पानी की क्षमता: घटक, तरीके और उदाहरण - वातावरण - 2025

जल क्षमता मुक्त ऊर्जा या काम है, जो पानी की एक निश्चित मात्रा करने में सक्षम है। इस प्रकार, किसी झरने या झरने के शीर्ष पर स्थित पानी में पानी की उच्च क्षमता होती है, उदाहरण के लिए, एक टरबाइन को हिलाने में सक्षम है।

पानी की क्षमता का उल्लेख करने के लिए जिस प्रतीक का उपयोग किया जाता है, वह राजधानी ग्रीक अक्षर है जिसे साई कहा जाता है, जिसे to लिखा जाता है। किसी भी प्रणाली की पानी की क्षमता को मानक मानने वाली परिस्थितियों में शुद्ध पानी की जल क्षमता के संदर्भ में मापा जाता है (1 वायुमंडल का दबाव और अध्ययन की जाने वाली प्रणाली की समान ऊंचाई और तापमान)।

आसमाटिक क्षमता। स्रोत: केड नेलैंड / सीसी बाय-एसए (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

पानी की क्षमता निर्धारित करने वाले कारक गुरुत्वाकर्षण, तापमान, दबाव, जलयोजन और पानी में मौजूद विलेय की सांद्रता हैं। ये कारक पानी के संभावित ग्रेडिएंट के गठन को निर्धारित करते हैं और ये ग्रेडिएंट पानी के प्रसार को चलाते हैं।

इस तरह, पानी उच्च पानी की क्षमता वाले स्थल से कम पानी की क्षमता वाले दूसरे स्थान पर चला जाता है। पानी की क्षमता के घटक आसमाटिक क्षमता (पानी में विलेय की सांद्रता), मैट्रिक क्षमता (झरझरा मैट्रिस के लिए पानी का आसंजन), गुरुत्वाकर्षण क्षमता और दबाव क्षमता हैं।

विभिन्न जल विज्ञान और जैविक घटनाओं के कामकाज को समझने के लिए पानी की क्षमता का ज्ञान आवश्यक है। इनमें पौधों द्वारा पानी और पोषक तत्वों का अवशोषण और मिट्टी में पानी का प्रवाह शामिल है।

पानी की क्षमता के घटक

पानी की क्षमता चार घटकों से बनी है: आसमाटिक क्षमता, मैट्रिक क्षमता, गुरुत्वाकर्षण क्षमता और दबाव क्षमता। इन घटकों की कार्रवाई हाइड्रैडिक संभावित ग्रेडिएंट्स के अस्तित्व को निर्धारित करती है।

आसमाटिक क्षमता (Ψs)

आम तौर पर, पानी अपनी शुद्ध अवस्था में नहीं होता है, क्योंकि इसमें खनिज लवण जैसे ठोस पदार्थ घुल जाते हैं। ऑस्मोटिक क्षमता समाधान में विलेय की एकाग्रता द्वारा दी गई है।

विलेय विलेय की मात्रा जितनी अधिक होती है, जल की ऊर्जा उतनी कम होती है, अर्थात जल की क्षमता कम होती है। इसलिए, पानी विलेय की एक उच्च सांद्रता के साथ विलयन के कम सांद्रता वाले समाधान से बहकर एक संतुलन स्थापित करने की कोशिश करता है।

मैट्रिक या मैट्रिक्स क्षमता ()m)

इस मामले में, निर्धारण कारक एक हाइड्रेटेबल सामग्री मैट्रिक्स या संरचना की उपस्थिति है, अर्थात, इसमें पानी के लिए एक आत्मीयता है। यह अणुओं के बीच निर्मित आसंजन बलों के कारण है, विशेष रूप से पानी के अणुओं, ऑक्सीजन परमाणुओं और हाइड्रॉक्सिल (ओएच) समूहों के बीच गठित हाइड्रोजन बांड।

उदाहरण के लिए, मिट्टी की मिट्टी के लिए पानी का आसंजन मैट्रिक क्षमता के आधार पर पानी की क्षमता का मामला है। पानी को आकर्षित करके ये परिपक्वता एक सकारात्मक जल क्षमता उत्पन्न करती है, इसलिए मैट्रिक्स के बाहर का पानी इसकी ओर बहता है और एक स्पंज में होने के रूप में अंदर रहने के लिए जाता है।

ऊंचाई या गुरुत्वाकर्षण क्षमता (org)

पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल इस मामले में है जो संभावित ढाल को स्थापित करता है, क्योंकि पानी नीचे की ओर गिरता है। एक निश्चित ऊँचाई पर स्थित पानी में एक स्वतंत्र ऊर्जा होती है जो इस आकर्षण से निर्धारित होती है कि पृथ्वी अपने द्रव्यमान पर बहती है।

गुरुत्वाकर्षण द्वारा पानी का हिलना। स्रोत: बिलाल अहमद / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.4.0)

उदाहरण के लिए, एक उठी हुई पानी की टंकी में पानी स्वतंत्र रूप से पाइप के नीचे गिरता है और नल तक पहुंचने तक उस गतिज (गति) ऊर्जा के साथ यात्रा करता है।

दबाव क्षमता (potentialp)

इस मामले में, दबाव में पानी में अधिक से अधिक मुक्त ऊर्जा होती है, अर्थात पानी की क्षमता अधिक होती है। इसलिए, यह पानी उस जगह से आगे बढ़ेगा जहां यह दबाव में है कि यह कहां नहीं है, और परिणामस्वरूप कम मुक्त ऊर्जा (कम पानी की क्षमता) है।

उदाहरण के लिए, जब हम एक ड्रॉपर का उपयोग करके ड्रॉप करते हैं, तो रबर नॉब दबाकर हम एक दबाव डाल रहे हैं जो पानी को ऊर्जा देता है। इस उच्च मुक्त ऊर्जा के कारण, पानी बाहर की ओर बढ़ता है जहां दबाव कम होता है।

पानी की क्षमता निर्धारित करने के तरीके

पानी की क्षमता को मापने के लिए कई प्रकार की विधियां हैं, कुछ मिट्टी के लिए उपयुक्त हैं, अन्य ऊतकों के लिए, यांत्रिक हाइड्रोलिक सिस्टम और अन्य के लिए। पानी की क्षमता दबाव की इकाइयों के बराबर है और इसे वायुमंडल, बार, पास्कल या साई (अंग्रेजी में इसके संक्षिप्त रूप में प्रति वर्ग इंच पाउंड) में मापा जाता है।

ये कुछ तरीके इस प्रकार हैं:

शोलैंडर पंप या प्रेशर चैंबर

यदि आप एक पौधे के पत्ते की पानी की क्षमता को मापना चाहते हैं, तो आप एक दबाव कक्ष या शोल्डर पंप का उपयोग कर सकते हैं। इसमें एक एयरटाइट चैंबर होता है, जहां पूरी पत्ती (इसके पेटियो के साथ चादर) रखी जाती है।

एक दबाव कक्ष के साथ एक पत्ती की जल क्षमता का मापन। स्रोत: प्रेशबॉम्ब.एसवीजी: एबाइड्सकॉलजोडिविवेटिव काम: ऐबडेसक्ल्ज़ो / सीसी बाय-एसए (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

फिर चेंबर के अंदर दबाव को एक दबाव वाली गैस को बढ़ाकर बढ़ाया जाता है, जो एक मैनोमीटर के माध्यम से पहुंचने वाले दबाव को मापता है। पत्ती पर गैस का दबाव बढ़ रहा है, उस बिंदु तक जहां इसमें मौजूद पानी पेटियो के संवहनी ऊतक के माध्यम से बाहर निकलता है।

मैनोमीटर द्वारा इंगित दबाव जब पानी पत्ती छोड़ता है पत्ती की जल क्षमता से मेल खाती है।

दबाव जांच

दबाव जांच नामक विशेष उपकरणों का उपयोग करके पानी की क्षमता को मापने के लिए कई विकल्प हैं। वे मुख्य रूप से मैट्रिक क्षमता के आधार पर, मिट्टी की जल क्षमता को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

उदाहरण के लिए, डिजिटल जांच होती है जो मिट्टी में नमी सेंसर से जुड़े झरझरा सिरेमिक मैट्रिक्स को पेश करने के आधार पर काम करती है। यह सिरेमिक मिट्टी के अंदर पानी के साथ हाइड्रेटेड रहता है जब तक कि यह सिरेमिक मैट्रिक्स के भीतर पानी की क्षमता और मिट्टी की पानी की क्षमता के बीच संतुलन तक नहीं पहुंच जाता।

इसके बाद, सेंसर सिरेमिक की नमी को निर्धारित करता है और मिट्टी की जल क्षमता का अनुमान लगाता है।

दबाव जांच के साथ माइक्रोकैपिलरी

पौधों के ऊतकों में पानी की क्षमता को मापने में सक्षम जांच भी होती है, जैसे कि पौधे का तना। एक मॉडल में एक बहुत पतली, महीन इत्तला दे दी गई ट्यूब (माइक्रोप्रिलर ट्यूब) होती है जिसे ऊतक में डाला जाता है।

जीवित ऊतक को भेदने पर, कोशिकाओं में निहित समाधान स्टेम में निहित दबाव द्वारा परिभाषित एक संभावित ढाल का अनुसरण करता है और इसे माइक्रोपाइल में पेश किया जाता है। जब स्टेम से तरल ट्यूब में प्रवेश करता है, तो इसमें मौजूद एक तेल को धक्का देता है जो दबाव जांच या मैनोमीटर को सक्रिय करता है जो पानी की क्षमता के अनुरूप मूल्य प्रदान करता है

भार या मात्रा में भिन्नता

आसमाटिक क्षमता के आधार पर पानी की क्षमता को मापने के लिए, एक विलेय के विभिन्न सांद्रता में समाधान में डूबे हुए ऊतक के वजन भिन्नता निर्धारित की जा सकती है। इसके लिए, टेस्ट ट्यूब की एक श्रृंखला तैयार की जाती है, प्रत्येक एक विलेय की बढ़ती एकाग्रता के साथ, उदाहरण के लिए सुक्रोज (चीनी)।

दूसरे शब्दों में, यदि प्रत्येक 5 ट्यूब में 10 सीसी पानी है, तो पहली ट्यूब में 1 मिलीग्राम सुक्रोज जोड़ा जाता है, दूसरे में 2 मिलीग्राम, और इस तरह आखिरी में 5 मिलीग्राम तक। इसलिए हमारे पास सुक्रोज सांद्रता की बढ़ती बैटरी है।

फिर, समान और ज्ञात वजन के 5 वर्गों को ऊतक से काटा जाता है जिनकी जल क्षमता निर्धारित की जाती है (उदाहरण के लिए आलू के टुकड़े)। तब प्रत्येक टेस्ट ट्यूब में एक सेक्शन रखा जाता है और 2 घंटे के बाद, टिशू सेक्शन को हटा दिया जाता है और तौला जाता है।

अपेक्षित परिणाम और व्याख्या

कुछ टुकड़ों से पानी के नुकसान से वजन कम होने की उम्मीद है, दूसरों ने वजन बढ़ाया होगा क्योंकि वे पानी को अवशोषित करते हैं, और फिर भी अन्य वजन बनाए रखेंगे।

जो पानी खो गए वे एक समाधान में थे जहां सुक्रोज एकाग्रता ऊतक के भीतर विलेय सांद्रता से अधिक थी। इसलिए, पानी आसमाटिक क्षमता के ढाल के अनुसार उच्चतम सांद्रता से सबसे कम तक प्रवाहित होता है, और ऊतक पानी और वजन खो देता है।

इसके विपरीत, ऊतक जो पानी और वजन प्राप्त करता है, वह ऊतक के भीतर विलेय की सांद्रता की तुलना में सुक्रोज की कम सांद्रता के साथ होता है। इस मामले में, आसमाटिक संभावित ढाल ने ऊतक में पानी के प्रवेश का पक्ष लिया।

अंत में, उस मामले में, जिसमें ऊतक ने अपना मूल वजन बनाए रखा, यह अनुमान लगाया जाता है कि जिस एकाग्रता में यह पाया गया था वह घुला हुआ पदार्थ की समान एकाग्रता है। इसलिए, यह एकाग्रता अध्ययन किए गए ऊतक की जल क्षमता के अनुरूप होगी।

उदाहरण

पौधों द्वारा जल का अवशोषण

एक 30 मीटर लंबे पेड़ को जमीन से आखिरी पत्ती तक पानी पहुंचाने की जरूरत होती है, और यह उसके संवहनी तंत्र के माध्यम से किया जाता है। यह प्रणाली कोशिकाओं से बना एक विशिष्ट ऊतक है जो मृत हैं और बहुत पतली ट्यूबों की तरह दिखती हैं।

पौधों में पानी की आवाजाही। स्रोत: लॉरेल जूल्स / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

परिवहन संभव है कि वायु और पत्ती के बीच उत्पन्न जल क्षमता में अंतर के लिए धन्यवाद, जो बदले में संवहनी प्रणाली को प्रेषित करता है। पत्ती पर्यावरण (कम पानी की क्षमता) की तुलना में इसमें जल वाष्प की उच्च सांद्रता (उच्च जल क्षमता) के कारण गैसीय अवस्था में पानी खो देती है।

भाप का नुकसान एक नकारात्मक दबाव या सक्शन उत्पन्न करता है जो पानी को संवहनी प्रणाली के जहाजों से पत्ती के ब्लेड की ओर ले जाता है। यह सक्शन पोत से पोत तक जड़ तक पहुंचता है, जहां कोशिकाओं और अंतरकोशिकीय स्थानों को मिट्टी से अवशोषित पानी के साथ imbibed किया जाता है।

मिट्टी से आने वाला पानी जड़ और मिट्टी के एपिडर्मिस कोशिकाओं में पानी के बीच आसमाटिक क्षमता में अंतर के कारण जड़ में प्रवेश करता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि मूल कोशिकाओं में मिट्टी के पानी की तुलना में अधिक सांद्रता होती है।

mucilages

शुष्क वातावरण में बहुत से पौधे म्यूसीलेज (चिपचिपा पदार्थ) पैदा करके पानी को बनाए रखते हैं जो उनके रिक्त स्थानों में जमा होते हैं। ये अणु पानी को बनाए रखते हैं, इसकी मुक्त ऊर्जा (कम पानी की क्षमता) को कम करते हैं, इस मामले में पानी की संभावित क्षमता का मैट्रिक घटक निर्णायक होता है।

एक ऊंचा पानी की टंकी

एक ऊंचे टैंक पर आधारित पानी की आपूर्ति प्रणाली के मामले में, दबाव क्षमता के प्रभाव के कारण पानी से भरा होता है। कंपनी जो पानी की सेवा प्रदान करती है, हाइड्रोलिक पंपों का उपयोग करके उस पर दबाव डालती है और इस तरह टैंक तक पहुंचने के लिए गुरुत्वाकर्षण बल समाप्त हो जाता है।

एक बार टैंक भर जाने के बाद, टैंक में जमा पानी और घर में पानी के आउटलेट के बीच संभावित अंतर के लिए पानी को इससे वितरित किया जाता है। एक नल खोलना नल के पानी और टैंक के बीच एक गुरुत्वाकर्षण क्षमता ढाल को स्थापित करता है।

इसलिए, टैंक में पानी की उच्च मुक्त ऊर्जा (उच्च पानी की क्षमता) है और मुख्य रूप से गुरुत्वाकर्षण बल के कारण गिरता है।

मिट्टी में पानी का फैलाव

मिट्टी की जल क्षमता का मुख्य घटक मैट्रिक क्षमता है, जिसे आसंजन बल दिया जाता है जो कि मिट्टी और पानी के बीच स्थापित होता है। दूसरी ओर, गुरुत्वाकर्षण की क्षमता मिट्टी में पानी के ऊर्ध्वाधर विस्थापन प्रवणता को प्रभावित करती है।

मिट्टी में होने वाली कई प्रक्रियाएं मिट्टी में निहित पानी की मुक्त ऊर्जा पर निर्भर करती हैं, यही इसकी जल क्षमता पर कहना है। इन प्रक्रियाओं में पौधे का पोषण और वाष्पोत्सर्जन, वर्षा के पानी की घुसपैठ और मिट्टी से पानी का वाष्पीकरण शामिल हैं।

कृषि में सिंचाई और निषेचन को ठीक से लागू करने के लिए मिट्टी की जल क्षमता का निर्धारण करना महत्वपूर्ण है। यदि मिट्टी की मैट्रिक क्षमता बहुत अधिक है, तो पानी मिट्टी से जुड़ा रहेगा और पौधों द्वारा अवशोषण के लिए उपलब्ध नहीं होगा।

संदर्भ

1. बसो, सीए (2008)। पौधों के ऊतकों में हाइड्रिक संबंधों के निर्धारण में दबाव कक्ष और थर्मोकपल साइकोमीटर का उपयोग। ΦYTON।
2. क्विंटल-ओर्टिज़, डब्ल्यूसी, पेरेज़-गुतिएरेज़, ए।, लाटॉर्नेरी-मोरेनो, एल।, मई-लारा, सी।, रूइज़-सानचेज़, ई। और मार्टिनेज-चाकोन, एजे (2012)। पानी का उपयोग, पानी की क्षमता और हब्नेरो काली मिर्च की उपज (सी अप्सिकम चिनेंस जे। एसी।)। मैगज़ीन Fitotecnia मेक्सिकाना।
3. सेलिसबरी, एफबी और रॉस, सीडब्ल्यू (1991)। प्लांट फिज़ीआलजी। वड्सवर्थ पब्लिशिंग।
4. शोलैंडर, पी।, ब्रैडस्ट्रीट, ई।, हेमिंग्सन, ई। और हम्मेल, एच। (1965)। संवहनी पौधों में सैप दबाव: पौधों में नकारात्मक हाइड्रोस्टेटिक दबाव को मापा जा सकता है। विज्ञान।
5. सिको, एफए (2007)। पानी और हाइड्रिक क्षमता। में: Squeo, FA और कार्डेमिल, एल। (Eds।)। प्लांट फिज़ीआलजी। ला सेरेना संस्करणों के विश्वविद्यालय