জলের অসঙ্গতি বোঝা
প্রতিটি বস্তুর তাপমাত্রা বাড়লে তা প্রসারিত হয় (আয়তন বাড়ে) এবং তাপমাত্রা কমলে তা সংকুচিত হয় (আয়তন কমে)। পানিও তাপমাত্রা বাড়লে প্রসারিত হয় এবং তাপমাত্রা কমলে সংকুচিত হয়, কিন্তু ০ ° C থেকে ৪ ° C তাপমাত্রার মধ্যে এমনটা হয় না। ০ ° C এবং ৪ ° C তাপমাত্রার মধ্যে , তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে পানির আয়তন কমে যায় (পানি সংকুচিত হয়)। যদি আমরা ০ ° C তাপমাত্রার পানিকে উত্তপ্ত করি , তবে পানি যত বেশি গরম হবে, তার আয়তন তত বেশি কমবে। পানির তাপমাত্রা ৪ ° C-এ পৌঁছালে এই সংকোচন প্রক্রিয়া থেমে যায়। ৪ ° C- এর উপরে , তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে পানির আয়তন বাড়ে (পানি প্রসারিত হয়)। বিপরীতভাবে, তাপমাত্রা ৪ ° C থেকে ০ ° C- এ কমলে পানি প্রসারিত হয় (পানির আয়তন বাড়ে)। পানির এই অদ্ভুত আচরণটি ‘ পানির ব্যতিক্রম’ (anomaly of water) নামে পরিচিত ।
উদাহরণস্বরূপ, আমরা ৩০ ° সেলসিয়াস তাপমাত্রার পানি ফ্রিজারে রাখি। ফ্রিজারে থাকার সময় পানির তাপমাত্রা কমতে থাকে। যখন পানির তাপমাত্রা কমে, তখন এর আয়তনও কমে যায় (পানি সংকুচিত হয়)। যখন এর তাপমাত্রা ৪ ° সেলসিয়াসে পৌঁছায়, তখন পানি প্রসারিত হতে শুরু করে (পানির আয়তন বেড়ে যায়)। তাপমাত্রা ০ ° সেলসিয়াসে পৌঁছালে পানির প্রসারণ থেমে যায়। এটি অন্যান্য বস্তু থেকে ভিন্ন, যেগুলোর তাপমাত্রা কমে ০ ° সেলসিয়াসে পৌঁছালেও সেগুলো সংকুচিত হতে থাকে (বস্তুটির আয়তন কমে যায়)।
যখন কোনো বস্তু সংকুচিত হয় (
বস্তুটির আয়তন হ্রাস পায়), ঘনত্ব অথবা কোনো বস্তুর ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। বিপরীতভাবে, যখন কোনো বস্তু প্রসারিত হয় (বস্তুটির আয়তন বৃদ্ধি পায়), তখন বস্তুটির ঘনত্ব বা ভর হ্রাস পায়। ঘনত্বের সূত্র হলো = ভর / আয়তন। কোনো বস্তুর ভর সর্বদা স্থির থাকে। অপরদিকে, তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে এর আয়তন পরিবর্তিত হতে পারে। পানি শুধুমাত্র ৪° সেলসিয়াস তাপমাত্রা পর্যন্ত সংকুচিত হয় (পানির আয়তন হ্রাস পায়)। oC সুতরাং ৪° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় পানির ঘনত্ব সবচেয়ে বেশি। oC.
নিচের গ্রাফটি দেখুন। এই গ্রাফটি পানির পরিমাণ ও তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক দেখায়।
জলের অসঙ্গতির সুবিধাগুলি
জলের তাপমাত্রার অস্বাভাবিকতার সুফল শীতপ্রধান অঞ্চলে সবচেয়ে বেশি অনুভূত হয়। শীত এলে বায়ুর তাপমাত্রা কমে যায়। জলের উপরিভাগ বাতাসের সংস্পর্শে আসে, যার ফলে নদী বা হ্রদের উপরিভাগের জলের তাপমাত্রা হ্রাস পায়। জলের তাপমাত্রা কমার সাথে সাথে জলের আয়তনও কমে যায়। জলের আয়তন কমার ফলে জলের ঘনত্ব বেড়ে যায়। উপরিভাগের জলের ঘনত্ব নিচের জলের চেয়ে বেশি। ঘনত্ব বেশি হওয়ার কারণে উপরিভাগের জল ডুবে যায়। নিচের জলের ঘনত্ব বেশি হওয়ায় তা ভেসে থাকে। এই প্রক্রিয়াটি চলতে থাকে যতক্ষণ না জলের তাপমাত্রা ৪ ° সেলসিয়াসে পৌঁছায়। মনে রাখবেন, জল কেবল ৪ ° সেলসিয়াস পর্যন্ত সংকুচিত হয় (আয়তন হ্রাস পায়)। সুতরাং, ৪ ° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় জলের ঘনত্ব সর্বোচ্চ থাকে।
যখন কোনো নদী বা হ্রদের উপরিভাগের জলের তাপমাত্রা ৪ ° সেলসিয়াসের নিচে নেমে যায়, তখন উপরিভাগের জল প্রসারিত হয় (জলের আয়তন বেড়ে যায়)। জলের আয়তন বেড়ে যাওয়ার কারণে, জলের ঘনত্ব কমে যায়। উপরিভাগের জলের ঘনত্ব নিচের জলের ঘনত্বের চেয়ে কম, তাই উপরিভাগের জল নিচের দিকে যেতে পারে না। উপরিভাগের জল উপরেই থেকে যায় এবং জলের তাপমাত্রা ০ ° সেলসিয়াসে নেমে আসার সাথে সাথে এটিই প্রথমে জমে যায়। উপরিভাগের জলের সংস্পর্শে আসার কারণে, জলের তাপমাত্রা ০ ° সেলসিয়াসে নেমে আসার সাথে সাথে উপরিভাগের কাছাকাছি নিচের জলও জমতে শুরু করে। এবং এভাবেই চলতে থাকে। সুতরাং, জমে যাওয়ার প্রক্রিয়াটি উপরিভাগের জল দিয়েই শুরু হয়। হ্রদ বা নদীর তলদেশের জল সাধারণত জমে না, কারণ সেখানকার বায়ুর তাপমাত্রা খুব বেশি ঠান্ডা থাকে না। যেহেতু তলদেশের জল তার প্রাপ্য বরফখণ্ড পায় না, তাই হ্রদ বা নদীর তলদেশের মাছ এবং অন্যান্য জীবজন্তুরা শীতকালে বেঁচে থাকে।
