धडा 12 पाणी हे मानवी जीवनातील प्रमुख घटकांपैकी एक आहे. पाणी विषारी आहे, पाणी बरे करणारे आहे. पाण्याच्या मदतीने घर आणि मानवी शरीराची सुधारणा. पाण्याने ताबीज आणि तावीज शुद्ध करणे पाणी हे विश्वाच्या सार्वत्रिक प्रतीकांपैकी एक आहे. चिनी, उदाहरणार्थ, विश्वास ठेवला

पालकांना बौद्ध धर्माची गरज का आहे आणि बौद्धांनी पालक का बनले पाहिजे प्रेम आणि करुणेने प्रेरित झालेल्यांसाठी, ज्यांना अद्याप हे खरे स्वरूप माहित नाही त्यांच्यासाठी, मी माझ्या कृती इतरांच्या फायद्यासाठी समर्पित करतो: सर्व प्राणी मुक्ती प्राप्त करू शकतात! मी माणसात प्रकट झालो

पाणी आणि आम्ही “तुम्ही किनाऱ्यावर फडफडून समुद्रात मोती नाहीत याची खात्री देण्यात काय फायदा? आपल्याला किनाऱ्यापासून दूर जाणे आणि खोल डुबकी मारणे आवश्यक आहे ... ”हे आता कोणासाठीही रहस्य नाही की सर्व सजीवांनी जलीय वातावरणात त्यांचा विकास सुरू केला आणि म्हणूनच, जवळजवळ 80% पाण्याचा समावेश आहे.

असे दिसते की बर्फापेक्षा सामान्य काय असू शकते? युरेशियाच्या मध्यभागी, जिथे हिवाळा अनेक महिने टिकतो, उत्तरेकडे, जिथे हिवाळा वर्षभर टिकतो आणि दक्षिणेकडील पर्वतीय प्रदेशांमध्ये, बर्फ आणि बर्फ हे लँडस्केपचे नेहमीचे घटक आहेत.

दरम्यान, बर्फ निर्मितीची प्रक्रिया ही असामान्य आहे. चला, उदाहरणार्थ, द्रवातून घन अवस्थेत संक्रमणादरम्यान, म्हणजेच जेव्हा ते गोठते तेव्हा पाण्याचे प्रमाण कसे बदलते ते पाहू. हा बदल आपल्याला ज्ञात असलेल्या इतर पदार्थांप्रमाणेच होत नाही. ते सर्व, बिस्मथ आणि गॅलियम वगळता, संकुचित करतात, थंड होताना आवाज कमी करतात. घनता दरम्यान, वितळण्याच्या समान वस्तुमानाच्या तुलनेत त्यांची मात्रा लक्षणीयरीत्या कमी होते.

जेव्हा पाणी गोठते, तेव्हा सर्वकाही उलट होते - बर्फाची घनता कमी होते आणि पाण्याच्या समान वस्तुमानाने व्यापलेल्या व्हॉल्यूमच्या तुलनेत खंड 10% वाढतो.

प्राचीन काळापासून, लोकांना बर्फाचा हा गुणधर्म माहित आहे. हे कसे समजावून सांगावे हे माहित नसतानाही, त्यांनी ते यशस्वीरित्या वापरले. युरोपच्या उत्तरेकडील बलाढ्य इमारती शेकडो किलोग्रॅम वजनाच्या दगडी मोनोलिथपासून उभारल्या गेल्या होत्या. असे ठोकळे बनवण्यासाठी तुलनेने उथळ खोबणी खडकात घुसवली गेली किंवा योग्य क्रॅक निवडल्या गेल्या. हिवाळ्यातील थंडी सुरू होण्यापूर्वी, ते पाण्याने भरले होते आणि परिणामी बर्फ एक स्फोटक म्हणून काम केले. म्हणून धीराने, वर्षानुवर्षे, लोकांनी सर्वात मजबूत खडक चिरडले, अतिशीत दरम्यान पाण्याचा विस्तार वापरून बांधकाम साहित्य मिळवले. आता विज्ञान या घटनेचे कारण स्पष्ट करू शकते. अंजीर पासून पाहिले जाऊ शकते. 1.8, घटत्या तापमानासह आवाजातील बदल विलक्षण मार्गाने पुढे जातो. सुरुवातीला, पाणी इतर अनेक द्रवांसारखे वागते: हळूहळू घनरूप होते, ते त्याचे प्रमाण कमी करते. हे 4°C पर्यंत (अधिक तंतोतंत, 3.98°C पर्यंत) पाळले जाते. या तापमानात संकट उभे ठाकलेले दिसते. पुढील कूलिंग यापुढे कमी होत नाही, परंतु हळूहळू आवाज वाढवते. 0°C वर गुळगुळीतपणा अचानक व्यत्यय येतो, वक्र उभ्या सरळ रेषेत बदलते आणि आवाज जवळजवळ 10% ने वाढतो. पाणी बर्फात बदलते.

साहजिकच, ३.९८ डिग्री सेल्सिअस तापमानात, सहयोगींच्या निर्मितीमध्ये थर्मल हस्तक्षेप इतका कमकुवत होऊ लागतो की बर्फासारख्या फ्रेमवर्कमध्ये पाण्याची काही संरचनात्मक पुनर्रचना करणे शक्य होते. रेणू परस्पर क्रमाने तयार केले जातात, काही ठिकाणी बर्फाचे वैशिष्ट्यपूर्ण षटकोनी रचना तयार होते1.

द्रव पाण्यातील या प्रक्रिया, जशा होत्या, संपूर्ण संरचनात्मक पुनर्रचनेची तयारी करतात आणि 0 डिग्री सेल्सिअस तापमानात ते उद्भवते: वाहणारे पाणी बर्फ बनते - एक क्रिस्टलीय घन. प्रत्येक रेणूला हायड्रोजन बॉण्ड्सद्वारे चार सह जोडण्याची संधी मिळते

मी शेजारी आहे. म्हणून, बर्फाच्या टप्प्यात, पाण्याच्या रेणूंच्या निश्चित गटांमध्ये "चॅनेल" असलेली ओपनवर्क रचना तयार होते.

कदाचित, पाण्याचा आणखी एक विलक्षण गुणधर्म संरचनात्मक पुनर्रचनाशी जोडलेला आहे - "पाणी-बर्फ" टप्प्यातील संक्रमणादरम्यान उष्णतेच्या क्षमतेमध्ये तीक्ष्ण उडी. 0°C वर पाण्याची विशिष्ट उष्णता क्षमता 1.009 असते. त्याच तापमानात बर्फात बदललेल्या पाण्याची विशिष्ट उष्णता क्षमता निम्मी असते.

स्ट्रक्चरल संक्रमण "पाणी - बर्फ" च्या वैशिष्ट्यांमुळे, 3.98 ... 0 डिग्री सेल्सिअसच्या श्रेणीत, पुरेशा खोलीचे नैसर्गिक जलाशय सहसा तळाशी गोठत नाहीत. हिवाळ्यातील थंडीच्या प्रारंभासह, पाण्याचे वरचे थर, सुमारे + 4 डिग्री सेल्सियस पर्यंत थंड होतात आणि जास्तीत जास्त घनतेपर्यंत पोहोचतात, जलाशयाच्या तळाशी बुडतात. हे स्तर ऑक्सिजन खोलीपर्यंत वाहून नेतात आणि पोषक अशुद्धता समान रीतीने वितरित करण्यास मदत करतात. त्यांच्या जागी, पाण्याचा उबदार भाग पृष्ठभागावर येतो, घनीभूत होतो, पृष्ठभागावरील हवेच्या संपर्कात आल्यावर थंड होतो आणि +4°C पर्यंत थंड झाल्यावर ते खोलवर बुडते. परिसंचरण संपेपर्यंत आणि जलाशय बर्फाच्या तरंगत्या थराने झाकले जाईपर्यंत मिश्रण चालू राहते. बर्फ विश्वासार्हपणे खोलीचे सतत गोठवण्यापासून संरक्षण करते - तथापि, त्याची थर्मल चालकता पाण्यापेक्षा खूपच कमी आहे.

दरवर्षी, निरोगी जीवनशैली अधिकाधिक लोकप्रिय होत आहे. लोक धूम्रपान करणे थांबवतात, व्यायाम सुरू करतात, त्यांनी दिवसभरात खाल्लेल्या पदार्थांमधील कॅलरी मोजतात आणि अतिरिक्त वजन नियंत्रित करतात. अनेक खेळ आहेत…

मोठ्या स्वरूपातील मुद्रण तंत्रज्ञानाचा अर्थ विशेष "विस्तृत प्रिंटर" आणि प्लॉटर्सवर मोठ्या पॅरामीटर्सच्या मुद्रित उत्पादनांची प्रतिकृती दर्शवते. अशा शक्तिशाली आधुनिक उपकरणांचा वापर केल्याबद्दल धन्यवाद, आपण विविध स्वरूपांच्या A1, A2, A3 आणि ... च्या प्रिंट मिळवू शकता.

इन्सुलेशन हा कोणत्याही घराच्या नूतनीकरणाचा महत्त्वाचा भाग असतो. तथापि, विशिष्ट भिंतीची टिकाऊपणा आणि संपूर्ण दर्शनी भाग त्यावर अवलंबून असेल. आज, उत्पादक इन्सुलेशनसाठी विविध प्रकारची सामग्री देतात - खनिज ...

तापलेली ज्योत, आणि दुसऱ्यामध्ये, तुलनेने थंड लोखंडापासून समान प्रमाणात उष्णता येते.

प्रयोगांनी दर्शविले आहे की दोन्ही प्रकरणांमध्ये कोणताही फरक नाही, आणि म्हणून उष्णता, शरीराला उष्णता देण्याच्या आणि त्यांची स्थिती बदलण्याच्या क्षमतेच्या संबंधात विचारात घेतलेली उष्णता ही अचूक मोजमापाच्या अधीन असते आणि गुणात्मक फरक दर्शवू शकत नाही.

C. मॅक्सवेल. "उष्णतेचा सिद्धांत", % 1883.

जेव्हा ते गोठते तेव्हा पाण्याचा विस्तार.

4°C पासून सुरू होत आहे. अतिशीत बिंदूपर्यंत, पाणी थंड झाल्यावर विस्तारते आणि जेव्हा त्याचे बर्फात रुपांतर होते, तेव्हा त्याचा विस्तार वेगाने आणि अचानक होतो. बर्फ, जसे तुम्हाला माहिती आहे, पाण्यावर तरंगते, कारण, विस्तारामुळे, ते त्यापेक्षा हलके होते.

जेव्हा ते गोठते तेव्हा पाण्याचा हा विस्तार ज्या बलाने होतो तो प्रचंड असतो. या तणावाची कल्पना तयार करण्यासाठी, आपण एक प्रयोग करूया: लोखंडाच्या भांड्यात पाणी ओतले जाते, ज्याच्या भिंती अर्धा इंच जाड असतात. पाण्याचे प्रमाण फार नाही, पण ते भांडे भरते; त्यानंतर, मानेवर झाकण ठेवून ते घट्ट बंद केले जाते. आम्ही आणखी एक समान पात्र घेतो. दोन्ही भांडे थंड मिश्रणात बुडवा. ते हळूहळू थंड होतात, त्यांच्यातील पाणी सर्वात जास्त घनतेच्या बिंदूपर्यंत पोहोचते आणि या टप्प्यावर ते बाटल्या पूर्णपणे भरत नाही, परंतु आत एक लहान पोकळी सोडते. पण लवकरच पाण्याचे कॉम्प्रेशन थांबते, विस्तार सुरू होतो; पोकळी हळूहळू भरत आहे; पाणी हळूहळू द्रव स्थितीतून बदलते hघन, आणि त्याचे प्रमाण वाढते, आणि लोखंडी भांडीच्या भिंती या वाढीव प्रमाणास प्रतिकार करतात. परंतु आण्विक शक्तींपुढे त्यांचा प्रतिकार शक्तीहीन आहे: रेणू वेशात राक्षस आहेत. कर्कश आवाज आहे: बाटली क्रिस्टलायझिंग कणांनी उघडली आहे; इतर बाटलीच्या बाबतीतही असेच घडते.

दुसर्‍या प्रयोगात, मोठ्या स्फोटाने, तोफखान्याच्या बॉम्बच्या जाड भिंती फुटल्या: बॉम्ब पाण्याने भरलेला होता, घट्ट स्क्रू केला होता आणि थंड मिश्रण असलेल्या टबमध्ये ठेवला होता. हा प्रयोग करताना, टबला जाड कॅनव्हासने झाकणे आवश्यक आहे: जेव्हा मी हे केले नाही तेव्हा बॉम्बचे तुकडे कमाल मर्यादेपर्यंत फेकले गेले.

आता तुम्हाला घरातील पाण्याच्या पाईप्सवर दंवचा प्रभाव समजला आहे. सामान्यतः असे मानले जाते की पाईप्समधील बर्फ वितळताना पाईप फुटणे उद्भवते *), परंतु प्रत्यक्षात ते अतिशीत दरम्यान उद्भवते:

*) च्या मुळे वाईट औष्मिक प्रवाहकता भिंती आणि माती थंड खूप हळूहळू बद्दल निकेत माध्यमातून त्यांना आणि पोहोचते प्लंबिंग पाईप्स मध्ये घरे (विशेषतः मध्ये तळघर) सह zna सूक्ष्म उशीरा - अनेकदा फक्त मग, कधी बाहेर इमारत वेळ होता आधीच नंतर दंव वर पाऊल वितळणे; मध्ये हे, वर सर्व संभाव्यता, आणि पाहिजे पहा कारण सामान्य पाऊल भ्रम, जसं की प्लंबिंग पाईप्स फुटणे नाही मध्ये अतिशीत, a मध्ये वितळणे त्या नाही पासून अतिशीत पाणी, a पासून वितळणे बर्फ.- कॉम्प.

विस्तारत आहे की संकुचित? उत्तर हे आहे: हिवाळ्याच्या आगमनाने, पाणी त्याच्या विस्ताराची प्रक्रिया सुरू करते. असे का होत आहे? हे गुणधर्म इतर सर्व द्रव आणि वायूंच्या यादीतून पाणी वेगळे करते, जे, उलटपक्षी, थंड झाल्यावर संकुचित केले जाते. या असामान्य द्रवाच्या या वर्तनाचे कारण काय आहे?

भौतिकशास्त्र ग्रेड 3: जेव्हा पाणी गोठते तेव्हा ते विस्तारते किंवा आकुंचन पावते?

बहुतेक पदार्थ आणि पदार्थ गरम झाल्यावर विस्तारतात आणि थंड झाल्यावर संकुचित होतात. वायू हा प्रभाव अधिक लक्षणीयपणे दर्शवतात, परंतु विविध द्रव आणि घन धातू समान गुणधर्म प्रदर्शित करतात.

वायूचा विस्तार आणि आकुंचन यांचे सर्वात उल्लेखनीय उदाहरण म्हणजे फुग्यातील हवा. जेव्हा आपण उणे हवामानात फुगा बाहेर काढतो तेव्हा फुग्याचा आकार लगेच कमी होतो. जर आपण बॉल गरम झालेल्या खोलीत आणला तर तो लगेच वाढतो. पण आंघोळीत फुगा आणला तर तो फुटतो.

पाण्याच्या रेणूंना जास्त जागा लागते

विविध पदार्थांचा विस्तार आणि आकुंचन या प्रक्रियेचे कारण म्हणजे रेणू. ज्यांना जास्त ऊर्जा मिळते (हे उबदार खोलीत होते) ते थंड खोलीतील रेणूंपेक्षा जास्त वेगाने फिरतात. ज्या कणांकडे जास्त ऊर्जा असते ते अधिक सक्रियपणे आणि अधिक वेळा आदळतात, त्यांना हलविण्यासाठी अधिक जागा लागते. रेणूंद्वारे दबाव आणण्यासाठी, सामग्री आकारात वाढू लागते. आणि ते खूप लवकर होते. तर, पाणी गोठल्यावर विस्तारते किंवा आकुंचन पावते? असे का होत आहे?

पाणी हे नियम पाळत नाही. जर आपण पाणी चार अंश सेल्सिअस पर्यंत थंड करायला सुरुवात केली तर त्याचे प्रमाण कमी होते. पण जर तापमान असेच घसरत राहिले, तर पाणी अचानक विस्तारू लागते! पाण्याच्या घनतेमध्ये विसंगती म्हणून अशी मालमत्ता आहे. हा गुणधर्म चार अंश सेल्सिअस तापमानात होतो.

आता आपण हे शोधून काढले आहे की जेव्हा पाणी गोठते तेव्हा त्याचा विस्तार होतो की संकुचित होतो, प्रथम ही विसंगती कशी होते ते शोधूया. त्याचे कारण ज्या कणांपासून बनले आहे त्यात आहे. पाण्याचे रेणू दोन हायड्रोजन अणू आणि एक ऑक्सिजन बनलेले आहे. पाण्याचे सूत्र प्राथमिक शाळेपासूनच सर्वांना माहीत आहे. या रेणूतील अणू इलेक्ट्रॉनला वेगवेगळ्या प्रकारे आकर्षित करतात. हायड्रोजनमध्ये गुरुत्वाकर्षणाचे सकारात्मक केंद्र असते, तर ऑक्सिजनचे, त्याउलट, नकारात्मक असते. जेव्हा पाण्याचे रेणू एकमेकांशी आदळतात तेव्हा एका रेणूचे हायड्रोजन अणू पूर्णपणे भिन्न रेणूच्या ऑक्सिजन अणूमध्ये हस्तांतरित केले जातात. या घटनेला हायड्रोजन बाँडिंग म्हणतात.

पाणी थंड झाल्यावर जास्त जागा लागते

ज्या क्षणी हायड्रोजन बंध तयार होण्याची प्रक्रिया सुरू होते, त्या क्षणी पाण्यात अशी ठिकाणे दिसू लागतात जिथे रेणू बर्फाच्या क्रिस्टलप्रमाणेच असतात. या रिक्त स्थानांना क्लस्टर म्हणतात. पाण्याच्या घन क्रिस्टलप्रमाणे ते टिकाऊ नसतात. जेव्हा तापमान वाढते तेव्हा ते नष्ट होतात आणि त्यांचे स्थान बदलतात.

प्रक्रियेदरम्यान, द्रवमधील क्लस्टर्सची संख्या वेगाने वाढू लागते. त्यांना पसरण्यासाठी अधिक जागा आवश्यक आहे, म्हणूनच पाण्याची असामान्य घनता गाठल्यानंतर आकारात वाढ होते.

जेव्हा थर्मामीटर शून्याच्या खाली येतो तेव्हा क्लस्टर्स लहान बर्फाच्या क्रिस्टल्समध्ये बदलू लागतात. ते वर जाऊ लागतात. या सगळ्याचा परिणाम म्हणून पाण्याचे बर्फात रुपांतर होते. ही पाण्याची अतिशय असामान्य क्षमता आहे. निसर्गातील मोठ्या प्रमाणातील प्रक्रियांसाठी ही घटना आवश्यक आहे. आपल्या सर्वांना माहित आहे आणि जर आपल्याला माहित नसेल तर आपल्याला आठवते की बर्फाची घनता थंड किंवा थंड पाण्याच्या घनतेपेक्षा थोडी कमी असते. यामुळे बर्फ पाण्याच्या पृष्ठभागावर तरंगू शकतो. सर्व जलाशय वरपासून खालपर्यंत गोठण्यास सुरवात करतात, ज्यामुळे जलीय रहिवासी तळाशी अस्तित्वात राहू शकतात आणि गोठत नाहीत. तर, आता आपल्याला पाणी गोठल्यावर विस्तारते की आकुंचन पावते याबद्दल तपशीलवार माहिती आहे.

थंड पाण्यापेक्षा गरम पाणी जास्त वेगाने गोठते. जर आपण दोन एकसारखे ग्लास घेतले आणि एकामध्ये गरम पाणी आणि दुसर्‍यामध्ये समान प्रमाणात थंड पाणी ओतले, तर आपल्या लक्षात येईल की गरम पाणी थंड पाण्यापेक्षा जास्त वेगाने गोठते. हे तर्कसंगत नाही, बरोबर? गरम पाणी गोठवण्याआधी थंड होणे आवश्यक आहे, परंतु थंड पाणी नाही. हे तथ्य कसे स्पष्ट करावे? आजपर्यंत शास्त्रज्ञ हे कोडे स्पष्ट करू शकत नाहीत. या घटनेला Mpemba प्रभाव म्हणतात. हे 1963 मध्ये टांझानियातील एका शास्त्रज्ञाने असामान्य परिस्थितीत शोधले होते. विद्यार्थ्याला स्वतःला आईस्क्रीम बनवायचे होते आणि लक्षात आले की गरम पाणी वेगाने गोठते. त्याने हे त्याच्या भौतिकशास्त्राच्या शिक्षकासह सामायिक केले, ज्यांचा सुरुवातीला त्याच्यावर विश्वास बसला नाही.