स्कूल से, हर किसी को अच्छी तरह से याद है कि सेल्सियस पैमाने पर शून्य तापमान पर, पानी एकत्रित होकर ठोस अवस्था में चला जाता है। दूसरे शब्दों में, यह बर्फ में बदल जाता है। यह मान 32 डिग्री फ़ारेनहाइट और 273.15 केल्विन से मेल खाता है।

ये आंकड़े हमेशा उचित नहीं होते - पानी भिन्न हो सकता है:

• ताज़ा;
• समुद्री;
• खनिज;
• आसुत;
• चुम्बकित।

वायुदाब उस तापमान को प्रभावित करता है जिस पर पानी जम जाता है, उदाहरण के लिए, अल्पाइन झील में। हाइड्रोजन समस्थानिकों की मात्रा के आधार पर पानी हल्का, भारी और अत्यधिक भारी होता है। कोमलता और कठोरता की अवधारणाएँ हैं। ये सभी कारक एकत्रीकरण की स्थिति को बदलने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

साधारण पानी में हमेशा कुछ अशुद्धियाँ होती हैं - ठोस कण, धूल। चारों ओर एक निश्चित तापमान पर सबसे छोटे कणबर्फ के क्रिस्टल बनने लगते हैं। ऐसे कणों को कहा जाता है क्रिस्टलीकरण नाभिक. उनका कार्य दरारें, हवा के बुलबुले, पोत की सतह के दोषों द्वारा भी किया जा सकता है। ऐसे कणों की उपस्थिति आवश्यक शर्तपानी को बर्फ में बदलने के लिए.

जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, वायुमंडलीय दबाव कम होता जाता है। आप जितना ऊपर चढ़ते हैं, पानी का हिमांक उतना ही अधिक बदलता है। एक किलोमीटर की ऊंचाई पर, क्रिस्टलीकरण केवल +2˚С पर होता है। एक और किलोमीटर चढ़ने पर, आप देखेंगे कि बर्फ +4˚С पर बनती है। शून्य तापमान केवल सामान्य अवस्था में ही ठोस अवस्था में संक्रमण में योगदान देता है वायु - दाब- पारा 760 मिमी.

इस प्रकार, जैसे ही हवा का दबाव कम होता है, पानी को जमने के लिए आवश्यक तापमान बढ़ जाता है। लेकिन यह कम मूल्यों पर उबलने लगता है।

किसी झील या नदी का पानी 0°C पर जम जाता है। एक संकेत है कि जलाशय बहुत साफ है, पानी के क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया हो सकती है - यह नीचे से शुरू होती है, क्योंकि अधिकांश क्रिस्टलीकरण नाभिक होते हैं: पत्थर, घोंघे, पौधे।

समुद्रों और महासागरों के साथ स्थिति अलग है। समुद्र का पानी जम जाता है विभिन्न अर्थशून्य से नीचे। यह जितना अधिक नमकीन होता है, इसका घनत्व उतना ही अधिक होता है, इसलिए इसे जमने के लिए कम तापमान की आवश्यकता होती है। समुद्र के पानी में लवणता की मात्रा अलग-अलग होती है विभिन्न भागविश्व महासागर. 35 के औसत मान के साथ, बर्फ में परिवर्तन -1.91 डिग्री सेल्सियस पर शुरू होगा।

जलीय समाधान

जल एक उत्कृष्ट विलायक है। अशुद्धियों की प्रकृति और मात्रा के आधार पर, यह विभिन्न परिस्थितियों में ठोस अवस्था में बदल जाएगा। उदाहरण के लिए, यदि आप अल्कोहल मिलाते हैं, तो आपको -114 डिग्री सेल्सियस से भी कम तापमान की आवश्यकता होगी। वहीं, किसी फिक्स इंडिकेटर की बात करना भी गलत है. यहां तापमान को इंगित करना आवश्यक है जब क्रिस्टलीकरण शुरू होता है और जब यह समाप्त होता है। प्रारंभिक मूल्य समाधान में अल्कोहल के अनुपात पर निर्भर करता है।

जैसा कि ऊपर बताया गया है, खारा पानी कब क्रिस्टलीकृत होता है अलग तापमानवायु। मुख्य बात लवणता है, जिसे पीपीएम (‰) में मापा जाता है।

नल के पानी के विपरीत, आसुत जल में कोई अशुद्धियाँ नहीं होती हैं। इसे डिस्टिलर में आसवन द्वारा प्राप्त किया जाता है। यह पता चला है कि ऐसे तरल में कोई क्रिस्टलीकरण नाभिक नहीं होता है। इस सुविधा के संबंध में, -42˚С के बराबर, बहुत कम तापमान पर ठंड शुरू होती है।

जब कम तापमान के संपर्क में आने वाला पानी क्रिस्टलीकृत नहीं होता है, तो इसे "सुपरकूल्ड" कहा जाता है। यदि आप ऐसे तरल पदार्थ वाले बर्तन पर दस्तक देंगे तो वह तुरंत बर्फ में बदल जाएगा।

प्रयोगशाला स्थितियों में, वैज्ञानिक कम क्रिस्टलीकरण सीमा हासिल करने में कामयाब रहे, जब आसुत जल विशेष दबाव में -70 डिग्री सेल्सियस पर जम गया।

चुम्बकित जल

पानी की संरचना में रुचि रखने वाले लोगों ने शायद एक ऐसी विधि के बारे में सुना होगा जिसमें तरल को एक निश्चित तीव्रता के चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में लाया जाता है। ऐसा माना जाता है कि इसके परिणामस्वरूप चुंबकीय जल प्राप्त होता है, जो विभिन्न अंगों पर लाभकारी प्रभाव डालता है, रोगाणुओं और जीवाणुओं को मारता है। साथ ही, इस पद्धति के समर्थकों का दावा है कि संरचित पानी से पानी देने से खीरे, टमाटर और अन्य फसलों की उपज कई गुना बढ़ जाती है। चमत्कारी पानी शून्य से -5-10 डिग्री नीचे के तापमान पर जम जाता है, जो कुछ हद तक पौधों को पाले से बचाता है।

स्वाभाविक रूप से, लोग इस सवाल की तुलना में रोजमर्रा की समस्याओं के बारे में अधिक चिंतित हैं कि पानी किस तापमान पर जम जाता है, उदाहरण के लिए, कैस्पियन सागर में। यदि हीटिंग बंद कर दी जाए तो क्या होगा? आवासीय भवन के अंदर पहले से ही -1˚С पर, पाइपों में पानी जमना शुरू हो जाएगा। यदि इसे 2-3 दिनों के भीतर नहीं रोका गया, तो रेडिएटर और हीटिंग पाइप में बर्फ फैल जाएगी और उन्हें तोड़ देगी। किसी निजी घर में या किसी स्थान पर अचानक बॉयलर खराब हो जाता है उपनगरीय क्षेत्र? शून्य से 5 डिग्री नीचे के तापमान पर, पाइप और रेडिएटर में पानी जमने में कुछ दिन लगेंगे। अच्छे थर्मल इन्सुलेशन के साथ, हीटिंग सिस्टम लंबे समय तक चलेगा।

ठंड का मौसम शुरू होते ही वाहन चालकों का सिरदर्द रेडिएटर में पानी का जम जाना है। बाहर -5˚C पर बर्फ के क्रिस्टल बनने लगते हैं, तरल की मात्रा 10% तक बढ़ जाती है। इससे मुख्य घटकों और हिस्सों को नुकसान पहुंचने का खतरा है। वाहन. हालाँकि, विभिन्न एंटीफ्रीज का हिमांक काफी कम और अधिक होता है उच्च बिंदुउबलना. रेडिएटर में ये घोल 30˚C से नीचे के तापमान पर, कुछ ग्रेड -60˚C पर क्रिस्टलीकृत होने लगते हैं।

विरोधाभास और घटनाएँ

यह जितना विरोधाभासी लग सकता है, लेकिन गर्म पानीठंड की तुलना में तेजी से जम जाता है। घटना, जिसे "एमपेम्बा विरोधाभास" कहा जाता है, को इस तथ्य से समझाया गया है कि एक गर्म तरल में उच्च गर्मी हस्तांतरण होता है, क्रिस्टलीकरण नाभिक के साथ उच्च संतृप्ति होती है।

शून्य डिग्री पर निर्वात में, पानी पहले उबलता है, लेकिन 1/8 तरल के वाष्पीकरण के बाद, बाकी जमना शुरू हो जाता है।

प्रयोगशाला में वैज्ञानिकों ने तथाकथित प्राप्त किया कांच जैसा पानी, जो एक अनाकार ठोस है। ऐसा करने के लिए, कुछ ही मिलीसेकंड में, आपको तापमान -137 डिग्री सेल्सियस तक कम करना होगा। ब्रह्मांड में धूमकेतु ऐसे पदार्थ से बने हैं।

पानी किस तापमान पर जमता है इसका वीडियो

लॉयड जॉन द्वारा लिखित जनरल फॉलसीज़ की दूसरी पुस्तक

पानी किस तापमान पर जम जाता है?

शुद्ध पानी 0°C पर यह जमता नहीं - समुद्र के पानी की तरह।

पानी को जमने के लिए, उसके अणुओं को जोड़ने के लिए किसी चीज़ की आवश्यकता होती है। बर्फ के क्रिस्टल धूल के कणों जैसे "कोर" के आसपास बनते हैं। यदि कोई नहीं है, तो आप पानी को जमने से पहले -42 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा कर सकते हैं।

बिना जमने के पानी को ठंडा करना "सबकूलिंग" के रूप में जाना जाता है। यह बिना जल्दबाजी के किया जाना चाहिए. उदाहरण के लिए, आप बहुत शुद्ध पानी की एक बोतल फ्रीजर में रख सकते हैं और उसे सुपरकूल कर सकते हैं। लेकिन जैसे ही आप बोतल को बाहर खींचेंगे और गिलास पर अपनी उंगली थपथपाएंगे, पानी तुरंत बर्फ में बदल जाएगा।

सबसे तेजठंडे पानी का प्रभाव बिल्कुल अलग होता है। बर्फ की अवस्था (एकसमान क्रिस्टलीय जालीदार संरचना) को दरकिनार करते हुए, यह एक अराजक अनाकार ठोस में बदल जाता है जिसे "कांच जैसा पानी" कहा जाता है (कांच की संरचना के समान अणुओं की यादृच्छिक व्यवस्था के कारण इसे यह नाम दिया गया है)। "काँच जैसा पानी" प्राप्त करने के लिए, तापमान को केवल कुछ मिलीसेकंड में -137 डिग्री सेल्सियस तक कम करना होगा। पृथ्वी पर "कांच जैसा पानी" केवल प्रयोगशालाओं की दीवारों के भीतर ही पाया जा सकता है, लेकिन ब्रह्मांड में पानी का यह रूप सबसे आम है - जिससे धूमकेतु बनते हैं।

नमक की मात्रा अधिक होने के कारण समुद्र का पानीनियमित रूप से बिना ठंड के 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे ठंडा किया जाता है। मछली का खून, एक नियम के रूप में, -0.5 डिग्री सेल्सियस पर कहीं जम जाता है, इसलिए समुद्री जीवविज्ञानी लंबे समय से इस सवाल से भ्रमित हैं: मछली ध्रुवीय समुद्र में जीवित रहने का प्रबंधन कैसे करती है? यह पता चला है कि अंटार्कटिक जैसी प्रजातियाँ बर्फ़ मछलीऔर हेरिंग, अग्न्याशय में प्रोटीन का उत्पादन करते हैं जो उनके रक्त द्वारा अवशोषित होते हैं। यह प्रोटीन है जो बर्फ के क्रिस्टलीकरण नाभिक (लगभग कार रेडिएटर में एंटीफ्ीज़ की तरह) के गठन को रोकता है।

जल की विशेषताओं के बारे में जानना कम तामपान, आपको यह जानकर आश्चर्य नहीं होगा कि इसका क्वथनांक (यहां तक ​​कि पर भी) सामान्य दबाव) जरूरी नहीं कि 100 डिग्री सेल्सियस हो। यह बहुत अधिक हो सकता है. सच है, यहां भी, तरल को धीरे-धीरे गर्म किया जाना चाहिए, और बर्तन में एक भी खरोंच के बिना। यह खरोंचों में है कि बहुत ही वायु गुहाएं समाहित हैं, जिनके पास पहले बुलबुले बनते हैं।

उबलना तब शुरू होता है जब जलवाष्प के बुलबुले फैलते हैं और पानी की सतह से टूटने लगते हैं। ऐसा होने के लिए, तापमान इतना अधिक होना चाहिए - इतना कि वाष्प के बुलबुले द्वारा बनाया गया दबाव वायुमंडलीय दबाव से अधिक हो जाए। सामान्य परिस्थितियों में, यह 100 डिग्री सेल्सियस है, लेकिन अगर पानी में कोई जगह नहीं है जहां बुलबुले बन सकते हैं, तो जीवन के लिए टूटने वाले बुलबुले की सतह के तनाव को दूर करने के लिए अधिक गर्मी की आवश्यकता होती है। (उसी कारण से फुलाना गुब्बाराअंत की तुलना में आरंभ में कठिन।

वैसे, इससे यह पता चलता है कि यदि आप एक कप उबलती हुई कॉफी को हटाते हैं तो उसमें विस्फोट हो सकता है और चारों ओर सब कुछ बिखर सकता है माइक्रोवेव ओवनया इसे चम्मच से हिलाएं. इस हलचल के कारण एक श्रृंखलाबद्ध प्रतिक्रिया होगी, जिससे कॉफी में मौजूद सारा पानी तेजी से वाष्पित हो जाएगा।

और अंत में, पानी की एक आखिरी विचित्रता: गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। चौथी शताब्दी ईसा पूर्व में अरस्तू ने सबसे पहले इस पर ध्यान दिया था। हालाँकि, वैज्ञानिक दुनिया ने 1963 तक उनकी सत्यता को नहीं पहचाना - एरास्टो मपेम्बा नामक तंजानियाई स्कूली छात्र की दृढ़ता के लिए धन्यवाद। छोटे लड़के ने शब्दों की पुष्टि की प्राचीन यूनान, यह प्रदर्शित करते हुए कि मीठे दूध का फार्मूला पहले गर्म करने पर अधिक तेजी से आइसक्रीम में बदल जाएगा। लेकिन इसका रहस्य क्या है ये हम आज भी नहीं जानते.

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