, क्योंकि यह सक्रिय रूप से अधिकांश पदार्थों को अपने आप में घोलता है और उनके कणों के साथ मिल जाता है। पानी विभिन्न शरीरों में भी प्रवेश कर सकता है (वैज्ञानिकों ने पत्थरों में भी पानी पाया है)।

यदि आप एक गिलास में नल का पानी भरेंगे तो वह साफ दिखाई देगा। लेकिन वास्तव में, यह कई पदार्थों का एक समाधान है, जिनमें गैसें (ऑक्सीजन, आर्गन, नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड), हवा में निहित विभिन्न अशुद्धियाँ, मिट्टी से घुले हुए लवण, पानी के पाइप से निकलने वाला लोहा, छोटे अघुलनशील धूल कण शामिल हैं। , वगैरह।

यदि आप साफ गिलास पर नल के पानी की बूंदों को पिपेट करते हैं और इसे वाष्पित होने देते हैं, तो बमुश्किल दिखाई देने वाले धब्बे रह जाएंगे।

नदियों और झरनों और अधिकांश झीलों के पानी में विभिन्न अशुद्धियाँ होती हैं, उदाहरण के लिए, घुले हुए लवण। लेकिन उनमें से कुछ हैं, क्योंकि यह पानी ताज़ा है।

पानी ज़मीन पर और भूमिगत रूप से बहता है, झरनों, झीलों, नदियों, समुद्रों और महासागरों को भर देता है, जिससे भूमिगत महल बन जाते हैं।

आसानी से घुलनशील पदार्थों के माध्यम से अपना रास्ता बनाते हुए, पानी भूमिगत में गहराई तक प्रवेश करता है, उन्हें अपने साथ ले जाता है, और चट्टानों में दरारों और दरारों के माध्यम से, भूमिगत गुफाओं का निर्माण करता है, उनकी छतों से टपकता है, और विचित्र मूर्तियों का निर्माण करता है। सैकड़ों वर्षों में अरबों पानी की बूंदें वाष्पित हो जाती हैं, और पानी में घुले पदार्थ (लवण, चूना पत्थर) गुफा के मेहराबों पर जम जाते हैं, जिससे पत्थर के हिमलंब बनते हैं जिन्हें स्टैलेक्टाइट्स कहा जाता है।

गुफा के फर्श पर इसी तरह की संरचनाओं को स्टैलेग्माइट्स कहा जाता है।

और जब स्टैलेक्टाइट और स्टैलेग्माइट एक साथ मिलकर एक पत्थर का स्तंभ बनाते हैं, तो इसे स्टैलेग्नेट कहा जाता है।

नदी पर बर्फ के बहाव को देखते हुए, हम पानी को ठोस (बर्फ और बर्फ), तरल (नीचे बहता हुआ) और गैसीय अवस्था (पानी के छोटे कण हवा में उठते हुए, जिन्हें जल वाष्प भी कहा जाता है) में देखते हैं।

पानी एक ही समय में तीनों अवस्थाओं में हो सकता है: हवा और बादलों में हमेशा जल वाष्प होता है, जिसमें पानी की बूंदें और बर्फ के क्रिस्टल होते हैं।

जल वाष्प अदृश्य है, लेकिन इसका आसानी से पता लगाया जा सकता है यदि आप एक गर्म कमरे में एक घंटे के लिए रेफ्रिजरेटर में ठंडा पानी का एक गिलास छोड़ देते हैं, तो पानी की बूंदें तुरंत गिलास की दीवारों पर दिखाई देंगी। कांच की ठंडी दीवारों के संपर्क में आने पर, हवा में मौजूद जलवाष्प पानी की बूंदों में परिवर्तित हो जाती है और कांच की सतह पर जम जाती है।

चावल। 11. ठंडे कांच की दीवारों पर संघनन ()

इसी कारण से, ठंड के मौसम में खिड़की के शीशे के अंदर कोहरा छा जाता है। ठंडी हवा में गर्म हवा जितनी जलवाष्प नहीं हो सकती, इसलिए इसका कुछ भाग संघनित होकर पानी की बूंदों में बदल जाता है।

आकाश में उड़ते विमान के पीछे का सफेद निशान भी जल संघनन का ही परिणाम है।

यदि आप दर्पण को अपने होठों के पास लाते हैं और सांस छोड़ते हैं, तो पानी की छोटी-छोटी बूंदें उसकी सतह पर बनी रहेंगी, इससे यह साबित होता है कि सांस लेते समय व्यक्ति हवा के साथ जलवाष्प ग्रहण करता है।

जब पानी गर्म किया जाता है, तो यह "फैलता है।" इसे एक साधारण प्रयोग से सिद्ध किया जा सकता है: एक कांच की ट्यूब को पानी के फ्लास्क में उतारा गया और उसमें पानी का स्तर मापा गया; फिर फ्लास्क को गर्म पानी के एक बर्तन में उतारा गया और पानी को गर्म करने के बाद, ट्यूब में स्तर को फिर से मापा गया, जो काफ़ी बढ़ गया, क्योंकि गर्म होने पर पानी की मात्रा बढ़ जाती है।

चावल। 14. एक ट्यूब के साथ एक फ्लास्क, संख्या 1 और एक रेखा प्रारंभिक जल स्तर को इंगित करती है

चावल। 15. एक ट्यूब के साथ एक फ्लास्क, संख्या 2 और एक रेखा गर्म होने पर पानी के स्तर को इंगित करती है

जब पानी ठंडा होता है, तो यह "संपीड़ित" हो जाता है। इसे एक समान प्रयोग से सिद्ध किया जा सकता है: इस मामले में, एक ट्यूब के साथ एक फ्लास्क को बर्फ के साथ एक बर्तन में उतारा गया था; ठंडा होने के बाद, ट्यूब में पानी का स्तर मूल निशान के सापेक्ष कम हो गया, क्योंकि पानी की मात्रा कम हो गई थी।

चावल। 16. एक ट्यूब के साथ एक फ्लास्क, संख्या 3 और एक रेखा ठंडा होने के दौरान पानी के स्तर को इंगित करती है

ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पानी के कण, अणु गर्म होने पर तेजी से चलते हैं, एक-दूसरे से टकराते हैं, बर्तन की दीवारों से विकर्षित होते हैं, अणुओं के बीच की दूरी बढ़ जाती है और इसलिए तरल अधिक मात्रा में व्याप्त हो जाता है। जब पानी ठंडा होता है, तो उसके कणों की गति धीमी हो जाती है, अणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है और तरल को कम मात्रा की आवश्यकता होती है।

चावल। 17. सामान्य तापमान पर पानी के अणु

चावल। 18. गर्म होने पर पानी के अणु

चावल। 19. ठंडा होने के दौरान पानी के अणु

न केवल पानी, बल्कि अन्य तरल पदार्थ (शराब, पारा, गैसोलीन, मिट्टी का तेल) में भी ऐसे गुण होते हैं।

तरल पदार्थों के इस गुण के ज्ञान के कारण थर्मामीटर (थर्मामीटर) का आविष्कार हुआ, जो अल्कोहल या पारे का उपयोग करता है।

जब पानी जम जाता है तो वह फैलता है। यह सिद्ध किया जा सकता है यदि पानी से भरे कंटेनर को ढक्कन से ढँक दिया जाए और फ्रीजर में रख दिया जाए तो थोड़ी देर बाद हम देखेंगे कि बनी बर्फ कंटेनर से आगे जाकर ढक्कन को ऊपर उठा देगी;

पानी के पाइप बिछाते समय इस संपत्ति को ध्यान में रखा जाता है, जिसे इन्सुलेट किया जाना चाहिए ताकि जमने पर पानी से बनी बर्फ पाइपों को न तोड़ दे।

प्रकृति में, जमने वाला पानी पहाड़ों को नष्ट कर सकता है: यदि पानी पतझड़ में चट्टानों की दरारों में जमा हो जाता है, तो यह सर्दियों में जम जाता है, और बर्फ के दबाव में, जो उस पानी से अधिक मात्रा में होती है जिससे यह बना है, चट्टानें टूटती हैं और ढह जाती हैं।

सड़कों की दरारों में पानी जमने से डामर फुटपाथ नष्ट हो जाता है।

पेड़ के तनों पर सिलवटों जैसी दिखने वाली लंबी लकीरें पेड़ के रस के जमने के दबाव में लकड़ी के टूटने से बने घाव हैं। इसलिए, ठंडी सर्दियों में आप किसी पार्क या जंगल में पेड़ों की आवाज़ सुन सकते हैं।

1. वख्रुशेव ए.ए., डेनिलोव डी.डी. हमारे आसपास की दुनिया 3. एम.: बल्लास।
2. दिमित्रीवा एन.वाई.ए., कज़ाकोव ए.एन. हमारे आसपास की दुनिया 3. एम.: फेडोरोव पब्लिशिंग हाउस।
3. प्लेशकोव ए.ए. हमारे आसपास की दुनिया 3. एम.: शिक्षा।

1. शैक्षणिक विचारों का उत्सव ()।
2. विज्ञान और शिक्षा ()।
3. सार्वजनिक वर्ग ()।

1. "हमारे चारों ओर पानी" विषय पर एक संक्षिप्त परीक्षण (तीन उत्तर विकल्पों के साथ 4 प्रश्न) करें।
2. एक छोटा सा प्रयोग करें: एक गर्म कमरे में एक मेज पर बहुत ठंडे पानी का एक गिलास रखें। वर्णन करें कि क्या होगा, कारण बताएं।
3. *गर्म, सामान्य और ठंडी अवस्था में पानी के अणुओं की गति का चित्र बनाएं। यदि आवश्यक हो, तो अपने चित्र पर कैप्शन लिखें।