४°C भन्दा कम तापक्रममा पानीको असामान्य व्यवहार

४ डिग्री सेल्सियसभन्दा कम तापक्रममा पानीको असामान्य व्यवहार बारे लेख

तापक्रम बढ्दा प्रत्येक वस्तुको आयतन बढ्छ (वस्तुको आयतन बढ्छ) र तापक्रम घट्दा वस्तुको आयतन घट्छ (वस्तुको आयतन घट्छ)। तापक्रम बढ्दा पानी पनि फैलिन्छ र तापक्रम घट्दा संकुचित हुन्छ, तर ० ^{डिग्री} सेल्सियस – ४ ^{डिग्री} सेल्सियसमा होइन। ० डिग्री सेल्सियस र ४ डिग्री सेल्सियसको बीचमा, तापक्रम बढ्दै जाँदा पानीको आयतन घट्छ (पानी संकुचित हुन्छ)। यदि हामीले पानीलाई ० ^{डिग्री} सेल्सियसमा तताउँछौं भने, पानी तातो हुन्छ, पानीको आयतन घट्छ। पानी ४ ^{डिग्री सेल्सियस पुग्दा संकुचन प्रक्रिया रोकिन्छ। ४ डिग्री} सेल्सियसभन्दा माथि , तापक्रम बढ्दै जाँदा पानीको आयतन बढ्छ। बरु, तापक्रम ४ ^{डिग्री} सेल्सियसबाट ० ^{डिग्री} सेल्सियसमा घट्दा पानी विस्तार हुन्छ (पानीको आयतन बढ्छ)।

उदाहरणका लागि, हामी फ्रिजरमा ३० डिग्री सेल्सियसमा पानी राख्छौं ^। फ्रिजरमा हुँदा पानीको तापक्रम घट्छ। पानीको तापक्रम घट्दा पानीको आयतन पनि घट्छ (पानी खुम्चिन्छ)। जब यो ४ ^{डिग्री} सेल्सियसमा पुग्छ, पानी विस्तार हुन थाल्छ (पानीको आयतन बढ्छ)। तापक्रम ० डिग्री सेल्सियसमा पुग्दा पानीको विस्तार रोकिन्छ। अन्य वस्तुहरू भन्दा फरक जुन संकुचन जारी राख्छन् (वस्तुहरूको आयतन घट्छ) जब वस्तुको तापक्रम ० ^{डिग्री} सेल्सियसमा घट्छ। जब वस्तुहरू संकुचित हुन्छन् (वस्तुहरूको आयतन घट्छ), घनत्व बढ्छ। यसको विपरीत, जब वस्तुहरू विस्तार हुन्छन् (वस्तुहरूको आयतन बढ्छ), घनत्व घट्छ। घनत्वको सूत्र = द्रव्यमान / आयतन। वस्तुहरूको द्रव्यमान सधैं स्थिर हुन्छ। तापक्रममा निर्भर गर्दै, आयतन परिवर्तन हुन सक्छ। पानी संकुचित हुन्छ (पानीको आयतन घट्छ) केवल ४ ^{डिग्री सेल्सियसमा, त्यसैले, ४ डिग्री} सेल्सियसमा पानीको उच्चतम घनत्व हुन्छ।

पानीको विसंगतिको फाइदा जाडो हुने क्षेत्रहरूमा महसुस गरिन्छ। जाडो आउँदा हावाको तापक्रम घट्छ। पानीको सतह पानीसँग सम्पर्कमा आउँछ, त्यसैले नदी वा तालको सतहको सतहमा पानीको तापक्रम पनि कम हुन्छ। पानीको तापक्रम घट्ने भएकाले पानीको आयतन पनि घट्छ। पानीको आयतन घट्ने भएकाले पानीको घनत्व बढ्छ। सतहमा पानीको घनत्व तलको पानीभन्दा बढी हुन्छ। यसको घनत्व बढी हुने भएकाले सतहमा पानी तल सर्छ (डुब्छ)। तलको पानीको घनत्व बढी हुन्छ, त्यसैले यो माथि सर्छ (तैरिन्छ)। यो प्रक्रिया पानीको तापक्रम ४ ^{डिग्री सेल्सियस नपुगुन्जेलसम्म हुन्छ। त्यसकारण, ४ डिग्री} सेल्सियसमा पानीको उच्चतम घनत्व हुन्छ।

जब नदी वा तालको सतहमा रहेको पानीको तापक्रम ४ ^{डिग्री} सेल्सियसभन्दा कम हुन्छ, तब सतहमा रहेको पानी विस्तार हुन्छ (पानीको आयतन बढ्छ)। किनभने पानीको आयतन बढ्दै जाँदा पानीको घनत्व घट्छ। सतहमा रहेको पानीको घनत्व तलको पानीको घनत्व भन्दा सानो हुन्छ जसले गर्दा सतहमा रहेको पानी खस्न सक्दैन। पानीको तापक्रम ० डिग्री सेल्सियसमा घट्दा सतहमा रहेको पानी पहिले माथि रहन्छ र जम्छ। सतहमा रहेको पानीको सम्पर्कमा भएको कारणले गर्दा, पानीको तापक्रम ० डिग्री सेल्सियसमा घट्दा सतह मुनिको पानी पनि जम्न थाल्छ। ^{यस्तै} । त्यसैले, जम्ने प्रक्रिया सतहमा रहेको पानीबाट सुरु हुन्छ। ताल वा नदीको तल्लो भागमा रहेको पानी सामान्यतया जम्दैन किनभने हावाको तापक्रम जम्दैन। तलको पानी जम्दैन, त्यसैले ताल वा नदीको तल्लो भागमा रहेका माछा र जीवित प्राणीहरू जाडोको समयमा जीवित रहन्छन्।

पानीले आफ्नो अद्वितीय आणविक संरचना र यसका अणुहरू बीचको हाइड्रोजन बन्धनको प्रकृतिको कारणले धेरै असामान्य व्यवहारहरू प्रदर्शन गर्दछ। यी असामान्यताहरू मध्ये एक सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण भनेको पानी चिसो हुँदा यसको घनत्वको व्यवहार हो, विशेष गरी जब तापक्रम फ्रिजिङ बिन्दुमा पुग्छ। यहाँ यस घटनाको सारांश छ:

1. घनत्व र तापक्रम: धेरैजसो पदार्थहरू चिसो हुँदा घना र तातो हुँदा कम घना हुन्छन्। यो किनभने कणहरू चिसो हुँदा एकअर्काको नजिक सर्छन् र तताउँदा टाढा टाढा जान्छन्।
2. पानीको विसंगति: यद्यपि, पानीले आफ्नो जम्ने बिन्दु नजिक फरक व्यवहार गर्छ। कोठाको तापक्रमबाट चिसो हुँदै जाँदा यो बाक्लो हुँदै जान्छ, तर यो प्रवृत्ति लगभग ४°C मा उल्टो हुन्छ। ४°C भन्दा कम तापक्रममा, पानी चिसो हुँदै जाँदा कम बाक्लो हुँदै जान्छ, जबसम्म यो ०°C मा पुग्दैन र जम्दैन।
3. बरफ गठन: हाइड्रोजन बन्धनको अभिविन्यासको कारणले गर्दा बरफको षट्कोण जाली संरचना हुन्छ। यो संरचनाले बरफलाई तरल पानी भन्दा कम घना बनाउँछ। त्यसैले बरफ पानीमा तैरिन्छ।
4. पारिस्थितिक महत्व: यो असामान्य व्यवहार जलीय जीवनको लागि महत्त्वपूर्ण छ। जब सतहको पानी जाडोमा चिसो हुन्छ, यो घना हुन्छ र तापक्रम ४ डिग्री सेल्सियस नपुगुन्जेल डुब्छ। यो तापक्रमभन्दा तल, पानी चिसो हुँदै जाँदा, यो सतहमै रहन्छ र अन्ततः जम्छ। यसले गर्दा सतहमा बरफ बन्छ जबकि तलको पानी तरल रहन्छ, जसले गर्दा जलीय जीवन बाँच्न सक्छ। यदि बरफ तरल पानी भन्दा घना भएको भए (जस्तै धेरैजसो ठोस पदार्थहरू तरल रूप भन्दा घना हुन्छन्), यो तल डुब्ने थियो, जसले गर्दा सम्पूर्ण पानी जम्ने ठोस पदार्थ जम्ने थियो, जुन जलीय पारिस्थितिक प्रणालीको लागि विनाशकारी हुनेछ।
5. विसंगतिको कारण: यो असामान्य व्यवहारको कारण पानीका अणुहरू बीचको हाइड्रोजन बन्धनमा निहित छ। पानी ४°C तिर चिसो हुँदै जाँदा, हाइड्रोजन बन्धनहरूले पानीका अणुहरूलाई अझ विस्तारित संरचनामा राख्न समायोजन गर्छन्, जसले गर्दा यसलाई घना बनाउँछ। तर ४°C भन्दा कम तापक्रममा, पानीले बरफमा रहेको षट्कोण संरचना अपनाउने प्रवृत्ति प्रमुख हुन्छ। यो संरचना बढी खुला र कम घना हुन्छ, जसले गर्दा पानी ४°C भन्दा कम तापक्रममा चिसो हुँदा घनत्वमा कमी आएको देखिन्छ।

पानीको यो व्यवहार बुझ्नु केवल शैक्षिक रूपमा रोचक मात्र होइन - यो धेरै पारिस्थितिक र वातावरणीय प्रक्रियाहरू बुझ्नको लागि महत्त्वपूर्ण छ।