जल विसंगतियाँ क्या हैं? - रसायन विज्ञान - 2025

पानी की विसंगतियां वे गुण हैं जो सबसे महत्वपूर्ण और विशेष सभी तरल पदार्थ के रूप में भेद और तैनात हैं। शारीरिक और रासायनिक रूप से, पानी अन्य तरल पदार्थों की तुलना में बहुत बड़ा अंतर दिखाता है, यहां तक ​​कि अपेक्षाओं और सैद्धांतिक गणनाओं से भी अधिक। शायद यह उतना ही सरल है, और उतना ही जटिल भी है जितना कि जीवन।

यदि कार्बन जीवन की आधारशिला है, तो पानी उसके तरल पदार्थ से मेल खाता है। यदि यह अद्वितीय और अतुलनीय नहीं था, तो इसकी विसंगतियों का एक उत्पाद, जैविक बंधन बनाने वाले कार्बन बांड का कोई फायदा नहीं होगा; जीवन की धारणा उखड़ जाएगी, महासागर पूरी तरह से जम जाएंगे, और आकाश में बादलों को निलंबित नहीं किया जाएगा।

हिमखंड और पानी पर तैरते बर्फ के पिंड पानी की विसंगतियों में से एक की आमतौर पर अनदेखी उदाहरण का प्रतिनिधित्व करते हैं। स्रोत: Pexels

जल वाष्प अन्य गैसों की तुलना में बहुत हल्का है, और वायुमंडल के साथ इसकी बातचीत से बादलों का निर्माण होता है; गैस के संबंध में तरल काफी अधिक घना है, और इसकी घनत्व में यह अंतर अन्य यौगिकों की तुलना में स्पष्ट दिखता है; और ठोस, असमान रूप से, तरल की तुलना में बहुत कम घनत्व है।

उत्तरार्द्ध का एक उदाहरण इस तथ्य में देखा गया है कि हिमशैल और बर्फ तरल पानी में तैरते हैं, इसके कम घनत्व का एक उत्पाद है।

विशिष्ट ताप

समुद्र तट, एक और प्राकृतिक उदाहरण जहां पानी की विषम विशिष्ट गर्मी को मैक्रोस्कोपिक रूप से मनाया जाता है। स्रोत: पिक्साबे

पानी गर्मी स्रोत से पहले अपने तापमान को बढ़ाने के लिए एक गंभीर विरोध दिखाता है। इसलिए, पानी को तापमान को एक डिग्री सेंटीग्रेड तक बढ़ाने के लिए मजबूर करने के लिए स्रोत को पर्याप्त गर्मी की आपूर्ति करनी चाहिए; अर्थात्, इसकी विशिष्ट ऊष्मा किसी भी सामान्य यौगिक की तुलना में अधिक होती है, और इसका मूल्य 4.186 J / g · heatC होता है।

इसकी विषम विशिष्ट गर्मी के लिए संभावित स्पष्टीकरण इस तथ्य के कारण हैं कि पानी के अणु अव्यवस्थित तरीके से कई हाइड्रोजन बांड बनाते हैं, और इस तरह के पुलों के कंपन को बढ़ाने के लिए गर्मी का प्रसार किया जाता है; अन्यथा, पानी के अणु उच्च आवृत्ति पर कंपन नहीं करेंगे, जो तापमान में वृद्धि के लिए अनुवाद करता है।

दूसरी ओर, एक बार जब अणु थर्मल रूप से उत्तेजित हो जाते हैं, तो वे अपने हाइड्रोजन बांड की मूल स्थिति को फिर से स्थापित करने में समय लेते हैं; यह कहने के लिए समान है कि गर्मी के जलाशय के रूप में व्यवहार करते हुए, सामान्य परिस्थितियों में ठंडा होने में समय लगता है।

उदाहरण के लिए, समुद्र तट, वर्ष के विभिन्न मौसमों के दौरान दोनों व्यवहारों को प्रदर्शित करते हैं। सर्दियों में वे आसपास की हवा की तुलना में गर्म रहते हैं, और गर्मियों के कूलर में। उस कारण से यह धूप होगी, लेकिन जब आप समुद्र में तैरते हैं तो यह ठंडा महसूस होता है।

वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा

पानी में वाष्पीकरण की एक बहुत ही उच्च तापीय धारिता या अव्यक्त ऊष्मा है (2257 kJ / kg)। यह विसंगति इसकी विशिष्ट ऊष्मा के साथ तालमेल बिठाती है: यह जलाशय और ताप के नियामक के रूप में व्यवहार करती है।

इसके अणुओं को गैस चरण में पारित होने के लिए पर्याप्त गर्मी को अवशोषित करना चाहिए, और गर्मी उनके परिवेश से प्राप्त की जाती है; विशेष रूप से जिस सतह पर वे संलग्न हैं।

यह सतह हो सकती है, उदाहरण के लिए, हमारी त्वचा। जब शरीर व्यायाम करता है तो यह पसीना छोड़ता है, जिसकी संरचना अनिवार्य रूप से पानी (90% से अधिक) है। पसीना त्वचा से वाष्पीकरण के लिए ऊष्मा को अवशोषित करता है, जिससे ठंडक की अनुभूति होती है। मिट्टी के साथ भी ऐसा ही होता है, जो अपनी नमी को भाप देने के बाद अपने तापमान को कम करता है और ठंडा महसूस करता है।

अवाहक अचल

पानी का अणु अत्यंत ध्रुवीय होता है। यह इसके ढांकता हुआ निरंतर (25.4C पर 78.4) में परिलक्षित होता है, जो अन्य तरल पदार्थों की तुलना में अधिक है। इसकी उच्च ध्रुवीयता के कारण, यह बड़ी संख्या में आयनिक और ध्रुवीय यौगिकों को भंग करने में सक्षम है। यह इस कारण से है कि इसे सार्वभौमिक विलायक माना जाता है।

प्रसार

एक पाइप के माध्यम से पानी का प्रसार। स्रोत: Pxhere

तरल पानी की जिज्ञासु विसंगतियों में से एक यह है कि यह एक छेद के माध्यम से अनुमान की तुलना में बहुत तेजी से फैलता है जो आकार में कम हो जाता है। जब वे संकरे पाइप या चैनलों से प्रवाह करते हैं, तो तरल पदार्थ आम तौर पर अपनी गति बढ़ाते हैं; लेकिन पानी अधिक तेजी से और हिंसक रूप से बढ़ता है।

मैक्रोस्कोपिक रूप से यह पाइप के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को अलग करके देखा जा सकता है जिसके माध्यम से पानी फैलता है। और नैनोमेट्रिक रूप से, वही किया जा सकता है लेकिन कम्प्यूटेशनल अध्ययनों के अनुसार, कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करना, जो आणविक संरचना और पानी की गतिशीलता के बीच संबंध को स्पष्ट करने में मदद करता है।

घनत्व

यह शुरुआत में उल्लेख किया गया था कि बर्फ में पानी की तुलना में कम घनत्व है। इसके अलावा, यह 4.C के आसपास अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है। जब पानी इस तापमान से नीचे ठंडा हो जाता है, तो घनत्व कम होने लगता है और ठंडा पानी बढ़ जाता है; और अंत में, 0ºC के करीब, घनत्व न्यूनतम मूल्य तक गिरता है, बर्फ का।

इसका एक मुख्य परिणाम सिर्फ इतना नहीं है कि हिमखंड तैर सकते हैं; लेकिन यह भी, जीवन के पक्ष में है। यदि बर्फ अधिक घनी होती, तो यह गहराई तक डूब जाती और ठंड को ठंडा कर देती। तब समुद्र नीचे से ठंडा हो जाता था, जिससे समुद्री जीवों के लिए केवल पानी की एक फिल्म उपलब्ध होती थी।

इसके अलावा, जब पानी चट्टानों की परतों में रिसता है, और तापमान गिरता है, तो यह फैलता है जब यह जमा होता है, इसके कटाव और बाहरी और आंतरिक आकृति विज्ञान को बढ़ावा देता है।

हल्का पानी और भारी पानी

जैसे-जैसे बर्फ तैरती है, झीलों और नदियों की सतह जम जाती है, जबकि मछली गहराई में रहना जारी रख सकती है, जहां ऑक्सीजन अच्छी तरह से घुल जाती है और तापमान 4ºC से ऊपर या नीचे होता है।

दूसरी ओर, तरल पानी, वास्तव में, आदर्श रूप से सजातीय नहीं माना जाता है, लेकिन विभिन्न घनत्वों के साथ संरचनात्मक समुच्चय होते हैं। सतह पर, सबसे हल्का पानी स्थित है, जबकि सबसे नीचे, सबसे घना है।

हालांकि, ऐसे तरल-तरल "संक्रमण" केवल सुपरकूल पानी में और उच्च दबाव वाले सिमुलेशन के तहत ध्यान देने योग्य हैं।

बर्फ का विस्तार

पानी की एक और विशेषता विसंगति यह है कि दबाव बढ़ने पर बर्फ अपने पिघलने के तापमान को कम कर देता है; यानी उच्च दबाव पर, बर्फ कम तापमान (0.C से नीचे) पर पिघल जाती है। यह ऐसा है जैसे कि बर्फ, संकुचन के बजाय दबाव के परिणामस्वरूप फैलता है।

यह व्यवहार अन्य ठोस पदार्थों के विपरीत है: उच्च दबाव उन पर, और इसलिए, उनके संकुचन, उन्हें पिघलने के लिए उच्च तापमान या गर्मी की आवश्यकता होगी और इस प्रकार वे अपने अणुओं या आयनों को अलग करने में सक्षम होंगे।

यह भी उल्लेखनीय है कि बर्फ प्रकृति में सबसे फिसलन ठोस में से एक है।

सतह तनाव

पानी की सतह पर चलने वाला कीट। स्रोत: पिक्साबे

अंत में, हालांकि केवल कुछ ही विसंगतियों का उल्लेख किया गया है (लगभग 69 जो ज्ञात हैं और कई अन्य जिन्हें खोजा जाना है), पानी में असामान्य रूप से उच्च सतह तनाव है।

कई कीड़े इस संपत्ति का लाभ उठाते हैं ताकि पानी (शीर्ष छवि) पर चल सकें। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसका वजन पानी की सतह के तनाव को तोड़ने के लिए पर्याप्त बल नहीं देता है, जिसके अणु, विस्तार, अनुबंध के बजाय, क्षेत्र या सतह को बढ़ने से रोकते हैं।

संदर्भ

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