पाण्याच्या विसंगती समजून घेणे
प्रत्येक वस्तूचे तापमान वाढल्यावर ती प्रसरण पावते (आकारमान वाढते) आणि तापमान कमी झाल्यावर ती आकुंचन पावते (आकारमान कमी होते). पाणीसुद्धा तापमान वाढल्यावर प्रसरण पावते आणि तापमान कमी झाल्यावर आकुंचन पावते, पण ० ° C ते ४ ° C तापमानात असे होत नाही. ० ° C आणि ४ ° C तापमानाच्या दरम्यान , तापमान वाढल्यावर पाण्याचे आकारमान कमी होते (पाणी आकुंचन पावते). जर आपण ० ° C तापमानावर पाणी गरम केले , तर पाणी जितके जास्त गरम होईल, तितके त्याचे आकारमान जास्त कमी होते. जेव्हा पाणी ४ ° C तापमानाला पोहोचते, तेव्हा आकुंचनाची प्रक्रिया थांबते. ४ ° C च्या वर, तापमान वाढल्यावर पाण्याचे आकारमान वाढते (पाणी प्रसरण पावते). याउलट, जेव्हा तापमान ४ ° C पासून ० ° C पर्यंत कमी होते, तेव्हा पाणी प्रसरण पावते (पाण्याचे आकारमान वाढते). पाण्याच्या या विचित्रतेला 'पाण्याची विसंगती' (anomaly of water) म्हणून ओळखले जाते.
उदाहरणार्थ, आपण ३० ° C तापमानाचे पाणी फ्रीझरमध्ये ठेवतो. फ्रीझरमध्ये ठेवल्यावर पाण्याचे तापमान कमी होते. जेव्हा पाण्याचे तापमान कमी होते, तेव्हा पाण्याचे आकारमान देखील कमी होते (पाणी आकुंचन पावते). जेव्हा तापमान ४ ° C पर्यंत पोहोचते, तेव्हा पाणी प्रसरण पावू लागते (पाण्याचे आकारमान वाढते). जेव्हा तापमान ० ° C पर्यंत पोहोचते, तेव्हा पाण्याचे प्रसरण थांबते. हे इतर वस्तूंपेक्षा वेगळे आहे, ज्यांचे तापमान ० ° C पर्यंत कमी झाल्यावरही त्या आकुंचन पावत राहतात (वस्तूचे आकारमान कमी होते).
जेव्हा एखादी वस्तू आकुंचन पावते (
वस्तूचे आकारमान कमी होते), घनता किंवा एखाद्या वस्तूची घनता वाढते. याउलट, जेव्हा एखादी वस्तू प्रसरण पावते (वस्तूचे आकारमान वाढते), तेव्हा त्या वस्तूची घनता किंवा वस्तुमान कमी होते. घनतेचे सूत्र = वस्तुमान / आकारमान. वस्तूचे वस्तुमान नेहमी स्थिर राहते. दरम्यान, तिचे आकारमान तापमानानुसार बदलू शकते. पाणी फक्त ४°C तापमानापर्यंतच आकुंचन पावते (पाण्याचे आकारमान कमी होते). oम्हणून C तापमानाला पाण्याची घनता सर्वाधिक असते 4 oC.
खालील आलेख पहा. हा आलेख पाण्याचे आकारमान आणि तापमान यांच्यातील संबंध दर्शवतो.
पाण्याच्या विसंगतींचे फायदे
पाण्याच्या गुणधर्मांचे फायदे हिवाळा असलेल्या प्रदेशात सर्वाधिक जाणवतात. जेव्हा हिवाळा येतो, तेव्हा हवेचे तापमान कमी होते. पाण्याचा पृष्ठभाग हवेच्या संपर्कात येतो, ज्यामुळे नद्या किंवा तलावांच्या पृष्ठभागावरील पाण्याचे तापमान कमी होते. जसे पाण्याचे तापमान कमी होते, तसे पाण्याचे आकारमानही कमी होते. जसे पाण्याचे आकारमान कमी होते, तशी पाण्याची घनता वाढते. पृष्ठभागावरील पाण्याची घनता खालच्या पाण्यापेक्षा जास्त असते. जास्त घनता असल्यामुळे, पृष्ठभागावरील पाणी बुडते. खालच्या पाण्याची घनता जास्त असल्यामुळे ते तरंगते. ही प्रक्रिया पाण्याचे तापमान ४ ° C पर्यंत पोहोचेपर्यंत घडते. लक्षात ठेवा, पाणी फक्त ४ ° C पर्यंतच आकुंचन पावते (आकारमान कमी करते) . म्हणून, ४ ° C तापमानाला पाण्याची घनता सर्वाधिक असते.
जेव्हा नदी किंवा तलावाच्या पृष्ठभागावरील पाण्याचे तापमान ४ ° C पेक्षा कमी होते, तेव्हा पृष्ठभागावरील पाणी प्रसरण पावते (पाण्याचे आकारमान वाढते). पाण्याचे आकारमान वाढल्यामुळे, पाण्याची घनता कमी होते. पृष्ठभागावरील पाण्याची घनता खालच्या पाण्याच्या घनतेपेक्षा कमी असते, त्यामुळे पृष्ठभागावरील पाणी खाली जाऊ शकत नाही. पृष्ठभागावरील पाणी वरच राहते आणि जेव्हा पाण्याचे तापमान ० ° C पर्यंत कमी होते, तेव्हा ते सर्वात आधी गोठते. पृष्ठभागावरील पाण्याच्या संपर्कात आल्यामुळे, पृष्ठभागाजवळील खालचे पाणीसुद्धा, जेव्हा पाण्याचे तापमान ० ° C पर्यंत कमी होते, तेव्हा गोठू लागते. आणि हे असेच पुढे चालू राहते. त्यामुळे गोठण्याची प्रक्रिया पृष्ठभागावरील पाण्यापासून सुरू होते. तलाव किंवा नदीच्या तळाशी असलेले पाणी सहसा गोठत नाही, कारण तेथील हवेचे तापमान फार थंड नसते. तळाच्या पाण्याला बर्फाचे तुकडे मिळत नसल्यामुळे, तलाव किंवा नदीच्या तळाशी असलेले मासे आणि इतर सजीव हिवाळ्यात जिवंत राहतात.
