पानी के बारे में आप क्या नहीं जानते। कौन सा पानी तेजी से जमता है: गर्म या ठंडा? यह किस पर निर्भर करता है?
कई शोधकर्ताओं ने इस बारे में अपने संस्करण सामने रखे हैं और रख रहे हैं कि ऐसा क्यों है गर्म पानीठंड की तुलना में तेजी से जम जाता है। यह एक विरोधाभास जैसा प्रतीत होगा - आख़िरकार, जमने के लिए, गर्म पानी को पहले ठंडा करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, तथ्य एक तथ्य ही है, और वैज्ञानिक इसे अलग-अलग तरीकों से समझाते हैं।
प्रमुख संस्करण
फिलहाल, ऐसे कई संस्करण हैं जो इस तथ्य को समझाते हैं:
- क्योंकि गर्म पानी तेजी से वाष्पित हो जाता है, इसकी मात्रा कम हो जाती है। और एक ही तापमान पर कम मात्रा में पानी का जमना तेजी से होता है।
- रेफ्रिजरेटर के फ्रीजर डिब्बे में एक स्नो लाइनर है। गर्म पानी वाला एक कंटेनर नीचे की बर्फ को पिघला देता है। इससे फ्रीजर के साथ थर्मल संपर्क में सुधार होता है।
- गर्म पानी के विपरीत, ठंडे पानी का जमना शीर्ष पर शुरू होता है। इसी समय, संवहन और ऊष्मा विकिरण, और, परिणामस्वरूप, ऊष्मा हानि बिगड़ जाती है।
- ठंडे पानी में क्रिस्टलीकरण केंद्र होते हैं - इसमें घुले हुए पदार्थ। यदि पानी में उनकी सामग्री कम है, तो आइसिंग करना मुश्किल है, हालांकि एक ही समय में, सुपरकूलिंग संभव है - जब उप-शून्य तापमान पर यह तरल अवस्था में होता है।
हालाँकि निष्पक्षता में हम कह सकते हैं कि यह प्रभाव हमेशा नहीं देखा जाता है। अक्सर, ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है।
पानी किस तापमान पर जमता है
आखिर पानी जम क्यों जाता है? इसमें एक निश्चित मात्रा में खनिज या कार्बनिक कण होते हैं। उदाहरण के लिए, ये रेत, धूल या मिट्टी के बहुत छोटे कण हो सकते हैं। जैसे ही हवा का तापमान गिरता है, ये कण केंद्र होते हैं जिनके चारों ओर बर्फ के क्रिस्टल बनते हैं।
क्रिस्टलीकरण नाभिक की भूमिका पानी वाले कंटेनर में हवा के बुलबुले और दरारें भी निभा सकती हैं। पानी को बर्फ में बदलने की प्रक्रिया की गति काफी हद तक ऐसे केंद्रों की संख्या से प्रभावित होती है - यदि उनमें से कई हैं, तो तरल तेजी से जम जाता है। सामान्य परिस्थितियों में, सामान्य के साथ वायु - दाब, 0 डिग्री के तापमान पर पानी तरल से ठोस अवस्था में बदल जाता है।
म्पेम्बा प्रभाव का सार
एमपेम्बा प्रभाव एक विरोधाभास है, जिसका सार यह है कि कुछ परिस्थितियों में, गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है। इस घटना को अरस्तू और डेसकार्टेस ने देखा था। हालाँकि, 1963 तक तंजानिया के स्कूली छात्र एरास्टो मपेम्बा ने यह निर्धारित नहीं किया था कि गर्म आइसक्रीम को जमने में अधिक समय लगता है। छोटी अवधिठंड से भी ज्यादा. खाना पकाने का एक कार्य पूरा करते समय उन्होंने यह निष्कर्ष निकाला।
उन्हें उबले हुए दूध में चीनी घोलनी थी और उसे ठंडा करके फ्रिज में जमने के लिए रखना था। जाहिरा तौर पर, एमपेम्बा विशेष रूप से मेहनती नहीं था और उसने कार्य का पहला भाग देर से पूरा करना शुरू किया। इसलिए उन्होंने दूध के ठंडा होने का इंतजार नहीं किया और उसे गर्म ही फ्रिज में रख दिया. उन्हें बहुत आश्चर्य हुआ जब यह उनके सहपाठियों की तुलना में भी तेजी से जम गया, जो दी गई तकनीक के अनुसार काम कर रहे थे।
इस तथ्य में युवक को बहुत दिलचस्पी हुई और उसने सादे पानी के साथ प्रयोग शुरू कर दिया। 1969 में, जर्नल फिजिक्स एजुकेशन ने एमपेम्बा और दार एस सलाम विश्वविद्यालय के प्रोफेसर डेनिस ओसबोर्न के शोध के परिणाम प्रकाशित किए। उनके द्वारा वर्णित प्रभाव को एमपेम्बा नाम दिया गया। हालाँकि, आज भी इस घटना की कोई स्पष्ट व्याख्या नहीं है। सभी वैज्ञानिक इस बात से सहमत हैं कि इसमें मुख्य भूमिका ठंडे और गर्म पानी के गुणों में अंतर की है, लेकिन वास्तव में क्या है यह अज्ञात है।
सिंगापुर संस्करण
सिंगापुर के एक विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी भी इस सवाल में रुचि रखते थे कि कौन सा पानी तेजी से जमता है - गर्म या ठंडा? शी झांग के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने पानी के गुणों द्वारा इस विरोधाभास को सटीक रूप से समझाया। बाकी सब साथ में स्कूल के दिनोंपानी की संरचना ज्ञात है - एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु। ऑक्सीजन कुछ हद तक इलेक्ट्रॉनों को हाइड्रोजन से दूर खींचती है, इसलिए अणु एक निश्चित प्रकार का "चुंबक" है।
परिणामस्वरूप, पानी में कुछ अणु एक दूसरे के प्रति थोड़ा आकर्षित होते हैं और हाइड्रोजन बंधन द्वारा एकजुट होते हैं। इसकी ताकत सहसंयोजक बंधन की तुलना में कई गुना कम है। सिंगापुर के शोधकर्ताओं का मानना है कि एमपेम्बा के विरोधाभास की व्याख्या सटीक रूप से हाइड्रोजन बांड में निहित है। यदि पानी के अणुओं को एक साथ बहुत कसकर रखा जाता है, तो अणुओं के बीच इतनी मजबूत बातचीत अणु के बीच में सहसंयोजक बंधन को ख़राब कर सकती है।
लेकिन जब पानी को गर्म किया जाता है, तो बंधे हुए अणु एक-दूसरे से थोड़ा दूर चले जाते हैं। परिणामस्वरूप, अणुओं के बीच में सहसंयोजक बंधनों में शिथिलता आती है, जिससे अतिरिक्त ऊर्जा निकलती है और निम्न ऊर्जा स्तर पर संक्रमण होता है। इससे यह तथ्य सामने आता है कि गर्म पानी तेजी से ठंडा होने लगता है। कम से कम, सिंगापुर के वैज्ञानिकों द्वारा की गई सैद्धांतिक गणना तो यही दर्शाती है।
तुरंत जमा देने वाला पानी - 5 अविश्वसनीय तरकीबें: वीडियो
ऐसा प्रतीत होता है कि अच्छे पुराने फ़ॉर्मूले H2O में कोई रहस्य नहीं है। लेकिन वास्तव में, पानी - जीवन का स्रोत और दुनिया में सबसे प्रसिद्ध तरल - कई रहस्यों से भरा हुआ है जिन्हें कभी-कभी वैज्ञानिक भी सुलझाने में असमर्थ होते हैं।
यहां 5 सबसे अधिक हैं रोचक तथ्यपानी के बारे में:
1. गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है
आइए पानी के दो कंटेनर लें: एक में गर्म पानी और दूसरे में ठंडा पानी डालें और उन्हें फ्रीजर में रख दें। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाएगा, हालांकि तार्किक रूप से, ठंडे पानी को पहले बर्फ में बदलना चाहिए था: आखिरकार, गर्म पानी को पहले ठंडे तापमान तक ठंडा करना होगा, और फिर बर्फ में बदलना होगा, जबकि ठंडे पानी को ठंडा करने की आवश्यकता नहीं है। ऐसा क्यों हो रहा है?
1963 में, तंजानिया में एक हाई स्कूल के छात्र, एरास्टो बी. मपेम्बा, एक आइसक्रीम मिश्रण को जमा रहे थे और उन्होंने देखा कि ठंडे मिश्रण की तुलना में गर्म मिश्रण फ्रीजर में तेजी से जम गया। जब युवक ने अपनी खोज अपने भौतिकी शिक्षक के साथ साझा की, तो वह केवल उस पर हँसे। सौभाग्य से, छात्र लगातार दृढ़ रहा और उसने शिक्षक को एक प्रयोग करने के लिए मना लिया, जिससे उसकी खोज की पुष्टि हुई: कुछ शर्तों के तहत, गर्म पानी वास्तव में ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है।
अब ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के तेजी से जमने की इस घटना को "एमपेम्बा प्रभाव" कहा जाता है। सच है, उनसे बहुत पहले अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने पानी की इस अनूठी संपत्ति पर ध्यान दिया था।
वैज्ञानिक अभी भी इस घटना की प्रकृति को पूरी तरह से नहीं समझते हैं, इसे या तो सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ निर्माण, संवहन में अंतर या गर्म और ठंडे पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव से समझाते हैं।
"गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है" विषय पर X.RU का नोट।
चूंकि शीतलन के मुद्दे हमारे करीब हैं, प्रशीतन विशेषज्ञ, हम खुद को इस समस्या के सार में थोड़ा गहराई से उतरने और ऐसी रहस्यमय घटना की प्रकृति के बारे में दो राय देने की अनुमति देंगे।
1. वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एक वैज्ञानिक ने अरस्तू के समय से ज्ञात एक रहस्यमय घटना के लिए एक स्पष्टीकरण प्रस्तावित किया है: गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से क्यों जमता है।
एमपेम्बा प्रभाव नामक घटना का व्यवहार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, विशेषज्ञ मोटर चालकों को सर्दियों में वॉशर जलाशय में गर्म नहीं बल्कि ठंडा पानी डालने की सलाह देते हैं। लेकिन इस घटना का मूल कारण लंबे समय तक अज्ञात रहा।
यूरेक्लार्ट की रिपोर्ट के अनुसार, वाशिंगटन विश्वविद्यालय के डॉ. जोनाथन काट्ज़ ने इस घटना का अध्ययन किया और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि पानी में घुले पदार्थ, जो गर्म होने पर अवक्षेपित होते हैं, एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
के तहत भंग पदार्थ डॉ.काट्ज़ कैल्शियम और मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट को संदर्भित करता है, जो कठोर पानी में पाए जाते हैं। जब पानी गर्म किया जाता है, तो ये पदार्थ अवक्षेपित हो जाते हैं, जिससे केतली की दीवारों पर परत बन जाती है। जिस पानी को कभी गर्म नहीं किया गया हो उसमें ये अशुद्धियाँ होती हैं। जैसे-जैसे यह जमता है और बर्फ के क्रिस्टल बनते हैं, पानी में अशुद्धियों की सांद्रता 50 गुना बढ़ जाती है। इसके कारण जल का हिमांक कम हो जाता है। डॉ. काट्ज़ बताते हैं, "और अब पानी को जमने के लिए और ठंडा करना होगा।"
एक दूसरा कारण है जो बिना गर्म किये पानी को जमने से रोकता है। पानी के हिमांक को कम करने से ठोस और तरल चरणों के बीच तापमान का अंतर कम हो जाता है। डॉ. काट्ज़ टिप्पणी करते हैं, "चूंकि पानी जिस दर से गर्मी खोता है वह इस तापमान अंतर पर निर्भर करता है, जिस पानी को गर्म नहीं किया गया है वह कम ठंडा होता है।"
वैज्ञानिक के अनुसार उनके सिद्धांत का परीक्षण प्रायोगिक तौर पर किया जा सकता है, क्योंकि कठोर जल के लिए एमपेम्बा प्रभाव अधिक ध्यान देने योग्य हो जाता है।
2. ऑक्सीजन और हाइड्रोजन और ठंड से बर्फ बनती है। पहली नज़र में यह पारदर्शी पदार्थ बहुत साधारण लगता है। दरअसल, बर्फ कई रहस्यों से भरी हुई है। अफ्रीकी एरास्टो म्पेम्बा द्वारा बनाई गई बर्फ ने प्रसिद्धि के बारे में नहीं सोचा था। दिन गरम थे. वह चाहता था फल बर्फ. उसने जूस का डिब्बा उठाया और फ्रीजर में रख दिया. उन्होंने ऐसा एक से अधिक बार किया और इसलिए देखा कि यदि आप रस को पहली बार धूप में रखते हैं तो वह विशेष रूप से जल्दी जम जाता है - यह वास्तव में उसे गर्म कर देता है! यह अजीब है, तंजानियाई स्कूली छात्र ने सोचा, जिसने सांसारिक ज्ञान के विपरीत कार्य किया। क्या यह सचमुच सच है कि तरल को तेजी से बर्फ में बदलने के लिए, इसे पहले गर्म करना होगा? युवक इतना आश्चर्यचकित हुआ कि उसने अपना अनुमान शिक्षक से साझा किया। उन्होंने प्रेस में इस जिज्ञासा की सूचना दी।
यह कहानी पिछली सदी के साठ के दशक की है। अब "मपेम्बा प्रभाव" वैज्ञानिकों को अच्छी तरह से ज्ञात है। लेकिन लंबे समय तक यह साधारण सी लगने वाली घटना रहस्य बनी रही। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में जल्दी क्यों जम जाता है?
1996 तक भौतिक विज्ञानी डेविड ऑरबैक ने कोई समाधान नहीं खोजा था। इस सवाल का जवाब देने के लिए उन्होंने पूरे वर्षएक प्रयोग किया: उन्होंने एक गिलास में पानी गर्म किया और उसे फिर से ठंडा किया। तो उसे क्या पता चला? गर्म करने पर पानी में घुले हवा के बुलबुले वाष्पित हो जाते हैं। गैस रहित पानी बर्तन की दीवारों पर अधिक आसानी से जम जाता है। "बेशक, उच्च वायु सामग्री वाला पानी भी जम जाएगा," ऑरबैक कहते हैं, "लेकिन शून्य डिग्री सेल्सियस पर नहीं, बल्कि केवल शून्य से चार से छह डिग्री नीचे।" निःसंदेह, आपको अभी और इंतजार करना होगा। अतः गर्म पानी ठंडे पानी से पहले जम जाता है, यह एक वैज्ञानिक तथ्य है।
शायद ही कोई ऐसा पदार्थ हो जो बर्फ जितनी आसानी से हमारी आंखों के सामने आता हो। इसमें केवल पानी के अणु होते हैं - यानी, प्राथमिक अणु जिनमें दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। हालाँकि, बर्फ शायद ब्रह्मांड में सबसे रहस्यमय पदार्थ है। वैज्ञानिक अभी तक इसके कुछ गुणों की व्याख्या नहीं कर पाये हैं।
2. सुपरकूलिंग और "तत्काल" ठंड
हर कोई जानता है कि 0°C तक ठंडा होने पर पानी हमेशा बर्फ में बदल जाता है... कुछ मामलों को छोड़कर! उदाहरण के लिए, ऐसा मामला "सुपरकूलिंग" है, जो बहुत की संपत्ति है साफ पानीशून्य से नीचे तक ठंडा होने पर भी तरल बना रहता है। यह घटना इस तथ्य के कारण संभव हो पाती है पर्यावरणइसमें क्रिस्टलीकरण के केंद्र या नाभिक नहीं होते हैं जो बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण को गति प्रदान कर सकें। और इसलिए पानी शून्य डिग्री सेल्सियस से नीचे ठंडा होने पर भी तरल रूप में रहता है। क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया को ट्रिगर किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, गैस के बुलबुले, अशुद्धियाँ (प्रदूषक), या कंटेनर की असमान सतह द्वारा। इनके बिना जल तरल अवस्था में ही रहेगा। जब क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया शुरू होती है, तो आप देख सकते हैं कि अति-ठंडा पानी तुरंत बर्फ में बदल जाता है।
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टिप्पणी।अत्यधिक गरम किया हुआ पानी अपने क्वथनांक से ऊपर गर्म करने पर भी तरल बना रहता है।
3. "ग्लास" पानी
जल्दी और बिना किसी हिचकिचाहट के बताएं कि कितना है विभिन्न स्थितियाँक्या पानी के पास है?
यदि आपने तीन (ठोस, तरल, गैस) का उत्तर दिया है, तो आप गलत हैं। वैज्ञानिक तरल पानी की कम से कम 5 विभिन्न अवस्थाओं और बर्फ की 14 विभिन्न अवस्थाओं की पहचान करते हैं।
अत्यधिक ठंडे पानी के बारे में बातचीत याद है? तो, चाहे आप कुछ भी करें, -38 डिग्री सेल्सियस पर सबसे शुद्ध अति-ठंडा पानी भी अचानक बर्फ में बदल जाता है। आगे गिरावट से क्या होता है?
तापमान? -120 डिग्री सेल्सियस पर पानी में कुछ अजीब होने लगता है: यह गुड़ की तरह अति चिपचिपा या चिपचिपा हो जाता है, और -135 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर यह "ग्लासी" या "कांचदार" पानी में बदल जाता है - एक ठोस पदार्थ जिसमें क्रिस्टलीय संरचना का अभाव होता है .
4. पानी की मात्रा गुण
आणविक स्तर पर तो पानी और भी आश्चर्यजनक है। 1995 में, वैज्ञानिकों द्वारा किए गए एक न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोग से एक अप्रत्याशित परिणाम मिला: भौतिकविदों ने पाया कि पानी के अणुओं पर लक्षित न्यूट्रॉन अपेक्षा से 25% कम हाइड्रोजन प्रोटॉन को "देखते" हैं।
यह पता चला कि एक एटोसेकंड (10 -18 सेकंड) की गति से एक असामान्य क्वांटम प्रभाव होता है, और पानी का रासायनिक सूत्र, सामान्य - एच 2 ओ के बजाय, एच 1.5 ओ बन जाता है!
5. क्या पानी में स्मृति होती है?
पारंपरिक चिकित्सा का एक विकल्प, होम्योपैथी कहता है कि किसी दवा का पतला घोल शरीर पर उपचारात्मक प्रभाव डाल सकता है, भले ही पतला करने वाला कारक इतना बढ़िया हो कि घोल में पानी के अणुओं के अलावा कुछ भी न बचे। होम्योपैथी के समर्थक इस विरोधाभास को "जल स्मृति" नामक अवधारणा के साथ समझाते हैं, जिसके अनुसार आणविक स्तर पर पानी में एक बार घुलने के बाद पदार्थ की "स्मृति" होती है और एक बार भी घुलने के बाद मूल एकाग्रता के समाधान के गुणों को बरकरार रखता है। इसमें घटक का अणु रहता है।
होम्योपैथी के सिद्धांतों की आलोचना करने वाले क्वीन्स यूनिवर्सिटी ऑफ़ बेलफ़ास्ट के प्रोफेसर मेडेलीन एनिस के नेतृत्व में वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह ने इस अवधारणा को हमेशा के लिए नकारने के लिए 2002 में एक प्रयोग किया, जिसके बाद वैज्ञानिकों ने कहा कि परिणाम विपरीत था "जल स्मृति" प्रभाव की वास्तविकता को साबित करने में सक्षम थे, हालांकि, स्वतंत्र विशेषज्ञों की देखरेख में किए गए प्रयोगों से कोई परिणाम नहीं निकला। "जल स्मृति" घटना के अस्तित्व के बारे में बहस जारी है।
पानी में कई अन्य असामान्य गुण हैं जिनके बारे में हमने इस लेख में बात नहीं की है।
साहित्य।
1. पानी के बारे में 5 सचमुच अजीब बातें / http://www.neatorama.com।
2. पानी का रहस्य: अरस्तू-मपेम्बा प्रभाव का सिद्धांत बनाया गया / http://www.o8ode.ru।
3. नेपोमनीशची एन.एन. निर्जीव प्रकृति का रहस्य. ब्रह्माण्ड का सबसे रहस्यमय पदार्थ / http://www.bibliotekar.ru.
स्कूल में मेरा पसंदीदा विषयों में से एक रसायन विज्ञान था। एक बार एक रसायन विज्ञान शिक्षक ने हमें एक बहुत ही अजीब और कठिन काम दिया। उन्होंने हमें उन प्रश्नों की एक सूची दी जिनका हमें रसायन विज्ञान के संदर्भ में उत्तर देना था। इस कार्य के लिए हमें कई दिन दिए गए और पुस्तकालयों और सूचना के अन्य उपलब्ध स्रोतों का उपयोग करने की अनुमति दी गई। इनमें से एक प्रश्न पानी के हिमांक से संबंधित था। मुझे ठीक से याद नहीं है कि प्रश्न कैसा लग रहा था, लेकिन यह इस तथ्य के बारे में था कि यदि आप एक ही आकार की दो लकड़ी की बाल्टियाँ लेते हैं, जिनमें से एक गर्म पानी, दूसरा ठंडा वाला (बिल्कुल निर्दिष्ट तापमान के साथ), और उन्हें एक निश्चित तापमान वाले वातावरण में रखें, कौन सा तेजी से जम जाएगा? बेशक, जवाब तुरंत ही सुझाया गया - एक बाल्टी ठंडा पानी, लेकिन हमने सोचा कि यह बहुत आसान है। लेकिन यह पूर्ण उत्तर देने के लिए पर्याप्त नहीं था; हमें इसे रासायनिक दृष्टिकोण से सिद्ध करने की आवश्यकता थी। अपनी तमाम सोच और शोध के बावजूद मैं किसी तार्किक निष्कर्ष पर नहीं पहुंच सका। मैंने उस दिन इस पाठ को छोड़ने का भी निर्णय लिया, इसलिए मैं इस पहेली का हल कभी नहीं सीख सका।
साल बीतते गए, और मैंने पानी के क्वथनांक और हिमांक के बारे में रोजमर्रा के कई मिथक सीखे, और एक मिथक में कहा गया: "गर्म पानी तेजी से जमता है।" मैंने कई वेबसाइटें देखीं, लेकिन जानकारी बहुत विरोधाभासी थी। और ये केवल राय थीं, वैज्ञानिक दृष्टिकोण से निराधार। और मैंने अपना स्वयं का प्रयोग करने का निर्णय लिया। चूँकि मुझे लकड़ी की बाल्टियाँ नहीं मिलीं, इसलिए मैंने फ़्रीज़र, स्टोव, थोड़ा पानी और एक डिजिटल थर्मामीटर का उपयोग किया। मैं आपको अपने अनुभव के परिणामों के बारे में थोड़ी देर बाद बताऊंगा। सबसे पहले, मैं आपके साथ पानी के बारे में कुछ दिलचस्प तर्क साझा करूँगा:
गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। अधिकांश विशेषज्ञों का कहना है कि ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से जम जाएगा। लेकिन एक अजीब घटना (तथाकथित मेम्बा प्रभाव), अज्ञात कारणों से, विपरीत साबित होती है: गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है। कई व्याख्याओं में से एक वाष्पीकरण की प्रक्रिया है: यदि बहुत गर्म पानी को ठंडे वातावरण में रखा जाए, तो पानी वाष्पित होना शुरू हो जाएगा (पानी की शेष मात्रा तेजी से जम जाएगी)। और रसायन विज्ञान के नियमों के अनुसार, यह बिल्कुल भी मिथक नहीं है, और सबसे अधिक संभावना है कि शिक्षक हमसे यही सुनना चाहते थे।
उबला हुआ पानी नल के पानी की तुलना में तेजी से जमता है। पिछले स्पष्टीकरण के बावजूद, कुछ विशेषज्ञों का तर्क है कि कमरे के तापमान तक ठंडा किया गया उबला हुआ पानी तेजी से जम जाना चाहिए क्योंकि उबालने से ऑक्सीजन की मात्रा कम हो जाती है।
ठंडा पानी गर्म पानी की तुलना में तेजी से उबलता है। यदि गर्म पानी तेजी से जमता है, तो शायद ठंडा पानी तेजी से उबलता है! यह सामान्य ज्ञान के विपरीत है और वैज्ञानिकों का कहना है कि ऐसा हो ही नहीं सकता। गर्म नल का पानी वास्तव में ठंडे पानी की तुलना में तेजी से उबलना चाहिए। लेकिन उबालने के लिए गर्म पानी का उपयोग करने से ऊर्जा की बचत नहीं होती है। आप कम गैस या प्रकाश का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन वॉटर हीटर ठंडे पानी को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की समान मात्रा का उपयोग करेगा। (सौर ऊर्जा के साथ स्थिति थोड़ी अलग है)। वॉटर हीटर द्वारा पानी गर्म करने के परिणामस्वरूप तलछट दिखाई दे सकती है, इसलिए पानी को गर्म होने में अधिक समय लगेगा।
अगर आप पानी में नमक डालेंगे तो पानी तेजी से उबलेगा। नमक क्वथनांक को बढ़ाता है (और तदनुसार हिमांक को कम करता है - यही कारण है कि कुछ गृहिणियाँ अपनी आइसक्रीम में थोड़ा सा सेंधा नमक मिलाती हैं)। लेकिन हम अंदर हैं इस मामले मेंमुझे एक और प्रश्न में दिलचस्पी है: पानी को उबलने में कितना समय लगेगा और क्या इस मामले में क्वथनांक 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर बढ़ सकता है)। कुकबुक में जो कहा गया है उसके बावजूद, वैज्ञानिकों का कहना है कि उबलते पानी में हम जो नमक डालते हैं वह उबलने के समय या तापमान को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त नहीं है।
लेकिन यहाँ मुझे क्या मिला:
ठंडा पानी: मैंने शुद्ध पानी के तीन 100 मिलीलीटर ग्लास का उपयोग किया: एक गिलास कमरे के तापमान (72°F/22°C) के साथ, एक गर्म पानी (115°F/46°C) के साथ, और एक उबला हुआ पानी (212) के साथ। °F/100°C). मैंने तीनों गिलासों को -18°C पर फ़्रीज़र में रख दिया। और चूँकि मुझे पता था कि पानी तुरंत बर्फ में नहीं बदलेगा, इसलिए मैंने "लकड़ी के फ्लोट" का उपयोग करके ठंड की डिग्री निर्धारित की। जब गिलास के बीच में रखी छड़ी आधार को नहीं छूती थी, तो मैंने माना कि पानी जम गया है। मैं हर पाँच मिनट में चश्मा जाँचता था। और मेरे परिणाम क्या हैं? पहले गिलास में पानी 50 मिनट के बाद जम गया। 80 मिनट बाद गर्म पानी जम गया. उबला हुआ - 95 मिनिट बाद. मेरे निष्कर्ष: फ़्रीज़र की स्थितियों और मेरे द्वारा उपयोग किए गए पानी को देखते हुए, मैं मेम्बा प्रभाव को पुन: उत्पन्न करने में असमर्थ था।
मैंने यह प्रयोग पहले उबले हुए पानी के साथ भी किया जो कमरे के तापमान तक ठंडा हो गया था। यह 60 मिनट के भीतर जम गया - फिर भी जमने में ठंडे पानी की तुलना में अधिक समय लगा।
उबला हुआ पानी: मैंने कमरे के तापमान पर एक लीटर पानी लिया और आग पर रख दिया। 6 मिनिट में यह उबल गया. फिर मैंने इसे वापस कमरे के तापमान पर ठंडा किया और गर्म होने पर इसमें डाल दिया। उसी आग से 4 घंटे 30 मिनट में गर्म पानी उबल गया। निष्कर्ष: जैसा कि अपेक्षित था, गर्म पानी बहुत तेजी से उबलता है।
उबला हुआ पानी (नमक के साथ): मैंने प्रति 1 लीटर पानी में 2 बड़े चम्मच टेबल नमक मिलाया। यह 6 मिनट 33 सेकंड में उबल गया और जैसा कि थर्मामीटर ने दिखाया, यह 102 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक पहुंच गया। निस्संदेह, नमक क्वथनांक को प्रभावित करता है, लेकिन ज्यादा नहीं। निष्कर्ष: पानी में नमक तापमान और उबलने के समय को बहुत अधिक प्रभावित नहीं करता है। मैं ईमानदारी से स्वीकार करता हूं कि मेरी रसोई को शायद ही प्रयोगशाला कहा जा सकता है, और शायद मेरे निष्कर्ष वास्तविकता के विपरीत हैं। मेरा फ़्रीज़र भोजन को समान रूप से नहीं जमा सकता है। मेरे कांच के गिलासों का आकार अनियमित हो सकता है, आदि। लेकिन इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रयोगशाला में क्या होता है, जब रसोई में पानी जमने या उबलने की बात आती है, तो सबसे महत्वपूर्ण बात सामान्य ज्ञान है।
के साथ जोड़ो रोचक तथ्यपानी के बारे में, पानी के बारे में सब कुछ
जैसा कि फोरम forum.ixbt.com पर सुझाया गया है, इस प्रभाव (ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के तेजी से जमने का प्रभाव) को "अरस्तू-मपेम्बा प्रभाव" कहा जाता है।
वे। उबला हुआ पानी (ठंडा) "कच्चे" की तुलना में अधिक तेजी से जमता है
पानी- रासायनिक दृष्टि से एक साधारण पदार्थ, तथापि, इसमें कई असामान्य गुण हैं जो वैज्ञानिकों को आश्चर्यचकित करना कभी नहीं छोड़ते। नीचे कुछ तथ्य दिए गए हैं जिनके बारे में बहुत कम लोग जानते हैं।
1. कौन सा पानी तेजी से जमता है - ठंडा या गर्म?
आइए पानी के दो कंटेनर लें: एक में गर्म पानी और दूसरे में ठंडा पानी डालें और उन्हें फ्रीजर में रख दें। गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाएगा, हालांकि तार्किक रूप से, ठंडे पानी को पहले बर्फ में बदलना चाहिए था: आखिरकार, गर्म पानी को पहले ठंडे तापमान तक ठंडा करना होगा, और फिर बर्फ में बदलना होगा, जबकि ठंडे पानी को ठंडा करने की आवश्यकता नहीं है। ऐसा क्यों हो रहा है?
1963 में, एरास्टो बी. मपेम्बा नाम के एक तंजानियाई छात्र ने आइसक्रीम मिश्रण को जमाते समय देखा कि ठंडे मिश्रण की तुलना में गर्म मिश्रण फ्रीजर में तेजी से जम गया। जब युवक ने अपनी खोज अपने भौतिकी शिक्षक के साथ साझा की, तो वह केवल उस पर हँसे। सौभाग्य से, छात्र लगातार दृढ़ रहा और उसने शिक्षक को एक प्रयोग करने के लिए मना लिया, जिससे उसकी खोज की पुष्टि हुई: कुछ शर्तों के तहत, गर्म पानी वास्तव में ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जम जाता है।
अब ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी के तेजी से जमने की इस घटना को "कहा जाता है" म्पेम्बा प्रभाव" सच है, उनसे बहुत पहले अरस्तू, फ्रांसिस बेकन और रेने डेसकार्टेस ने पानी की इस अनूठी संपत्ति पर ध्यान दिया था।
वैज्ञानिक अभी भी इस घटना की प्रकृति को पूरी तरह से नहीं समझते हैं, इसे या तो सुपरकूलिंग, वाष्पीकरण, बर्फ निर्माण, संवहन में अंतर या गर्म और ठंडे पानी पर तरलीकृत गैसों के प्रभाव से समझाते हैं।
2. यह तुरंत जम सकता है
हर कोई जानता है कि पानी 0°C तक ठंडा होने पर हमेशा बर्फ में बदल जाता है... कुछ अपवादों के साथ! ऐसे मामले का एक उदाहरण सुपरकूलिंग है, जो बहुत शुद्ध पानी का गुण है कि वह शून्य से नीचे तक ठंडा होने पर भी तरल बना रहता है। यह घटना इस तथ्य से संभव हुई है कि पर्यावरण में क्रिस्टलीकरण के केंद्र या नाभिक नहीं होते हैं जो बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण को गति दे सकते हैं। और इसलिए पानी शून्य डिग्री सेल्सियस से नीचे ठंडा होने पर भी तरल रूप में रहता है।
क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाउदाहरण के लिए, गैस के बुलबुले, अशुद्धियाँ (प्रदूषक), या कंटेनर की असमान सतह के कारण हो सकता है। इनके बिना जल तरल अवस्था में ही रहेगा। जब क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया शुरू होती है, तो आप देख सकते हैं कि अति-ठंडा पानी तुरंत बर्फ में बदल जाता है।
ध्यान दें कि "अति गरम" पानी अपने क्वथनांक से ऊपर गर्म करने पर भी तरल बना रहता है।
3. जल की 19 अवस्थाएँ
बिना किसी हिचकिचाहट के बताएं कि पानी की कितनी विभिन्न अवस्थाएँ हैं? यदि आपने तीन उत्तर दिए: ठोस, तरल, गैस, तो आप गलत थे। वैज्ञानिक तरल रूप में पानी की कम से कम 5 विभिन्न अवस्थाओं और जमे हुए रूप में 14 अवस्थाओं में अंतर करते हैं।
अत्यधिक ठंडे पानी के बारे में बातचीत याद है? तो, चाहे आप कुछ भी करें, -38 डिग्री सेल्सियस पर सबसे शुद्ध अति-ठंडा पानी भी अचानक बर्फ में बदल जाएगा। तापमान और गिरने पर क्या होगा? -120 डिग्री सेल्सियस पर पानी में कुछ अजीब होने लगता है: यह गुड़ की तरह अति चिपचिपा या चिपचिपा हो जाता है, और -135 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर यह "ग्लासी" या "कांचदार" पानी में बदल जाता है - एक ठोस पदार्थ जिसमें क्रिस्टलीय संरचना का अभाव होता है .
4. पानी भौतिकविदों को आश्चर्यचकित करता है
आणविक स्तर पर तो पानी और भी आश्चर्यजनक है। 1995 में, वैज्ञानिकों द्वारा किए गए एक न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोग से एक अप्रत्याशित परिणाम मिला: भौतिकविदों ने पाया कि पानी के अणुओं पर लक्षित न्यूट्रॉन अपेक्षा से 25% कम हाइड्रोजन प्रोटॉन को "देखते" हैं।
यह पता चला कि एक एटोसेकंड (10 -18 सेकंड) की गति से एक असामान्य क्वांटम प्रभाव होता है, और इसके बजाय पानी का रासायनिक सूत्र H2O, H1.5O हो जाता है!
5. जल स्मृति
आधिकारिक चिकित्सा का विकल्प होम्योपैथीबताता है कि किसी दवा का पतला घोल शरीर पर उपचारात्मक प्रभाव डाल सकता है, भले ही पतला करने वाला कारक इतना बढ़िया हो कि घोल में पानी के अणुओं के अलावा कुछ भी न बचे। होम्योपैथी के समर्थक इस विरोधाभास को "" नामक अवधारणा से समझाते हैं। जल स्मृति“, जिसके अनुसार आणविक स्तर पर पानी में उस पदार्थ की “स्मृति” होती है जो एक बार इसमें घुल गया था और घटक का एक भी अणु इसमें नहीं रहने के बाद मूल एकाग्रता के समाधान के गुणों को बरकरार रखता है।
होम्योपैथी के सिद्धांतों की आलोचना करने वाली क्वीन यूनिवर्सिटी ऑफ बेलफ़ास्ट के प्रोफेसर मेडेलीन एनिस के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने 2002 में इस अवधारणा को हमेशा के लिए खारिज करने के लिए एक प्रयोग किया। परिणाम विपरीत हुआ. जिसके बाद, वैज्ञानिकों ने कहा कि वे प्रभाव की वास्तविकता को साबित करने में सक्षम थे” जल स्मृति" हालाँकि, स्वतंत्र विशेषज्ञों की देखरेख में किए गए प्रयोगों से कोई नतीजा नहीं निकला। घटना के अस्तित्व के बारे में विवाद " जल स्मृति"जारी है।
पानी में कई अन्य असामान्य गुण हैं जिनके बारे में हमने इस लेख में बात नहीं की है। उदाहरण के लिए, पानी का घनत्व तापमान के आधार पर बदलता है (बर्फ का घनत्व पानी के घनत्व से कम होता है); पानी का सतही तनाव काफी अधिक होता है; तरल अवस्था में, पानी जल समूहों का एक जटिल और गतिशील रूप से बदलता नेटवर्क है, और यह समूहों का व्यवहार है जो पानी की संरचना आदि को प्रभावित करता है।
इनके बारे में और कई अन्य अप्रत्याशित विशेषताओं के बारे में पानीलेख में पढ़ा जा सकता है " जल के असामान्य गुण", लंदन विश्वविद्यालय के प्रोफेसर मार्टिन चैपलिन द्वारा लिखित।
इस लेख में हम इस सवाल पर गौर करेंगे कि ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से क्यों जमता है।
गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में बहुत तेजी से जमता है! पानी का यह अद्भुत गुण, जिसके लिए वैज्ञानिक अभी भी सटीक स्पष्टीकरण नहीं पा सके हैं, प्राचीन काल से ज्ञात है। उदाहरण के लिए, अरस्तू में भी शीतकालीन मछली पकड़ने का वर्णन है: मछुआरों ने बर्फ में छेद में मछली पकड़ने की छड़ें डालीं, और ताकि वे तेजी से जम जाएं, उन्होंने बर्फ पर गर्म पानी डाला। इस घटना का नाम 20वीं सदी के 60 के दशक में एरास्टो मपेम्बा के नाम पर रखा गया था। आइसक्रीम बनाते समय मेनेम्बा ने एक अजीब प्रभाव देखा और स्पष्टीकरण के लिए अपने भौतिकी शिक्षक, डॉ. डेनिस ओसबोर्न के पास गए। एमपेम्बा और डॉ. ओसबोर्न ने अलग-अलग तापमान पर पानी के साथ प्रयोग किया और निष्कर्ष निकाला कि लगभग उबलता पानी कमरे के तापमान पर पानी की तुलना में बहुत तेजी से जमना शुरू कर देता है। अन्य वैज्ञानिकों ने अपने-अपने प्रयोग किए और हर बार समान परिणाम प्राप्त किए।
एक भौतिक घटना की व्याख्या
ऐसा क्यों होता है, इसका कोई आम तौर पर स्वीकृत स्पष्टीकरण नहीं है। कई शोधकर्ताओं का सुझाव है कि पूरा बिंदु तरल के सुपरकूलिंग में है, जो तब होता है जब इसका तापमान हिमांक बिंदु से नीचे चला जाता है। दूसरे शब्दों में, यदि पानी 0°C से नीचे के तापमान पर जमता है, तो सुपरकूल्ड पानी का तापमान, उदाहरण के लिए, -2°C हो सकता है और फिर भी बर्फ में बदले बिना तरल बना रह सकता है। जब हम ठंडे पानी को जमने की कोशिश करते हैं, तो संभावना है कि यह पहले अतिशीतल हो जाएगा और कुछ समय बाद ही कठोर हो जाएगा। अन्य प्रक्रियाएँ गर्म पानी में होती हैं। इसका बर्फ में तेजी से परिवर्तन संवहन से जुड़ा है।
कंवेक्शन- यह एक भौतिक घटना है जिसमें तरल की गर्म निचली परतें ऊपर उठती हैं, और ऊपरी, ठंडी परतें गिरती हैं।
