शोध कार्य "बर्फ क्यों नहीं डूबता?"। बर्फ पानी में क्यों नहीं डूबती है बच्चे को जटिल शारीरिक प्रक्रियाओं की व्याख्या कैसे करें

बर्फ क्यों तैरती है

सभी जानते हैं कि बर्फ नहीं डूबती, बल्कि पानी की सतह पर तैरती है। यह तथ्य काफी असामान्य है, क्योंकि बर्फ एक ठोस पिंड है, और ठोस पिंड, एक नियम के रूप में, हमेशा उस तरल में डूबते हैं जो पिघलने पर बनता है।

प्रकृति में सभी पदार्थ गर्म होने पर फैलते हैं और ठंडा होने पर सिकुड़ते हैं। पानी इस नियम का पालन करता है, लेकिन केवल एक निश्चित तापमान तक। यह सिकुड़ता है, +4 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा हो जाता है। इस तापमान पर पानी का घनत्व और वजन सबसे ज्यादा होता है। आगे ठंडा होने पर और 0°C पर बर्फ में बदलने पर, यह फैलता है। इस मामले में, बर्फ की मात्रा बढ़ जाती है, जबकि घनत्व और वजन कम हो जाता है। बर्फ जिस पानी से बनी है उससे हल्की हो जाती है। इसलिए बर्फ पानी में नहीं पिघलती बल्कि सतह पर तैरती रहती है।

बर्फ की इस विशेषता के कारण जलाशयों में पानी केवल सतह पर जमता है। अगर बर्फ पानी में डूब जाए, तो वह नीचे तक डूब जाएगी, सतह पर पानी फिर से बर्फ में बदल जाएगा और फिर से डूब जाएगा...कुछ ही दिनों में, जलाशय सतह से नीचे तक जम जाएगा, और पानी के साथ, सभी जानवर और पौधे जम जाएंगे ... तथ्य यह है कि बर्फ पानी की तुलना में हल्की है, प्रकृति द्वारा "आविष्कार" किया गया है ताकि जीवन में जल का अस्तित्व समाप्त नहीं होता, और उसके साथ सारी पृथ्वी पर जीवन है।

जब पानी जम जाता है और बर्फ में बदल जाता है, तो यह फैलता है और मात्रा में बढ़ जाता है, किसी भी मात्रा में नहीं, बल्कि लगभग एक नौवां। इसका मतलब है कि अगर 9 लीटर पानी जम जाए तो आपको 10 लीटर बर्फ मिलती है।

जब बर्फ तैरती है, तो हम सतह पर इसका केवल एक-नौवां हिस्सा देखते हैं। उदाहरण के लिए, यदि एक बर्फ के फ़्लो की ऊँचाई पानी से 2 सेमी ऊपर है, तो पानी के नीचे इसकी परत 9 गुना मोटी है, यानी 2 गुना 9 = 18 सेमी, और पूरे बर्फ के फ़्लो की मोटाई 20 सेमी है।

समुद्र और महासागरों में कभी-कभी विशाल बर्फ के पहाड़ होते हैं - हिमखंड। ये ग्लेशियर हैं जो ध्रुवीय पहाड़ों से फिसल गए हैं और वर्तमान और हवा से खुले समुद्र में चले गए हैं। उनकी ऊंचाई 200 मीटर तक पहुंच सकती है, और उनकी मात्रा - कई मिलियन घन मीटर. हिमखंड के पूरे द्रव्यमान का नौ-दसवां हिस्सा पानी के नीचे छिपा है। इसलिए उससे मिलना बहुत खतरनाक है। यदि जहाज समय पर हिलते हुए बर्फ के दैत्य को नोटिस नहीं करता है, तो यह गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त हो सकता है या टक्कर में मारा भी जा सकता है।

किम इरिना, चौथी कक्षा की छात्रा

"बर्फ क्यों नहीं डूबती?" विषय पर शोध कार्य।

डाउनलोड:

पूर्वावलोकन:

नागरिक सरकार शैक्षिक संस्था"क्रास्नोयार्स्क माध्यमिक विद्यालय"

अनुसंधान

प्रदर्शन किया:

किम इरीना,

चौथी कक्षा का छात्र।

पर्यवेक्षक:

इवानोवा एलेना व्लादिमीरोव्ना,

प्राथमिक स्कूल शिक्षक।

से। लाल यार 2013

1। परिचय।

2. मुख्य भाग:

वस्तुएं क्यों तैरती हैं?

प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक आर्किमिडीज।

आर्किमिडीज का कानून।

प्रयोग।

पानी की एक महत्वपूर्ण विशेषता

3. निष्कर्ष।

4. संदर्भों की सूची।

5. आवेदन।

परिचय।

कुछ पदार्थ पानी में क्यों डूबते हैं और अन्य नहीं? और इतने कम पदार्थ क्यों हैं जो हवा में तैर सकते हैं (यानी उड़ सकते हैं)? उछाल (और जलमग्न) के नियमों को समझना इंजीनियरों को पानी से भारी धातुओं से जहाजों का निर्माण करने और हवा में तैरने वाले हवाई जहाजों और गुब्बारों को डिजाइन करने की अनुमति देता है। जीवन जैकेट हवा से फुलाया जाता है, इसलिए यह व्यक्ति को पानी पर रहने में मदद करता है।

इसमें कोई शक नहीं कि बर्फ पानी पर तैरती है; सभी ने इसे तालाब और नदी दोनों पर सैकड़ों बार देखा है। लेकिन ऐसा क्यों हो रहा है? और कौन सी वस्तुएँ पानी पर तैर सकती हैं? यही मैंने पता लगाने का फैसला किया।

लक्ष्य:

बर्फ की अस्थिरता के कारणों का निर्धारण।

कार्य:

1.नेविगेशन की शर्तों का पता लगाएं दूरभाष।

2. पता लगाएँ कि बर्फ क्यों नहीं डूबती।

3. उत्प्लावकता का अध्ययन करने के लिए एक प्रयोग करें।

परिकल्पना:

हो सकता है कि बर्फ न डूबे क्योंकि पानी बर्फ से सघन है।

मुख्य हिस्सा:

वस्तुएं क्यों तैरती हैं?

यदि किसी पिंड को पानी में डुबोया जाता है, तो वह कुछ पानी को विस्थापित कर देगा। शरीर वहीं ले लेता है जहां पानी हुआ करता था, और जल स्तर बढ़ जाता है।

यदि आप किंवदंती पर विश्वास करते हैं, तो प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक आर्किमिडीज (287 - 212 ईसा पूर्व) ने स्नान के दौरान अनुमान लगाया था कि एक जलमग्न शरीर पानी की समान मात्रा को विस्थापित करता है। मध्यकालीन उत्कीर्णन में आर्किमिडीज़ को अपनी खोज करते हुए दर्शाया गया है. (परिशिष्ट 1 देखें)

जिस बल से पानी अपने अंदर डूबे हुए शरीर को बाहर धकेलता है, उसे उत्प्लावन बल कहते हैं।

आर्किमिडीज का नियम कहता है कि उत्प्लावन बल उसमें डूबे हुए पिंड द्वारा विस्थापित द्रव के भार के बराबर होता है। यदि धक्का देने वाला बल शरीर के भार से कम हो तो वह डूब जाता है और यदि वह शरीर के भार के बराबर हो तो वह तैरता है।

प्रयोग #1 :(परिशिष्ट 2 देखें)

मैंने यह देखने का फैसला किया कि धक्का देने वाला बल कैसे काम करता है, जल स्तर को नोट किया, एक लोचदार बैंड पर एक प्लास्टिसिन बॉल को पानी के साथ एक बर्तन में उतारा। विसर्जन के बाद, जल स्तर बढ़ गया, और इलास्टिक बैंड की लंबाई कम हो गई। मैंने नए जल स्तर को एक टिप-टिप पेन से चिह्नित किया।

निष्कर्ष: पानी की तरफ से, ऊपर की ओर निर्देशित बल ने प्लास्टिसिन बॉल पर काम किया। इसलिए, गम की लंबाई कम हो गई है, अर्थात। पानी में डूबी गेंद हल्की हो गई।

फिर उसने उसी प्लास्टिसिन से एक नाव को ढाला और ध्यान से उसे पानी में उतारा। जैसा कि आप देख सकते हैं, पानी और भी अधिक बढ़ गया है। नाव ने गेंद की तुलना में अधिक पानी विस्थापित किया, जिसका अर्थ है कि धक्का देने वाला बल अधिक है।

जादू हुआ, सतह पर तैरती डूबती सामग्री! अरे आर्किमिडीज!

किसी पिंड को न डूबने के लिए, उसका घनत्व पानी के घनत्व से कम होना चाहिए।

पता नहीं घनत्व क्या है? यह प्रति इकाई आयतन एक सजातीय पदार्थ का द्रव्यमान है।

प्रयोग संख्या 2: "पानी के घनत्व पर उत्प्लावक बल की निर्भरता"(परिशिष्ट 3 देखें)

मैंने लिया: एक गिलास साफ पानी (अधूरा), एक कच्चा अंडाऔर नमक।

मैं एक गिलास में एक अंडा डालता हूं, अगर अंडा ताजा है, तो वह नीचे तक डूब जाएगा। फिर उसने ध्यान से गिलास में नमक डालना शुरू किया और देखा कि अंडा तैरने लगा है।

निष्कर्ष: जैसे-जैसे द्रव का घनत्व बढ़ता है, उत्प्लावन बल बढ़ता जाता है।

अंडे में एक एयर बैग होता है, और जब तरल का घनत्व बदलता है, तो अंडा पनडुब्बी की तरह सतह पर तैरता है।

पहले, रेफ्रिजरेटर के आविष्कार से पहले, हमारे पूर्वजों ने जाँच की थी कि अंडा ताजा था या नहीं: ताजे अंडे साफ पानी में डूब जाते हैं, और खराब हो चुके अंडे ऊपर तैरते हैं, क्योंकि उनके अंदर गैस बनती है।

प्रयोग संख्या 3 "पानी तैरता नींबू"(परिशिष्ट 4 देखें)

उसने एक बर्तन में पानी भरा और उसमें एक नींबू डाला। नींबू तैरता है। और फिर उसने इसे छिलके से छीलकर फिर से पानी में उतारा। नींबू डूब गया।

निष्कर्ष: नींबू इस वजह से डूबा कि उसका घनत्व बढ़ गया। एक नींबू की त्वचा उसके अंदरूनी हिस्से की तुलना में कम घनी होती है और इसमें कई वायु कण होते हैं जो नींबू को पानी की सतह पर बने रहने में मदद करते हैं।

प्रयोग संख्या 4 (देखें परिशिष्ट 5)

1. मैंने एक गिलास में पानी डाला और बाहर रख दिया। पानी जम गया तो गिलास फट गया। परिणामी बर्फ को एक कंटेनर में रखें ठंडा पानीऔर देखा कि वह तैर रहा था।

2. एक अन्य कंटेनर में, मैंने पानी को अच्छी तरह से नमकीन किया और तब तक हिलाया जब तक कि यह पूरी तरह से घुल न जाए। मैंने बर्फ ली और प्रयोग दोहराया। बर्फ तैरती है, और ताजे पानी से भी बेहतर, पानी से लगभग आधी निकली हुई।

सब साफ़! एक बर्फ का घन तैरता है, क्योंकि जब यह जम जाता है, तो बर्फ फैलती है और पानी से हल्की हो जाती है। साधारण, तरल पानी का घनत्व जमे हुए पानी, यानी बर्फ के घनत्व से कुछ अधिक होता है। जैसे-जैसे तरल का घनत्व बढ़ता है, उछाल बल बढ़ता जाता है।

वैज्ञानिक तथ्य:

तथ्य 1 आर्किमिडीज: किसी तरल पदार्थ में डूबा हुआ कोई भी पिंड एक उत्प्लावन बल के अधीन होता है।

2 तथ्य मिखाइल लोमोनोसोव:

बर्फ नहीं डूबती है क्योंकि इसका घनत्व 920 kg\m3 है। और पानी सघन है -1000 किग्रा \m3।

आउटपुट:

मुझे बर्फ के डूबने के 2 कारण मिले:

1. पानी में डूबे किसी भी पिंड पर उत्प्लावन बल कार्य करता है।
2. बर्फ का घनत्व किसी भी पानी के घनत्व से कम होता है।

आइए कल्पना करने की कोशिश करें कि दुनिया कैसी दिखेगी अगर पानी में सामान्य गुण हों और बर्फ, जैसा कि कोई भी सामान्य पदार्थ होना चाहिए, तरल पानी से सघन होता है।

सर्दियों में, ऊपर से जमने वाली घनी बर्फ पानी में डूब जाती है, लगातार जलाशय के तल तक डूबती रहती है। गर्मियों में, ठंडे पानी की एक परत द्वारा संरक्षित बर्फ पिघल नहीं सकती थी।

धीरे-धीरे, सभी झीलें, तालाब, नदियाँ, नदियाँ पूरी तरह से जम जातीं, बर्फ के विशाल ब्लॉकों में बदल जातीं। अंत में, समुद्र जम जाएगा, और उनसे आगे महासागर। हमारी खूबसूरत खिलती हरी-भरी दुनिया पक्की हो जाएगी बर्फीला रेगिस्तान, कुछ स्थानों पर पिघले हुए पानी की एक पतली परत के साथ कवर किया जाता है। पानी के इन अद्वितीय गुणों में से एक जमने पर इसके फैलने की क्षमता है। आखिरकार, ठंड के दौरान सभी पदार्थ, यानी तरल से ठोस अवस्था में संक्रमण के दौरान, संकुचित होते हैं, और पानी, इसके विपरीत, फैलता है। इसकी मात्रा 9% बढ़ जाती है। लेकिन जब पानी की सतह पर बर्फ बन जाती है, तो यह ठंडी हवा और पानी के बीच होने के कारण जल निकायों को और अधिक ठंडा और जमने से रोकता है। वैसे, पानी का यह असामान्य गुण पहाड़ों में मिट्टी के निर्माण के लिए भी महत्वपूर्ण है। पत्थरों में हमेशा पाई जाने वाली छोटी-छोटी दरारों में गिरकर बारिश का पानी जमने पर फैलता है और पत्थर को नष्ट कर देता है। इस प्रकार, धीरे-धीरे, पत्थर की सतह पौधों को आश्रय देने में सक्षम हो जाती है, जो अपनी जड़ों के साथ, पत्थरों के विनाश की इस प्रक्रिया को पूरा करते हैं और पहाड़ों की ढलानों पर मिट्टी के निर्माण की ओर ले जाते हैं।

बर्फ हमेशा पानी की सतह पर होती है और वास्तविक गर्मी इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है। यही है, इसके नीचे का पानी इतना ठंडा नहीं है, बर्फ का कोट मज़बूती से इसे ठंढ से बचाता है। यही कारण है कि सर्दियों में पानी का एक दुर्लभ शरीर नीचे तक जम जाता है, हालांकि यह अत्यधिक हवा के तापमान पर संभव है।

पानी के बर्फ में बदलने पर आयतन में अचानक वृद्धि होती है महत्वपूर्ण विशेषतापानी। व्यावहारिक जीवन में इस विशेषता को अक्सर ध्यान में रखना पड़ता है। यदि आप ठंड में पानी का एक बैरल छोड़ देते हैं, तो पानी, जमने से, बैरल टूट जाएगा। इसी कारण से, आपको कार के रेडिएटर में ठंडे गैरेज में पानी नहीं छोड़ना चाहिए। गंभीर ठंढ में, आपको आपूर्ति में थोड़ी सी भी रुकावट से सावधान रहने की जरूरत है गरम पानीपानी के हीटिंग पाइप के माध्यम से: बाहरी पाइप में रुका हुआ पानी जल्दी से जम सकता है, और फिर पाइप फट जाएगा।

हाँ, लट्ठा कितना भी बड़ा क्यों न हो, पानी में नहीं डूबता। इस घटना का रहस्य यह है कि लकड़ी का घनत्व पानी के घनत्व से कम होता है।

वैसे...

ऐसे पेड़ हैं जो पानी में डूब जाते हैं! इसका कारण यह है कि इनका घनत्व पानी के घनत्व से अधिक होता है। इन पेड़ों को "लोहा" कहा जाता है। "लौह पेड़" में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, फारसी तोता, अज़ोब (अफ्रीकी उष्णकटिबंधीय लोहे का पेड़), अमेजोनियन पेड़, आबनूस, शीशम या शीशम, कुमारू और अन्य। इन सभी पेड़ों में बहुत सख्त और घनी लकड़ी होती है, जो तेलों से संतृप्त होती है, इन पेड़ों की छाल क्षय के लिए प्रतिरोधी होती है। इसलिए, ऐसे पेड़ से बनी नाव तुरंत नीचे तक जाएगी, लेकिन "लोहे के पेड़" फर्नीचर बनाने के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री हैं।

समुद्र और महासागरों में कभी-कभी विशाल बर्फ के पहाड़ होते हैं - हिमखंड। ये ग्लेशियर हैं जो ध्रुवीय पहाड़ों से फिसल गए हैं और वर्तमान और हवा से खुले समुद्र में चले गए हैं। उनकी ऊंचाई 200 मीटर तक पहुंच सकती है, और मात्रा - कई मिलियन क्यूबिक मीटर। हिमखंड के पूरे द्रव्यमान का नौ-दसवां हिस्सा पानी के नीचे छिपा है। इसलिए उससे मिलना बहुत खतरनाक है। यदि जहाज समय पर हिलते हुए बर्फ के दैत्य को नोटिस नहीं करता है, तो यह गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त हो सकता है या टक्कर में मारा भी जा सकता है।

चावल। 4. एक हिमखंड के द्रव्यमान का नौ-दसवां भाग पानी के नीचे है।

इस तथ्य के बावजूद कि जहाज लोहे से बना है, बहुत भारी है, और यहां तक ​​​​कि लोगों और कार्गो को भी ले जाता है, यह डूबता नहीं है। क्यों? और बात यह है कि जहाज में चालक दल, यात्रियों, कार्गो के अलावा हवा है। और हवा पानी की तुलना में बहुत हल्की है। जहाज को इस तरह से डिजाइन किया गया है कि उसके अंदर हवा से भरी कुछ जगह हो। यह वह है जो पानी की सतह पर जहाज का समर्थन करता है और इसे डूबने नहीं देता है।

पनडुब्बियों

पनडुब्बियां अपने सापेक्ष घनत्व को बदलते हुए डूबती और उठती हैं। उनके पास बोर्ड पर बड़े कंटेनर हैं - गिट्टी टैंक। जब उनमें से हवा निकल जाती है और पानी को पंप कर दिया जाता है, तो नाव का घनत्व बढ़ जाता है और वह डूब जाती है। सतह पर, चालक दल टैंकों से पानी निकालता है और उसमें हवा पंप करता है। घनत्व फिर से कम हो जाता है और नाव तैरने लगती है। गिट्टी टैंक बाहरी पतवार और भीतरी डिब्बे की दीवारों के बीच रखे जाते हैं। चालक दल आंतरिक डिब्बे में रहता है और काम करता है। पनडुब्बी शक्तिशाली प्रोपेलर से लैस है जो इसे पानी के स्तंभ से आगे बढ़ने की अनुमति देती है। कुछ नावों में परमाणु रिएक्टर होते हैं।

निष्कर्ष।

इसलिए बहुत काम करने के बाद मैंने इसे समझ लिया। कि बर्फ क्यों नहीं डूबती, इस बारे में मेरी परिकल्पना की पुष्टि हुई।

अस्थिरता के कारणबर्फ :

1. बर्फ में पानी के क्रिस्टल होते हैं, जिनके बीच हवा होती है। अतः बर्फ का घनत्व पानी के घनत्व से कम होता है।

2. जल की ओर से बर्फ पर उत्प्लावन बल कार्य करता है।

यदि पानी सामान्य होता और अद्वितीय तरल नहीं होता, तो हम स्केटिंग का आनंद नहीं लेते। हम कांच पर नहीं लुढ़कते, है ना? लेकिन यह बहुत चिकना है और बर्फ से ज्यादा आकर्षक. लेकिन कांच एक ऐसी सामग्री है जिस पर स्केट्स स्लाइड नहीं करेंगे। लेकिन बर्फ पर, यहां तक ​​कि बहुत अच्छी गुणवत्ता का नहीं, स्केटिंग एक आनंद है। आप पूछेंगे क्यों? तथ्य यह है कि हमारे शरीर का वजन स्केट के बहुत पतले ब्लेड पर दबाव डालता है, जो बर्फ पर मजबूत दबाव डालता है। रिज से इस दबाव के परिणामस्वरूप, पानी की एक पतली फिल्म के निर्माण के साथ बर्फ पिघलनी शुरू हो जाती है, जिस पर रिज उत्कृष्ट रूप से ग्लाइड होता है।

अनुबंध

अनुलग्नक 1

हम में से प्रत्येक ने देखा कि कैसे वसंत ऋतु में बर्फ की प्लेटें नदी पर तैरती हैं। लेकिन वे क्यों हैं मत डूबो? उन्हें पानी की सतह पर क्या रखता है?

किसी को यह आभास हो जाता है कि उनके वजन के बावजूद, कुछ उन्हें नीचे जाने की अनुमति नहीं देता है। इस रहस्यमय घटना का सार और मैं प्रकट करने जा रहा हूँ।

बर्फ क्यों नहीं डूबती

बात यह है कि पानी बहुत है असामान्य पदार्थ. उसके पास है अद्भुत गुणजिसे हम कभी-कभी नोटिस नहीं करते हैं।

जैसा कि आप जानते हैं, दुनिया में लगभग सभी चीजें गर्म होने पर फैलती हैं और ठंडा होने पर सिकुड़ती हैं। यह नियम पानी पर भी लागू होता है, लेकिन एक दिलचस्प नोट के साथ: जब +4°C से 0°C तक ठंडा किया जाता है, तो पानी फैलने लगता है. यह बर्फ के द्रव्यमान के कम घनत्व की व्याख्या करता है। ऊपर की घटना से विस्तारित, पानी बन जाता है उस से हल्का जिसमें वह है, और इसकी सतह पर बहाव शुरू हो जाता है।

यह बर्फ खतरनाक क्यों है?

ऊपर वर्णित घटना अक्सर प्रकृति और रोजमर्रा की जिंदगी में पाई जाती है। लेकिन अगर आप इसे भूलने लगें तो यह कई समस्याओं का कारण बन सकता है। उदाहरण के लिए:

• सर्दियों में जमे हुए पानी से कर सकते हैं फट पानी के पाइप;

• पहाड़ की दरारों में जमने वाला वही पानी, योगदान देता है चट्टानों का विनाश, चट्टान गिरने का कारण;
• भूलना नहीं चाहिए कार के रेडिएटर से पानी निकालनाउपरोक्त स्थितियों से बचने के लिए।

लेकिन सकारात्मक पहलू भी हैं। आखिर पानी में इतने अद्भुत गुण न होते तो कोई खेल न होता जैसे स्केटिंग. मानव शरीर के वजन के तहत, स्केट का ब्लेड बर्फ पर इतना जोर से दबाता है कि यह आसानी से पिघल जाता है, जिससे फिसलने के लिए एक पानी की फिल्म आदर्श बन जाती है।

गहरे समुद्र में पानी

एक और दिलचस्प बात यह है कि समुद्र (या समुद्र) की गहराई में शून्य तापमान के बावजूद, वहां का पानी जमता नहीं, बर्फ का ब्लॉक नहीं बनता है। ऐसा क्यों हो रहा है? यहाँ यह सब के बारे में है दबाव, जो ऊपरी जल परतों द्वारा प्रदान किया जाता है।

सामान्य तौर पर, दबाव विभिन्न तरल पदार्थों के जमने में योगदान देता है। यह शरीर के आयतन में कमी का कारण बनता है, जिससे इसके ठोस अवस्था में संक्रमण की सुविधा होती है। लेकिन जब पानी जम जाता है तो उसका आयतन कम नहीं होता बल्कि बढ़ जाता है। और इसलिए दबाव, पानी के विस्तार को रोकना, इसके हिमांक को कम करता है.

इस दिलचस्प घटना के बारे में मैं बस इतना ही कह सकता हूं। मुझे आशा है कि आपने अपने लिए कुछ नया सीखा होगा। आपकी यात्राओं में शुभकामनाएँ!

हम वसंत की शुरुआत में तैरते हुए बर्फ के ब्लॉकों से बिल्कुल भी आश्चर्यचकित नहीं होते हैं, जब जलाशय सर्दियों के "कपड़ों" से खुद को मुक्त करना शुरू करते हैं और मानव आंखों की सुंदरता को प्रकट करते हैं। ताजा पानी. हमें इसकी आदत है प्राकृतिक घटनाकि हम इसके बारे में सोचते भी नहीं हैं और यह नहीं सोचते कि बर्फ क्यों नहीं पिघलती? और अगर आप इसके बारे में सोचते हैं, तो आपको तुरंत ऐसे उदाहरण याद नहीं आते हैं जब बर्फ जैसे ठोस पदार्थ तरल पदार्थ में तैरते हैं जो पिघलने पर बनते हैं। आप एक कंटेनर में पैराफिन या मोम को पिघला सकते हैं और उसी पदार्थ का एक टुकड़ा परिणामी पोखर में फेंक सकते हैं, केवल एक ठोस अवस्था में। और हम क्या देखते हैं? मोम और पैराफिन अपने स्वयं के पिघलने के परिणामस्वरूप बनने वाले तरल में सुरक्षित रूप से डूब जाते हैं।

बर्फ पानी में क्यों नहीं डूबती?तथ्य यह है कि इस उदाहरण में पानी एक बहुत ही दुर्लभ और स्वाभाविक रूप से अद्वितीय अपवाद है। प्रकृति में, केवल धातु और कच्चा लोहा पानी की सतह पर तैरते बर्फ के टुकड़े की तरह व्यवहार करते हैं।

यदि बर्फ पानी से भारी होती, तो वह निश्चित रूप से अपने वजन के नीचे डूब जाती और साथ ही जलाशय के निचले हिस्से में पानी को सतह पर विस्थापित कर देती। नतीजतन, पूरा तालाब बहुत नीचे तक जम जाएगा! हालांकि, जब पानी जम जाता है, तो पूरी तरह से अलग स्थिति होती है। पानी को बर्फ में बदलने से इसका आयतन लगभग 10% बढ़ जाता है और यह इस समय है कि बर्फ पानी से ही कम घनी होती है. यही कारण है कि बर्फ पानी की सतह पर तैरती है और डूबती नहीं है। यही बात तब देखी जा सकती है जब एक कागज़ की नाव को पानी पर उतारा जाता है, जिसका घनत्व पानी के घनत्व से बहुत कम होता है। अगर लकड़ी या अन्य सामग्री से बनी नाव होती, तो वह डूब जाती। यदि हम घनत्व संकेतकों की संख्याओं में तुलना करते हैं, तो, उदाहरण के लिए, यदि पानी का घनत्व एकता है, तो बर्फ का घनत्व 0.91 होगा।

बर्फ की अवस्था में संक्रमण के दौरान पानी की मात्रा में वृद्धि को ध्यान में रखा जाना चाहिए दिनचर्या या रोज़मर्रा की ज़िंदगी. यह ठंड में एक बैरल छोड़ने के लिए पर्याप्त है, ऊपर से पानी से भरा हुआ है, फिर तरल, ठंड, कंटेनर को तोड़ देगा। इसलिए ठंड में खड़े वाहन के रेडिएटर में पानी छोड़ने की सलाह नहीं दी जाती है। इसके अलावा, गंभीर ठंढों में, हीटिंग पाइप से गुजरने वाले गर्म पानी की आपूर्ति में रुकावटों से सावधान रहना आवश्यक है। यदि बाहरी पाइप में पानी रहता है, तो यह तुरंत जम जाता है, जो अनिवार्य रूप से पानी की आपूर्ति को नुकसान पहुंचाएगा।

जैसा कि आप जानते हैं, महासागरों और समुद्रों में महान गहराई, जहां तापमान शून्य से नीचे है, पानी अभी भी नहीं जमता है और न ही बदल जाता है बर्फ का ब्लॉक. इसे समझाने के लिए काफी सरल है - पानी की ऊपरी परतें जबरदस्त दबाव पैदा करती हैं। उदाहरण के लिए, एक किलोमीटर पानी की एक परत सौ से अधिक वायुमंडल के बल के साथ दबती है।

यदि पानी सामान्य होता और अद्वितीय तरल नहीं होता, तो हम स्केटिंग का आनंद नहीं लेते। हम कांच पर नहीं लुढ़कते, है ना? लेकिन यह बर्फ से ज्यादा चिकना और ज्यादा आकर्षक होता है। लेकिन कांच एक ऐसी सामग्री है जिस पर स्केट्स स्लाइड नहीं करेंगे। लेकिन बर्फ पर, यहां तक ​​कि बहुत अच्छी गुणवत्ता का नहीं, स्केटिंग एक आनंद है। आप पूछेंगे क्यों? तथ्य यह है कि हमारे शरीर का वजन स्केट के एक बहुत पतले ब्लेड पर दबाव डालता है, जो कि पर बहुत दबाव डालता है बर्फ. रिज से इस दबाव के परिणामस्वरूप, पानी की एक पतली फिल्म के निर्माण के साथ बर्फ पिघलनी शुरू हो जाती है, जिसके ऊपर रिज उत्कृष्ट रूप से ग्लाइड होता है।

एक बच्चे को जटिल शारीरिक प्रक्रियाओं की व्याख्या कैसे करें?

पहली बात जो दिमाग में आती है वह है घनत्व। हां, वास्तव में बर्फ तैरती है क्योंकि यह पानी से कम घनी होती है। लेकिन बच्चे को कैसे समझाएं कि घनत्व क्या है? कोई भी उसे स्कूल का पाठ्यक्रम बताने के लिए बाध्य नहीं है, लेकिन हर चीज को इस तथ्य तक कम करना काफी यथार्थवादी है कि बर्फ हल्की होती है। दरअसल, पानी और बर्फ के समान आयतन का भार अलग-अलग होता है। यदि हम समस्या का अधिक विस्तार से अध्ययन करते हैं, तो हम घनत्व के अलावा और भी कई कारण बता सकते हैं।
बर्फ पानी में नहीं डूबती है, सिर्फ इसलिए नहीं कि इसका घनत्व कम होने से यह नीचे डूबने से रोकता है। इसका कारण यह भी है कि हवा के छोटे-छोटे बुलबुले बर्फ की मोटाई में जम जाते हैं। वे घनत्व को भी कम करते हैं, और इसलिए सामान्य तौर पर यह पता चलता है कि बर्फ की प्लेट का वजन और भी कम हो जाता है। जब बर्फ फैलती है, तो यह अधिक हवा नहीं पकड़ती है, लेकिन वे सभी बुलबुले जो पहले से ही इस परत के अंदर हैं, जब तक बर्फ पिघलना या उर्ध्वगामी नहीं होना शुरू हो जाता है।

हम जल के प्रसार बल पर एक प्रयोग करते हैं

लेकिन आप कैसे साबित कर सकते हैं कि बर्फ वास्तव में फैल रही है? आखिर पानी का विस्तार भी हो सकता है, आप इसे कृत्रिम परिस्थितियों में कैसे साबित कर सकते हैं? आप एक दिलचस्प और बहुत ही सरल प्रयोग कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको एक प्लास्टिक या कार्डबोर्ड कप और पानी चाहिए। इसकी मात्रा बड़ी होना जरूरी नहीं है, आपको गिलास को किनारे तक भरने की जरूरत नहीं है। इसके अलावा, आदर्श रूप से, आपको लगभग -8 डिग्री या उससे कम तापमान की आवश्यकता होती है। यदि तापमान बहुत अधिक है, तो अनुभव अनुचित रूप से लंबे समय तक चलेगा।
तो, पानी अंदर डाला जाता है, हमें बर्फ बनने की प्रतीक्षा करनी चाहिए। जब से हमने चुना है इष्टतम तापमान, जिस पर दो से तीन घंटे के भीतर थोड़ी मात्रा में तरल बर्फ में बदल जाएगा, आप सुरक्षित रूप से घर जा सकते हैं और प्रतीक्षा कर सकते हैं। आपको तब तक इंतजार करना होगा जब तक कि सारा पानी बर्फ में न बदल जाए। कुछ समय बाद, हम परिणाम देखते हैं। एक विकृत या बर्फ से फटे कप की गारंटी है। कम तापमान पर, प्रभाव अधिक प्रभावशाली दिखते हैं, और प्रयोग में कम समय लगता है।

नकारात्मक परिणाम

यह पता चला है कि एक साधारण प्रयोग इस बात की पुष्टि करता है कि तापमान कम होने पर बर्फ के ब्लॉक वास्तव में फैलते हैं, और जमने पर पानी की मात्रा आसानी से बढ़ जाती है। एक नियम के रूप में, यह सुविधा भुलक्कड़ लोगों के लिए बहुत सारी समस्याएं लाती है: शैंपेन की एक बोतल बालकनी पर छोड़ी जाती है नया साललंबे समय तक, बर्फ के संपर्क में आने के कारण फटा हुआ। चूंकि विस्तार बल बहुत बड़ा है, इसलिए इसे किसी भी तरह से प्रभावित नहीं किया जा सकता है। खैर, बर्फ के ब्लॉकों की उछाल के लिए, यहां आप कुछ भी साबित नहीं कर सकते हैं। सबसे जिज्ञासु आसानी से वसंत या शरद ऋतु में एक समान अनुभव कर सकते हैं, एक बड़े पोखर में बर्फ के टुकड़ों को डुबोने की कोशिश कर रहे हैं।

इसमें कोई शक नहीं कि बर्फ पानी पर तैरती है; सभी ने इसे तालाब और नदी दोनों पर सैकड़ों बार देखा है।

लेकिन कितने लोगों ने इस सवाल के बारे में सोचा है: क्या सभी ठोस बर्फ के समान व्यवहार करते हैं, यानी वे पिघलने के दौरान बनने वाले तरल पदार्थों में तैरते हैं?

एक जार में पैराफिन या मोम पिघलाएं और उसी ठोस पदार्थ का दूसरा टुकड़ा इस तरल में फेंक दें, यह तुरंत डूब जाएगा। ऐसा ही सीसे के साथ, और टिन के साथ, और कई अन्य पदार्थों के साथ होगा। यह पता चला है, एक नियम के रूप में, ठोस पिंडहमेशा तरल पदार्थों में डूब जाते हैं जो पिघलते समय बनते हैं।

पानी के साथ अक्सर व्यवहार करते समय, हम विपरीत घटना के इतने आदी होते हैं कि हम अक्सर इस संपत्ति को भूल जाते हैं, जो अन्य सभी पदार्थों की विशेषता है। यह याद रखना चाहिए कि इस संबंध में पानी एक दुर्लभ अपवाद है। केवल धातु बिस्मथ और कच्चा लोहा पानी के समान व्यवहार करते हैं।

यदि बर्फ पानी से भारी होती और उसकी सतह पर नहीं रहती, बल्कि डूब जाती, तो गहरे जलाशयों में भी पानी पूरी तरह से सर्दियों में जम जाता। वास्तव में: तालाब के तल पर गिरने वाली बर्फ पानी की निचली परतों को ऊपर की ओर धकेलती है, और ऐसा तब तक होता रहेगा जब तक कि सारा पानी बर्फ में न बदल जाए।

हालांकि, जब पानी जम जाता है, तो स्थिति विपरीत होती है। जिस क्षण पानी बर्फ में बदल जाता है, उसका आयतन अचानक लगभग 10 प्रतिशत बढ़ जाता है, और बर्फ पानी से कम घनी होती है। इसलिए यह पानी में तैरता है, क्योंकि कोई भी शरीर उच्च घनत्व वाले तरल में तैरता है: पारा में एक लोहे की कील, तेल में एक काग, आदि। अगर हम पानी के घनत्व को एक के बराबर मानते हैं, तो घनत्व का घनत्व बर्फ सिर्फ 0.91 होगी। यह आंकड़ा हमें पानी पर तैरती बर्फ की मोटाई का पता लगाने की अनुमति देता है। यदि बर्फ की ऊंचाई पानी के ऊपर तैरती है, उदाहरण के लिए, 2 सेंटीमीटर, तो हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि बर्फ की पानी के नीचे की परत 9 गुना मोटी है, यानी यह 18 सेंटीमीटर है, और पूरी बर्फ की परत 20 है सेंटीमीटर मोटा।

समुद्र और महासागरों में कभी-कभी विशाल बर्फ के पहाड़ होते हैं - हिमखंड (चित्र 4)। ये ग्लेशियर हैं जो ध्रुवीय पहाड़ों से फिसल गए हैं और वर्तमान और हवा से खुले समुद्र में चले गए हैं। उनकी ऊंचाई 200 मीटर तक पहुंच सकती है, और मात्रा - कई मिलियन क्यूबिक मीटर। हिमखंड के पूरे द्रव्यमान का नौ-दसवां हिस्सा पानी के नीचे छिपा है। इसलिए उससे मिलना बहुत खतरनाक है। यदि जहाज समय पर हिलते हुए बर्फ के दैत्य को नोटिस नहीं करता है, तो यह गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त हो सकता है या टक्कर में मारा भी जा सकता है।

तरल कोड़ा के बर्फ में बदलने पर आयतन में अचानक वृद्धि पानी की एक महत्वपूर्ण विशेषता है। व्यावहारिक जीवन में इस विशेषता को अक्सर ध्यान में रखना पड़ता है। यदि आप ठंड में पानी का एक बैरल छोड़ देते हैं, तो पानी, जमने से, बैरल टूट जाएगा। इसी कारण से, आपको कार के रेडिएटर में ठंडे गैरेज में पानी नहीं छोड़ना चाहिए। गंभीर ठंढों में, आपको पानी के हीटिंग पाइप के माध्यम से गर्म पानी की आपूर्ति में थोड़ी सी भी रुकावट से सावधान रहने की जरूरत है: बाहरी पाइप में रुका हुआ पानी जल्दी से जम सकता है, और फिर पाइप फट जाएगा।

चट्टानों की दरारों में जमने वाला पानी अक्सर पहाड़ के ढहने का कारण होता है।

आइए अब हम एक ऐसे प्रयोग पर विचार करें जो गर्म करने पर पानी के विस्तार से सीधे संबंधित है। इस प्रयोग को स्थापित करने के लिए विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है, और यह संभावना नहीं है कि कोई भी पाठक इसे घर पर पुन: पेश कर सके। हाँ, यह कोई आवश्यकता नहीं है; अनुभव की कल्पना करना आसान है, और हम उन उदाहरणों पर इसके परिणामों की पुष्टि करने का प्रयास करेंगे जो सभी को अच्छी तरह से ज्ञात हैं।

चलो एक बहुत मजबूत धातु लेते हैं, अधिमानतः एक स्टील सिलेंडर (चित्र 5), इसके नीचे एक छोटा सा शॉट डालें, इसे पानी से भरें, बोल्ट के साथ ढक्कन को ठीक करें और स्क्रू को चालू करना शुरू करें। चूंकि पानी बहुत कम संपीडित होता है, इसलिए आपको स्क्रू को ज्यादा देर तक घुमाने की जरूरत नहीं है। पहले से ही कुछ चक्करों के बाद, सिलेंडर के अंदर दबाव सैकड़ों वायुमंडल तक बढ़ जाता है। अगर अब सिलेंडर को शून्य से 2-3 डिग्री नीचे भी ठंडा किया जाता है, तो उसमें पानी नहीं जमेगा। लेकिन आप इस पर कैसे यकीन कर सकते हैं? यदि आप सिलेंडर खोलते हैं, तो इस तापमान पर और वायु - दाबपानी तुरंत बर्फ में बदल जाएगा, और हम यह नहीं जान पाएंगे कि जब यह दबाव में था तो यह तरल था या ठोस। यहां, डाली गई छर्रों से हमें मदद मिलेगी। जब सिलेंडर ठंडा हो जाए तो उसे उल्टा कर दें। अगर पानी जम गया है, तो शॉट नीचे होगा, अगर जमी नहीं है, तो शॉट ढक्कन पर इकट्ठा होगा। आइए पेंच को हटा दें। दबाव कम हो जाएगा और पानी निश्चित रूप से जम जाएगा। ढक्कन को हटाने के बाद, हम सुनिश्चित करते हैं कि सभी शॉट ढक्कन के पास जमा हो गए हैं। तो, वास्तव में, दबाव में पानी शून्य से नीचे के तापमान पर नहीं जमता।

अनुभव से पता चलता है कि पानी का हिमांक हर 130 वायुमंडल में लगभग एक डिग्री बढ़ते दबाव के साथ कम हो जाता है।

यदि हम कई अन्य पदार्थों के अवलोकन के आधार पर अपने तर्क का निर्माण करना शुरू करते हैं, तो हमें विपरीत निष्कर्ष पर आना होगा। दबाव आमतौर पर तरल पदार्थ को जमने में मदद करता है: दबाव में, तरल पदार्थ अधिक जम जाता है उच्च तापमान, और इसमें आश्चर्य की कोई बात नहीं है अगर हम याद रखें कि जमने के दौरान अधिकांश पदार्थ मात्रा में कम हो जाते हैं। दाब आयतन में कमी का कारण बनता है और इस तरह एक तरल के ठोस अवस्था में संक्रमण की सुविधा प्रदान करता है। पानी, जमने पर, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, मात्रा में कमी नहीं होती है, बल्कि, इसके विपरीत, फैलता है। इसलिए, पानी के विस्तार को रोकने वाला दबाव, इसके हिमांक को कम करता है।

यह ज्ञात है कि महासागरों में बड़ी गहराई पर पानी का तापमान शून्य डिग्री से नीचे होता है, और फिर भी इन गहराई पर पानी जमता नहीं है। यह उस दबाव द्वारा समझाया गया है जो पानी की ऊपरी परत बनाता है। लगभग एक सौ वायुमंडल के बल के साथ एक किलोमीटर मोटी पानी की एक परत दब जाती है।

यदि पानी एक सामान्य तरल होता, तो हम शायद ही बर्फ पर स्केटिंग का आनंद अनुभव करते। यह बिल्कुल चिकने कांच पर लुढ़कने जैसा ही होगा। स्केट्स कांच पर स्लाइड नहीं करते हैं। यह बर्फ पर बिल्कुल अलग चीज है। आइस स्केटिंग बहुत आसान है। क्यों? हमारे शरीर के वजन के तहत, स्केट का पतला ब्लेड बर्फ पर काफी दबाव डालता है, और स्केट के नीचे की बर्फ पिघल जाती है; पानी की एक पतली परत बनती है, जो एक उत्कृष्ट स्नेहक के रूप में कार्य करती है।

ध्रुवीय बर्फ के ब्लॉक और हिमखंड समुद्र में बहते हैं, और यहां तक ​​कि पेय में भी बर्फ कभी नीचे तक नहीं डूबती है। यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि बर्फ पानी में नहीं डूबती है। क्यों? यदि आप इसके बारे में सोचते हैं, तो यह प्रश्न थोड़ा अजीब लग सकता है, क्योंकि बर्फ ठोस है और - सहज रूप से - तरल से भारी होनी चाहिए। जबकि यह कथन अधिकांश पदार्थों के लिए सही है, पानी नियम का अपवाद है। पानी और बर्फ हाइड्रोजन बांड द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं, जो बर्फ को तरल अवस्था में होने की तुलना में ठोस अवस्था में हल्का बनाते हैं।

वैज्ञानिक प्रश्न: बर्फ पानी में क्यों नहीं डूबती?

कल्पना कीजिए कि हम एक पाठ में हैं जिसका नाम है " दुनिया» तीसरी कक्षा में। "बर्फ पानी में क्यों नहीं डूबती?" शिक्षक बच्चों से पूछता है। और बच्चे, भौतिकी में गहरा ज्ञान न होने के कारण तर्क करने लगते हैं। "शायद यह जादू है?" बच्चों में से एक कहते हैं।

दरअसल, बर्फ बेहद असामान्य है। व्यावहारिक रूप से कोई अन्य प्राकृतिक पदार्थ नहीं हैं, जो ठोस अवस्था में तरल की सतह पर तैर सकते हैं। यह उन गुणों में से एक है जो पानी को इतना असामान्य पदार्थ बनाता है और सच कहूं तो यही वह है जो ग्रहों के विकास का मार्ग बदलता है।

कुछ ग्रह ऐसे हैं जिनमें बड़ी राशितरल हाइड्रोकार्बन जैसे अमोनिया - हालांकि, जब यह जम जाता है, तो यह सामग्री नीचे तक डूब जाती है। बर्फ के पानी में नहीं डूबने का कारण यह है कि जब पानी जमता है तो वह फैलता है और उसके साथ उसका घनत्व कम हो जाता है। दिलचस्प बात यह है कि बर्फ का विस्तार चट्टानों को तोड़ सकता है - पानी के हिमनद की प्रक्रिया इतनी असामान्य है।

वैज्ञानिक रूप से कहें तो, जमने की प्रक्रिया अपक्षय के तीव्र चक्रों को स्थापित करती है और कुछ निश्चित रासायनिक पदार्थसतह पर छोड़े गए खनिजों को भंग करने में सक्षम हैं। सामान्य तौर पर, पानी के जमने से जुड़ी प्रक्रियाएं और संभावनाएं होती हैं जो अन्य तरल पदार्थों के भौतिक गुणों का संकेत नहीं देती हैं।

बर्फ और पानी का घनत्व

तो इस सवाल का जवाब कि बर्फ पानी में क्यों नहीं डूबती, बल्कि सतह पर तैरती है, यह है कि इसका घनत्व तरल से कम है - लेकिन यह एक प्रथम स्तर का उत्तर है। बेहतर ढंग से समझने के लिए, आपको यह जानना होगा कि बर्फ का घनत्व कम क्यों होता है, चीजें सबसे पहले क्यों तैरती हैं, घनत्व कैसे तैरता है।

ग्रीक जीनियस आर्किमिडीज को याद करें, जिन्होंने पाया कि पानी में एक निश्चित वस्तु को डुबोने के बाद, पानी की मात्रा में डूबी हुई वस्तु के आयतन के बराबर संख्या बढ़ जाती है। दूसरे शब्दों में, यदि आप पानी की सतह पर एक गहरा बर्तन रखते हैं और फिर उसमें एक भारी वस्तु डालते हैं, तो बर्तन में डाले जाने वाले पानी की मात्रा वस्तु के आयतन के बराबर होगी। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि वस्तु पूरी तरह से या आंशिक रूप से जलमग्न है।

जल गुण

जल एक अद्भुत पदार्थ है जो मूल रूप से पृथ्वी पर जीवन का पोषण करता है, क्योंकि प्रत्येक जीवित जीव को इसकी आवश्यकता होती है। सबसे ज्यादा महत्वपूर्ण गुणपानी यह है कि इसका घनत्व 4 डिग्री सेल्सियस पर सबसे अधिक है। इसलिए, गर्म पानीया बर्फ ठंडे पानी से कम घनी होती है। कम सघन पदार्थ सघन पदार्थों के ऊपर तैरते हैं।

उदाहरण के लिए, सलाद बनाते समय, आप देख सकते हैं कि तेल सिरका की सतह पर है - इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि इसका घनत्व कम है। यही कानून यह समझाने के लिए भी मान्य है कि बर्फ पानी में क्यों नहीं डूबती, बल्कि गैसोलीन और मिट्टी के तेल में डूब जाती है। यह सिर्फ इतना है कि इन दोनों पदार्थों का घनत्व बर्फ से कम होता है। इसलिए, यदि आप एक inflatable गेंद को पूल में फेंकते हैं, तो यह सतह पर तैरती रहेगी, लेकिन यदि आप एक पत्थर को पानी में फेंकते हैं, तो यह नीचे तक डूब जाएगी।

जमने पर पानी में क्या परिवर्तन होते हैं

बर्फ के पानी में नहीं डूबने का कारण हाइड्रोजन बांड है जो पानी के जमने पर बदल जाता है। जैसा कि आप जानते हैं, पानी में एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। वे सहसंयोजक बंधनों से जुड़े होते हैं जो अविश्वसनीय रूप से मजबूत होते हैं। हालांकि, दूसरे प्रकार का बंधन जो विभिन्न अणुओं के बीच बनता है, जिसे हाइड्रोजन बॉन्ड कहा जाता है, कमजोर होता है। ये बंधन इसलिए बनते हैं क्योंकि धनावेशित हाइड्रोजन परमाणु पड़ोसी जल अणुओं के ऋणात्मक आवेशित ऑक्सीजन परमाणुओं की ओर आकर्षित होते हैं।

जब पानी गर्म होता है, तो अणु बहुत सक्रिय होते हैं, बहुत घूमते हैं, जल्दी से पानी के अन्य अणुओं के साथ बंधन बनाते हैं और तोड़ते हैं। उनमें एक-दूसरे के पास जाने और तेज़ी से आगे बढ़ने की ऊर्जा होती है। तो बर्फ पानी में क्यों नहीं डूबती? रसायन विज्ञान उत्तर छुपाता है।

बर्फ का भौतिक रसायन

जैसे ही पानी का तापमान 4 डिग्री सेल्सियस से नीचे चला जाता है, तरल की गतिज ऊर्जा कम हो जाती है, इसलिए अणु आगे नहीं बढ़ते हैं। उनके पास स्थानांतरित करने की ऊर्जा नहीं है और उच्च तापमान पर बंधनों को तोड़ना और बनाना उतना ही आसान है। इसके बजाय, वे हेक्सागोनल जाली संरचनाओं को बनाने के लिए अन्य पानी के अणुओं के साथ अधिक हाइड्रोजन बांड बनाते हैं।

वे नकारात्मक रूप से आवेशित ऑक्सीजन अणुओं को अलग रखने के लिए इन संरचनाओं का निर्माण करते हैं। अणुओं की गतिविधि के परिणामस्वरूप बने षट्भुजों के बीच में बहुत अधिक खालीपन होता है।

बर्फ पानी में डूबती है - कारण

बर्फ वास्तव में तरल पानी की तुलना में 9% कम घना है। इसलिए बर्फ पानी से ज्यादा जगह घेरती है। व्यावहारिक रूप से, यह समझ में आता है क्योंकि बर्फ फैलती है। यही कारण है कि पानी की एक कांच की बोतल को फ्रीज करने की अनुशंसा नहीं की जाती है - जमे हुए पानी कंक्रीट में भी बड़ी दरारें पैदा कर सकता है। यदि आपके पास है लीटर की बोतलबर्फ और एक लीटर पानी की बोतल, फिर एक बोतल ठंडा पानीआसान होगा। जब पदार्थ द्रव अवस्था में होता है तो अणु इस बिंदु पर दूर होते हैं। इसलिए बर्फ पानी में नहीं डूबती है।

जैसे ही बर्फ पिघलती है, स्थिर क्रिस्टलीय संरचना टूट जाती है और सघन हो जाती है। जब पानी 4°C तक गर्म होता है, तो उसे ऊर्जा मिलती है और अणु तेजी से और आगे बढ़ते हैं। यही कारण है कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में अधिक जगह लेता है और ठंडे पानी के ऊपर तैरता है - इसका घनत्व कम होता है। याद रखें, जब आप झील पर होते हैं, तैरते समय, पानी की ऊपरी परत हमेशा सुखद और गर्म होती है, लेकिन जब आप अपने पैरों को नीचे रखते हैं, तो आपको निचली परत की ठंडक महसूस होती है।

ग्रह के कामकाज में पानी जमने की प्रक्रिया का महत्व

इस तथ्य के बावजूद कि सवाल "बर्फ पानी में क्यों नहीं डूबता?" ग्रेड 3 के लिए, यह समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि यह प्रक्रिया क्यों हो रही है और ग्रह के लिए इसका क्या अर्थ है। इस प्रकार, बर्फ की उछाल पृथ्वी पर जीवन के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। झीलें सर्दियों में ठंडे स्थानों में जम जाती हैं - इससे मछली और अन्य जलीय जानवर बर्फ की चादर के नीचे जीवित रह सकते हैं। यदि तली जमी हुई थी, तो इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि पूरी झील जमी हो।

ऐसी स्थिति में एक भी जीव जीवित नहीं रहता।

यदि बर्फ का घनत्व पानी के घनत्व से अधिक होता, तो महासागर डूब जाते, और बर्फ की टोपियाँ जो तब सबसे नीचे होतीं, किसी को भी वहाँ रहने की अनुमति नहीं देतीं। समुद्र का तल बर्फ से भरा होगा - और यह सब क्या हो जाएगा? अन्य बातों के अलावा, ध्रुवीय बर्फ महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रकाश को परावर्तित करती है और ग्रह पृथ्वी को बहुत अधिक गर्म होने से बचाती है।