4°C க்கும் குறைவான வெப்பநிலையில் நீரின் இயல்புக்கு மாறான நடத்தை

4°C க்கும் குறைவான வெப்பநிலையில் நீரின் இயல்புக்கு மாறான நடத்தை பற்றிய கட்டுரை

வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது ஒவ்வொரு பொருளும் விரிவடைகிறது (பொருட்களின் கன அளவு அதிகரிக்கிறது), மற்றும் வெப்பநிலை குறையும்போது பொருட்கள் சுருங்குகின்றன (பொருட்களின் கன அளவு குறைகிறது). வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது நீரும் விரிவடைகிறது மற்றும் வெப்பநிலை குறையும்போது சுருங்குகிறது, ஆனால் 0 ^° C – 4 ^{° C-க்கு இடையில் அவ்வாறு நிகழ்வதில்லை. 0°C மற்றும் 4°C-க்கு இடையில், வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது நீரின் கன அளவு குறைகிறது (நீர் சுருங்குகிறது). நாம் 0 °} C- ல் நீரைச் சூடுபடுத்தினால் , நீர் சூடாகிறது, நீரின் கன அளவு குறைகிறது. நீர் 4 ^{° C-ஐ அடையும்போது இந்தச் சுருங்கும் செயல்முறை நின்றுவிடுகிறது. 4 °} C- க்கு மேல் , வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது நீரின் கன அளவு அதிகரிக்கிறது. மாறாக, வெப்பநிலை 4 ^° C-லிருந்து 0 ^° C- க்குக் குறையும்போது நீர் விரிவடைகிறது (நீரின் கன அளவு அதிகரிக்கிறது).

உதாரணமாக, நாம் தண்ணீரை 30-ல் வைத்தோம். ^oஉறைவிப்பானில் C. உறைவிப்பானில் இருக்கும்போது, ​​நீரின் வெப்பநிலை குறைகிறது. நீரின் வெப்பநிலை குறையும்போது, ​​நீரின் கன அளவும் குறைகிறது (நீர் சுருங்குகிறது). அது 4-ஐ அடையும்போது ^oவெப்பநிலை 0 °C-ஐ அடையும்போது, ​​நீர் விரிவடையத் தொடங்குகிறது (நீரின் கன அளவு அதிகரிக்கிறது). பொருளின் வெப்பநிலை 0 °C-க்குக் குறையும்போது, ​​நீரின் விரிவடைதல் நின்றுவிடுகிறது. மற்றப் பொருட்களைப் போலல்லாமல், ஒரு பொருளின் வெப்பநிலை 0 °C-க்குக் குறையும்போது அது தொடர்ந்து சுருங்குகிறது (பொருட்களின் கன அளவு குறைகிறது). ^oC. பொருள்கள் சுருங்கும்போது (பொருள்களின் கன அளவு குறையும்போது), அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, பொருள்கள் விரிவடையும்போது (பொருள்களின் கன அளவு அதிகரிக்கும்போது), அடர்த்தி குறைகிறது. அடர்த்தியின் சூத்திரம் = நிறை / கன அளவு. பொருள்களின் நிறை எப்போதும் நிலையானது. ஆனால், வெப்பநிலையைப் பொறுத்து கன அளவு மாறக்கூடும். நீர் சுருங்கும்போது (நீரின் கன அளவு குறையும்போது) அதன் நிறை 4 மடங்காக மட்டுமே இருக்கும். ^oC, எனவே, 4 இல் நீர் அதிகபட்ச அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது. ^oC.

குளிர்காலம் நிலவும் பகுதிகளில் நீர் முரண்பாடுகளின் நன்மைகள் உணரப்படுகின்றன. குளிர்காலம் வரும்போது, ​​காற்றின் வெப்பநிலை குறைகிறது. நீர் மேற்பரப்புகள் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்வதால், ஆறு அல்லது ஏரியின் மேற்பரப்பில் உள்ள நீரின் வெப்பநிலையும் குறைகிறது. நீரின் வெப்பநிலை குறைவதால், நீரின் கன அளவும் குறைகிறது. நீரின் கன அளவு குறைவதால், நீரின் அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது. மேற்பரப்பில் உள்ள நீரின் அடர்த்தி, கீழே உள்ள நீரின் அடர்த்தியை விட அதிகமாக உள்ளது. அதிக அடர்த்தி இருப்பதால், மேற்பரப்பில் உள்ள நீர் கீழே நகர்கிறது (மூழ்குகிறது). கீழே உள்ள நீர் அதிக அடர்த்தியைக் கொண்டிருப்பதால், அது மேலே நகர்கிறது (மிதக்கிறது). நீரின் வெப்பநிலை 4°C-ஐ அடையும் வரை இந்த செயல்முறை நிகழ்கிறது. ^oC. எனவே, 4-ல் நீர் அதிகபட்ச அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது. ^oC.

ஆறு அல்லது ஏரியின் மேற்பரப்பில் உள்ள நீரின் வெப்பநிலை 4-ஐ விடக் குறைவாக ஆகும்போது ^oC எனில், மேற்பரப்பில் உள்ள நீர் விரிவடைகிறது (நீரின் கன அளவு அதிகரிக்கிறது). ஏனெனில், நீரின் கன அளவு அதிகரிக்கும்போது, ​​நீரின் அடர்த்தி குறைகிறது. மேற்பரப்பில் உள்ள நீரின் அடர்த்தி, அடியில் உள்ள நீரின் அடர்த்தியை விடக் குறைவாக இருப்பதால், மேற்பரப்பில் உள்ள நீரால் கீழே செல்ல முடியாது. நீரின் வெப்பநிலை 0 °C ஆகக் குறையும்போது, ​​மேற்பரப்பில் உள்ள நீர் மேலே தங்கி முதலில் உறைகிறது. மேற்பரப்பில் உள்ள நீருடன் தொடர்பில் இருப்பதால், நீரின் வெப்பநிலை 0 °C ஆகக் குறையும்போது, ​​மேற்பரப்பிற்குக் கீழே உள்ள நீரும் உறையத் தொடங்குகிறது. ^oசி. இப்படியே தொடர்கிறது. ஆக, உறைதல் செயல்முறை மேற்பரப்பில் உள்ள நீரிலிருந்து தொடங்குகிறது. ஏரி அல்லது ஆற்றின் அடியில் உள்ள நீர் பொதுவாக உறைவதில்லை, ஏனெனில் அங்குள்ள காற்றின் வெப்பநிலை உறைநிலைக்குக் குறைவாக இருக்கும். அடியில் உள்ள நீர் உறையாததால், ஏரி அல்லது ஆற்றின் அடியில் உள்ள மீன்களும் உயிரினங்களும் குளிர்காலத்திலும் உயிருடன் இருக்கின்றன.

நீர் அதன் தனித்துவமான மூலக்கூறு அமைப்பு மற்றும் அதன் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் தன்மை காரணமாக பல இயல்புக்கு மாறான நடத்தைகளை வெளிப்படுத்துகிறது. இந்த இயல்புக்கு மாறான நடத்தைகளில் மிக முக்கியமான ஒன்று, நீர் குளிர்வடையும்போது, ​​குறிப்பாக வெப்பநிலை உறைநிலையை நெருங்கும் போது, ​​அதன் அடர்த்தியில் ஏற்படும் மாற்றமாகும். இந்த நிகழ்வைப் பற்றிய ஒரு சுருக்கம் இதோ:

1. அடர்த்தி மற்றும் வெப்பநிலைபெரும்பாலான பொருள்கள் குளிர்வடையும்போது அடர்த்தி அதிகரித்தும், வெப்பமடையும்போது அடர்த்தி குறைந்தும் காணப்படுகின்றன. இதற்குக் காரணம், குளிர்வடையும்போது துகள்கள் ஒன்றுக்கொன்று நெருக்கமாகவும், வெப்பமடையும்போது தொலைவாகவும் நகர்கின்றன.
2. நீரின் முரண்பாடுஇருப்பினும், நீர் அதன் உறைநிலைக்கு அருகில் வித்தியாசமாக நடந்துகொள்கிறது. அறை வெப்பநிலையிலிருந்து குளிர்வடையும்போது அதன் அடர்த்தி அதிகரித்தாலும், சுமார் 4°C வெப்பநிலையில் இந்த நிலை தலைகீழாக மாறுகிறது. 4°C-க்குக் கீழே, நீர் குளிர்ச்சியடையக் குறைய அதன் அடர்த்தி குறைந்துகொண்டே செல்கிறது; இறுதியில் அது 0°C வெப்பநிலையை அடைந்து உறைகிறது.
3. பனி உருவாக்கம்ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் அமைப்பின் காரணமாக, பனிக்கட்டி ஒரு அறுகோணப் பின்னல் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இந்த அமைப்பு, பனிக்கட்டியைத் திரவ நீரை விட அடர்த்தி குறைந்ததாக ஆக்குகிறது. அதனால்தான் பனிக்கட்டி தண்ணீரில் மிதக்கிறது.
4. சூழலியல் முக்கியத்துவம்இந்த அசாதாரணமான நடத்தை நீர்வாழ் உயிரினங்களுக்கு மிகவும் முக்கியமானது. குளிர்காலத்தில் மேற்பரப்பு நீர் குளிர்வடையும்போது, ​​அது அடர்த்தியாகி, வெப்பநிலை 4°C-ஐ அடையும் வரை மூழ்குகிறது. இந்த வெப்பநிலைக்குக் கீழே, நீர் தொடர்ந்து குளிர்வடையும்போது, ​​அது மேற்பரப்பிலேயே தங்கி இறுதியில் உறைந்துவிடுகிறது. இதன் விளைவாக, கீழே உள்ள நீர் திரவ நிலையிலேயே இருக்கும்போது, ​​மேற்பரப்பில் பனிக்கட்டி உருவாகிறது. இது நீர்வாழ் உயிரினங்கள் உயிர்வாழ வழிவகுக்கிறது. பனிக்கட்டியானது திரவ நீரை விட அடர்த்தியாக இருந்தால் (பெரும்பாலான திடப்பொருட்கள் அவற்றின் திரவ வடிவத்தை விட அடர்த்தியாக இருப்பது போல), அது அடிமட்டத்திற்கு மூழ்கிவிடும். இதனால், நீர்நிலை முழுவதும் திடமாக உறைந்துவிடும். இது நீர்வாழ் சூழல் அமைப்புகளுக்குப் பேரழிவாக அமையும்.
5. முரண்பாட்டிற்கான காரணம்இந்த இயல்புக்கு மாறான நடத்தைக்கான காரணம், நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பில் அடங்கியுள்ளது. நீர் 4°C-ஐ நோக்கி குளிர்வடையும்போது, ​​ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் நீர் மூலக்கூறுகளை மிகவும் விரிந்த அமைப்பில் வைத்திருக்கத் தங்களைச் சரிசெய்துகொள்கின்றன, இதனால் நீர் அடர்த்தியாகிறது. ஆனால் 4°C-க்குக் கீழே, பனிக்கட்டியில் காணப்படும் அறுகோண அமைப்பை நீர் ஏற்கும் போக்கு மேலோங்குகிறது. இந்த அமைப்பு மிகவும் திறந்ததாகவும், அடர்த்தி குறைந்ததாகவும் இருப்பதால், நீர் 4°C-க்குக் கீழே குளிர்வடையும்போது அதன் அடர்த்தியில் காணப்படும் குறைவுக்கு இது வழிவகுக்கிறது.

நீரின் இந்த நடத்தையைப் புரிந்துகொள்வது கல்வி ரீதியாக சுவாரஸ்யமானது மட்டுமல்ல, பல சூழலியல் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் செயல்முறைகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் இது இன்றியமையாதது.