फैल रहा है या सिकुड़ रहा है? इसका उत्तर यह है: सर्दियों के आगमन के साथ, पानी अपने विस्तार की प्रक्रिया शुरू कर देता है। ये क्यों हो रहा है? यह संपत्ति पानी को अन्य सभी तरल पदार्थों और गैसों की सूची से अलग करती है, जो इसके विपरीत, ठंडा होने पर संकुचित हो जाती हैं। इस असामान्य द्रव के इस व्यवहार का कारण क्या है?

भौतिकी ग्रेड 3: पानी जमने पर फैलता है या सिकुड़ता है?

अधिकांश पदार्थ और पदार्थ गर्म करने पर फैलते हैं और ठंडा करने पर सिकुड़ते हैं। गैसें इस प्रभाव को अधिक स्पष्ट रूप से दिखाती हैं, लेकिन विभिन्न तरल पदार्थ और ठोस धातु समान गुण प्रदर्शित करते हैं।

गैस के विस्तार और संकुचन के सबसे हड़ताली उदाहरणों में से एक गुब्बारे में हवा है। जब हम निकालते हैं गुब्बारामाइनस मौसम में बाहर, गेंद तुरंत आकार में घट जाती है। यदि हम गेंद को गर्म कमरे में लाते हैं, तो यह तुरंत बढ़ जाती है। लेकिन अगर हम नहाने के पानी में गुब्बारा लाएंगे तो वह फट जाएगा।

जल के अणुओं को अधिक स्थान की आवश्यकता होती है

विभिन्न पदार्थों के विस्तार और संकुचन की ये प्रक्रियाएँ होने का कारण अणु हैं। वे जो अधिक ऊर्जा प्राप्त करते हैं (यह गर्म कमरे में होता है) ठंडे कमरे में अणुओं की तुलना में बहुत तेजी से आगे बढ़ते हैं। जिन कणों में अधिक ऊर्जा होती है वे अधिक सक्रिय रूप से टकराते हैं और अधिक बार, उन्हें स्थानांतरित करने के लिए अधिक स्थान की आवश्यकता होती है। अणुओं द्वारा लगाए गए दबाव को नियंत्रित करने के लिए सामग्री आकार में बढ़ने लगती है। और यह काफी जल्दी होता है। तो, पानी जमने पर फैलता है या सिकुड़ता है? ये क्यों हो रहा है?

पानी इन नियमों का पालन नहीं करता है। अगर हम पानी को चार डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करना शुरू करते हैं, तो इससे उसका आयतन कम हो जाता है। लेकिन अगर तापमान गिरता रहता है, तो पानी अचानक फैलने लगता है! पानी के घनत्व में विसंगति जैसी संपत्ति होती है। यह संपत्ति चार डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होती है।

अब जब हमने यह पता लगा लिया है कि पानी जमने पर फैलता है या सिकुड़ता है, तो आइए जानें कि पहली बार में यह विसंगति कैसे होती है। कारण उन कणों में निहित है जिनसे यह बना है। पानी का अणु दो हाइड्रोजन परमाणुओं और एक ऑक्सीजन से बना होता है। तब से पानी का फार्मूला तो सभी जानते हैं प्राथमिक स्कूल. इस अणु में परमाणु विभिन्न तरीकों से इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करते हैं। हाइड्रोजन का गुरुत्वाकर्षण का एक सकारात्मक केंद्र है, जबकि ऑक्सीजन, इसके विपरीत, एक नकारात्मक है। जब पानी के अणु आपस में टकराते हैं, तो एक अणु के हाइड्रोजन परमाणु एक बिल्कुल अलग अणु के ऑक्सीजन परमाणु में स्थानांतरित हो जाते हैं। इस घटना को हाइड्रोजन बंधन कहा जाता है।

ठंडा होने पर पानी को अधिक जगह की आवश्यकता होती है

जिस समय हाइड्रोजन बांड के निर्माण की प्रक्रिया शुरू होती है, उस समय पानी में ऐसे स्थान दिखाई देने लगते हैं जहां अणु उसी क्रम में होते हैं जैसे कि बर्फ के क्रिस्टल में। इन रिक्त स्थानों को समूह कहते हैं। वे पानी के ठोस क्रिस्टल की तरह टिकाऊ नहीं होते हैं। तापमान बढ़ने पर ये नष्ट हो जाते हैं और अपना स्थान बदल लेते हैं।

प्रक्रिया के दौरान, तरल में समूहों की संख्या तेजी से बढ़ने लगती है। उन्हें फैलने के लिए अधिक स्थान की आवश्यकता होती है, यही कारण है कि पानी अपने असामान्य घनत्व तक पहुँचने के बाद आकार में बढ़ जाता है।

जब थर्मामीटर शून्य से नीचे गिर जाता है, तो गुच्छे छोटे बर्फ के क्रिस्टल में बदलने लगते हैं। वे ऊपर जाने लगते हैं। इन सबके चलते पानी बर्फ में बदल जाता है। यह पानी की एक बहुत ही असामान्य क्षमता है। के लिए यह घटना आवश्यक है एक बड़ी संख्या मेंप्रकृति में प्रक्रियाएं। हम सभी जानते हैं, और अगर नहीं जानते हैं, तो हमें याद है कि बर्फ का घनत्व ठंडे या ठंडे पानी के घनत्व से थोड़ा कम होता है। इससे बर्फ पानी की सतह पर तैरने लगती है। सभी जलाशय ऊपर से नीचे तक जमने लगते हैं, जिससे जलीय निवासी तल पर मौजूद रहते हैं और जमते नहीं हैं। तो, अब हम विस्तार से जानते हैं कि पानी जमने पर फैलता है या सिकुड़ता है।

ठंडे पानी की तुलना में गर्म पानी तेजी से जमता है। यदि हम दो समान गिलास लेते हैं और एक में गर्म पानी और दूसरे में उतनी ही मात्रा में ठंडा पानी डालते हैं, तो हम देखेंगे कि गर्म पानी ठंडे पानी की तुलना में तेजी से जमता है। यह तार्किक नहीं है, है ना? गर्म पानी को जमने से पहले ठंडा होना चाहिए, लेकिन ठंडा पानी नहीं। इस तथ्य की व्याख्या कैसे करें? वैज्ञानिक आज तक इस पहेली को नहीं समझा पाए हैं। इस घटना को Mpemba प्रभाव कहा जाता है। इसकी खोज 1963 में तंजानिया के एक वैज्ञानिक ने असामान्य परिस्थितियों में की थी। छात्र अपने लिए आइसक्रीम बनाना चाहता था और उसने देखा कि गर्म पानी तेजी से जमता है। उन्होंने यह बात अपने फिजिक्स के टीचर को बताई, जिन्हें पहले तो यकीन नहीं हुआ।

पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थों में से एक: पानी। हमें इसकी जरूरत है, हवा की तरह, लेकिन कभी-कभी हम इसे बिल्कुल भी नोटिस नहीं करते हैं। वह बस है। लेकिन यह पता चला है

पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थों में से एक: पानी। हमें इसकी जरूरत है, हवा की तरह, लेकिन कभी-कभी हम इसे बिल्कुल भी नोटिस नहीं करते हैं। वह बस है। लेकिन यह पता चला है कि साधारण पानी इसकी मात्रा को बदल सकता है और इसका वजन कम या ज्यादा हो सकता है। जैसे ही पानी वाष्पित होता है, गर्म होता है और ठंडा होता है, वास्तव में अद्भुत चीजें होती हैं, जिसके बारे में हम आज जानेंगे।
म्यूरियल मैंडेल ने अपनी मनोरंजक पुस्तक "फिसिस एक्सपेरिमेंट्स फॉर चिल्ड्रन" में पानी के गुणों के बारे में सबसे दिलचस्प विचार प्रस्तुत किए हैं, जिसके आधार पर न केवल युवा भौतिक विज्ञानी बहुत सी नई चीजें सीख सकते हैं, बल्कि वयस्क भी अपने ज्ञान को ताज़ा करेंगे कि वे लंबे समय तक आवेदन नहीं करना पड़ा, इसलिए वे थोड़े भूल गए।आज हम पानी के आयतन और भार के बारे में बात करेंगे। यह पता चला है कि पानी की समान मात्रा हमेशा समान नहीं होती है। और यदि आप एक गिलास में पानी डालते हैं और यह किनारे पर नहीं छलकता है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि यह किसी भी परिस्थिति में इसमें फिट होगा।

1. पानी गर्म करने पर फैलता है

पांच सेंटीमीटर उबलते पानी से भरे सॉस पैन में पानी से भरे जार को रखें।पानी और इसे धीमी आंच पर उबलने के लिए रख दें। जार से पानी ओवरफ्लो होने लगेगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि गर्म होने पर पानी, अन्य तरल पदार्थों की तरह, अधिक जगह घेरने लगता है। अणु एक दूसरे को अधिक तीव्रता से पीछे हटाते हैं और इससे पानी की मात्रा में वृद्धि होती है।

2. पानी ठंडा होने पर सिकुड़ जाता है

जार में पानी को कमरे के तापमान तक ठंडा होने दें, या नया पानी डालें और इसे ठंडा करें। कुछ समय बाद, आप पाएंगे कि पहले भरा हुआ जार अब भरा नहीं है। 3.89 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ठंडा होने पर, तापमान घटने के साथ पानी की मात्रा कम हो जाती है। इसका कारण अणुओं की गति की गति में कमी और शीतलन के प्रभाव में एक दूसरे के साथ उनका अभिसरण था।ऐसा लगता है कि सब कुछ बहुत सरल है: पानी जितना ठंडा होगा, उतनी ही कम मात्रा में होगा, लेकिन ...

3. ... पानी के जमने पर उसका आयतन फिर से बढ़ जाता है

जार को पानी से ऊपर तक भरें और कार्डबोर्ड के टुकड़े से ढक दें। इसे फ्रीजर में रख दें और इसके जमने का इंतजार करें। आप पाएंगे कि कार्डबोर्ड "ढक्कन" को बाहर धकेल दिया गया है। तापमान 3.89 और 0 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है, यानी इसके हिमांक के रास्ते में, पानी फिर से फैलने लगता है। यह इस संपत्ति के साथ कुछ ज्ञात पदार्थों में से एक है।यदि आप एक तंग ढक्कन का उपयोग करते हैं, तो बर्फ आसानी से जार को नष्ट कर देगी। क्या आपने कभी सुना है कि बर्फ से पानी के पाइप भी टूट सकते हैं?

4. बर्फ पानी से हल्की होती है

एक गिलास पानी में दो-चार बर्फ के टुकड़े डाल दें। बर्फ सतह पर तैरने लगेगी। पानी जमने पर फैलता है। और, नतीजतन, बर्फ पानी की तुलना में हल्का है: इसकी मात्रा पानी की इसी मात्रा का लगभग 91% है।
पानी का यह गुण प्रकृति में एक कारण से मौजूद है। इसका एक बहुत ही विशिष्ट उद्देश्य है। वे कहते हैं कि सर्दियों में नदियाँ जम जाती हैं। लेकिन वास्तव में, यह पूरी तरह सच नहीं है। आमतौर पर केवल एक छोटी सी ऊपरी परत ही जमती है। यह बर्फ की चादर इसलिए नहीं डूबती क्योंकि यह तरल पानी से हल्की होती है। यह नदी की गहराई में पानी के जमने को धीमा कर देता है और एक प्रकार के कंबल के रूप में कार्य करता है, मछली और अन्य नदी और झील के जानवरों को गंभीर सर्दियों के ठंढों से बचाता है। भौतिकी का अध्ययन करते हुए, आप यह समझने लगते हैं कि प्रकृति में बहुत सी चीजें समीचीन रूप से व्यवस्थित हैं।

5. नल के पानी में खनिज होते हैं

एक छोटे कांच के कटोरे में 5 बड़े चम्मच सादा नल का पानी डालें। जब पानी वाष्पित हो जाएगा, कटोरे पर एक सफेद सीमा रह जाएगी। यह रिम उन खनिजों से बनता है जो पानी में घुल गए थे क्योंकि यह मिट्टी की परतों से होकर गुजरा था।अपने केतली के अंदर देखें और आप वहां खनिज जमा देखेंगे। स्नान में पानी की निकासी के लिए छेद पर वही पट्टिका बनती है।यह देखने के लिए वर्षा जल को वाष्पित करने का प्रयास करें कि उसमें खनिज हैं या नहीं।

हम अन्य पदार्थों और निकायों के हिस्से के रूप में, स्वयं जल से घिरे हुए हैं। यह ठोस, तरल या गैसीय हो सकता है, लेकिन पानी हमेशा हमारे आसपास होता है। सड़कों पर डामर की दरारें क्यों पड़ती हैं, ठंड में पानी का कांच का जार क्यों फट जाता है, ठंड के मौसम में खिड़कियों पर कोहरा क्यों छा जाता है, हवाई जहाज आसमान में सफेद निशान क्यों छोड़ जाता है - हम इन सभी के जवाब तलाशेंगे और अन्य "क्यों" ” इस पाठ में। हम सीखेंगे कि गर्म करने, ठंडा करने और जमने पर पानी के गुण कैसे बदलते हैं, उनमें भूमिगत गुफाएँ और विचित्र आकृतियाँ कैसे बनती हैं, थर्मामीटर कैसे काम करता है।

थीम: निर्जीव प्रकृति

पाठ: तरल पानी के गुण

अपने शुद्ध रूप में, पानी में कोई स्वाद, गंध और रंग नहीं होता है, लेकिन ऐसा लगभग कभी नहीं होता है, क्योंकि यह सक्रिय रूप से अधिकांश पदार्थों को अपने आप में घोल लेता है और उनके कणों के साथ मिल जाता है। साथ ही, पानी विभिन्न निकायों में प्रवेश कर सकता है (वैज्ञानिकों ने पत्थरों में भी पानी पाया है)।

यदि आप एक गिलास में नल से पानी भरेंगे तो वह साफ दिखाई देगा। लेकिन वास्तव में, यह कई पदार्थों का एक समाधान है, जिनमें गैसें (ऑक्सीजन, आर्गन, नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड) हैं, हवा में निहित विभिन्न अशुद्धियाँ, मिट्टी से घुले हुए लवण, पानी के पाइप से लोहा, सबसे छोटी अघुलित धूल कण, आदि

यदि आप नल के पानी की बूंदों को एक पिपेट के साथ एक साफ गिलास में डालते हैं और इसे वाष्पित होने देते हैं, तो बमुश्किल ध्यान देने योग्य धब्बे रह जाएंगे।

नदियों और नालों के पानी में, अधिकांश झीलों में विभिन्न अशुद्धियाँ होती हैं, जैसे कि घुलित लवण। लेकिन उनमें से कुछ ही हैं, क्योंकि यह पानी ताजा है।

जल पृथ्वी और भूमिगत पर बहता है, धाराओं, झीलों, नदियों, समुद्रों और महासागरों को भरता है, भूमिगत महल बनाता है।

आसानी से घुलनशील पदार्थों के माध्यम से अपना रास्ता बनाते हुए, पानी गहरे भूमिगत में प्रवेश करता है, उन्हें अपने साथ ले जाता है, और चट्टानों में दरारों और दरारों के माध्यम से, भूमिगत गुफाओं का निर्माण करता है, उनके मेहराब से टपकता है, विचित्र मूर्तियां बनाता है। अरबों पानी की बूंदें सैकड़ों वर्षों में वाष्पित हो जाती हैं, और पानी में घुलने वाले पदार्थ (लवण, चूना पत्थर) गुफा के मेहराब पर बस जाते हैं, जिससे पत्थर के टुकड़े बनते हैं, जिन्हें स्टैलेक्टाइट्स कहा जाता है।

गुफा के तल पर समान संरचनाओं को स्टैलेग्माइट्स कहा जाता है।

और जब एक स्टैलेक्टाइट और स्टैलेग्माइट एक साथ बढ़ते हैं, एक पत्थर के स्तंभ का निर्माण करते हैं, तो इसे स्टैलेग्नेट कहा जाता है।

नदी पर बर्फ के बहाव को देखते हुए, हम पानी को ठोस (बर्फ और बर्फ), तरल (इसके नीचे बहते हुए) और गैसीय अवस्था (हवा में उठने वाले पानी के सबसे छोटे कण, जिन्हें जल वाष्प भी कहा जाता है) में देखते हैं।

पानी तीनों अवस्थाओं में एक साथ हो सकता है: हवा में हमेशा जल वाष्प और बादल होते हैं, जिनमें पानी की बूंदें और बर्फ के क्रिस्टल होते हैं।

जल वाष्प अदृश्य है, लेकिन यह आसानी से पता लगाया जा सकता है यदि आप एक गर्म कमरे में एक घंटे के लिए रेफ्रिजरेटर में ठंडा पानी का गिलास छोड़ दें, जिसकी दीवारों पर तुरंत पानी की बूंदें दिखाई देंगी। कांच की ठंडी दीवारों के संपर्क में आने पर हवा में मौजूद जलवाष्प पानी की बूंदों में बदल जाती है और कांच की सतह पर जम जाती है।

चावल। 11. ठंडे गिलास की दीवारों पर संघनन ()

इसी कारण ठंड के मौसम में यह कोहरे से भर जाता है अंदर की तरफखिड़की का शीशा। ठंडी हवा में गर्म हवा जितनी जलवाष्प नहीं हो सकती है, इसलिए इसमें से कुछ संघनित होकर पानी की बूंदों में बदल जाती है।

आकाश में उड़ते वायुयान के पीछे सफेद निशान भी जल संघनन का ही परिणाम है।

यदि आप अपने होठों पर एक दर्पण लाकर साँस छोड़ते हैं, तो उसकी सतह पर पानी की छोटी-छोटी बूंदें रह जाएँगी, इससे यह सिद्ध होता है कि जब आप साँस लेते हैं, तो एक व्यक्ति हवा के साथ जलवाष्प को अंदर लेता है।

गर्म होने पर, पानी "फैलता है"। एक साधारण प्रयोग यह साबित कर सकता है: एक ग्लास ट्यूब को पानी के फ्लास्क में उतारा गया और उसमें पानी का स्तर मापा गया; फिर फ्लास्क को गर्म पानी के साथ एक बर्तन में उतारा गया और पानी को गर्म करने के बाद, ट्यूब में स्तर को फिर से मापा गया, जो कि गर्म होने पर पानी की मात्रा में वृद्धि के बाद से ध्यान देने योग्य हो गया।

चावल। 14. एक ट्यूब के साथ एक फ्लास्क, संख्या 1 और एक रेखा प्रारंभिक जल स्तर दर्शाती है

चावल। 15. एक ट्यूब के साथ एक फ्लास्क, संख्या 2 और एक रेखा गरम होने पर पानी के स्तर को दर्शाती है

जैसे ही पानी ठंडा होता है, यह "संकुचित" हो जाता है। यह एक समान प्रयोग द्वारा सिद्ध किया जा सकता है: इस मामले में, ट्यूब के साथ फ्लास्क को बर्फ के साथ एक बर्तन में उतारा गया, ठंडा होने के बाद, ट्यूब में पानी का स्तर प्रारंभिक निशान से गिर गया, क्योंकि पानी की मात्रा में कमी आई थी।

चावल। 16. एक ट्यूब के साथ एक फ्लास्क, नंबर 3 और एक लाइन कूलिंग के दौरान पानी के स्तर को दर्शाती है

ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पानी के कण, अणु गर्म होने पर तेजी से आगे बढ़ते हैं, एक दूसरे से टकराते हैं, बर्तन की दीवारों से एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, अणुओं के बीच की दूरी बढ़ जाती है, और इसलिए तरल एक बड़ी मात्रा में होता है। जब पानी को ठंडा किया जाता है, तो उसके कणों की गति धीमी हो जाती है, अणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है और तरल के लिए कम मात्रा की आवश्यकता होती है।

चावल। 17. सामान्य तापमान पर पानी के अणु

चावल। 18. गर्म होने पर पानी के अणु

चावल। 19. ठंडा करने के दौरान पानी के अणु

ऐसे गुण न केवल पानी के पास होते हैं, बल्कि अन्य तरल पदार्थ (शराब, पारा, गैसोलीन, मिट्टी के तेल) के भी होते हैं।

तरल पदार्थों के इस गुण के ज्ञान से थर्मामीटर (थर्मामीटर) का आविष्कार हुआ, जिसमें शराब या पारा का उपयोग किया जाता है।

जमने पर पानी फैलता है। यह साबित किया जा सकता है कि पानी से लबालब भरा हुआ कंटेनर ढक्कन के साथ ढीले ढंग से ढका हुआ है और फ्रीजर में रखा गया है, थोड़ी देर के बाद हम देखेंगे कि गठित बर्फ कंटेनर से बाहर जाकर ढक्कन उठाएगी।

पानी के पाइप बिछाते समय इस संपत्ति को ध्यान में रखा जाता है, जिसे अछूता होना चाहिए ताकि ठंड के दौरान पानी से बनने वाली बर्फ पाइपों को न तोड़ें।

प्रकृति में, बर्फ़ीला पानी पहाड़ों को नष्ट कर सकता है: यदि पानी शरद ऋतु में चट्टानों की दरारों में जमा हो जाता है, तो यह सर्दियों में जम जाता है, और बर्फ के दबाव में, जो उस पानी की तुलना में अधिक मात्रा में होता है जिससे यह बना था, चट्टानें टूट जाती हैं और गिर जाना।

सड़क की दरारों में जमने वाला पानी डामर के फुटपाथ को नष्ट कर देता है।

पेड़ के तने पर सिलवटों जैसी दिखने वाली लंबी लकीरें पेड़ के रस के जमने के दबाव में लकड़ी के फटने से घाव होती हैं। इसलिए, कड़ाके की ठंड में, आप पार्क या जंगल में पेड़ों की खड़खड़ाहट सुन सकते हैं।

1. वख्रुशेव ए.ए., डेनिलोव डी.डी. दुनिया 3. एम .: बल्लास।
2. दिमित्रिवा एन.वाई., काजाकोव ए.एन. दुनिया भर में 3. एम।: पब्लिशिंग हाउस "फेडोरोव"।
3. प्लाशकोव ए.ए. आसपास की दुनिया 3. एम।: ज्ञानोदय।

1. शैक्षणिक विचारों का त्योहार ()।
2. विज्ञान और शिक्षा ().
3. सार्वजनिक वर्ग ()।

1. "हमारे चारों ओर पानी" विषय पर एक संक्षिप्त परीक्षण (तीन संभावित उत्तरों के साथ 4 प्रश्न) तैयार करें।
2. थोड़ा प्रयोग करें: एक गिलास बहुत ठंडा पानीएक गर्म कमरे में एक मेज पर रखो। वर्णन करें कि क्या होगा, समझाएं क्यों।
3. * गर्म, सामान्य और ठंडी अवस्था में पानी के अणुओं की गति को चित्रित करें। यदि आवश्यक हो, तो अपनी ड्राइंग पर कैप्शन लिखें।

जल तापन प्रणालियों में, जल का उपयोग उसके जनरेटर से उपभोक्ता तक ऊष्मा स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।
पानी के सबसे महत्वपूर्ण गुण हैं:
ताप की गुंजाइश;
हीटिंग और कूलिंग के दौरान वॉल्यूम परिवर्तन;
बाहरी दबाव में परिवर्तन के साथ उबलने की विशेषताएं;
गुहिकायन।
आंकड़ों पर गौर कीजिए भौतिक गुणपानी।

विशिष्ट ऊष्मा

किसी भी शीतलक की एक महत्वपूर्ण संपत्ति इसकी ताप क्षमता है। यदि हम इसे शीतलक के द्रव्यमान और तापमान के अंतर के संदर्भ में व्यक्त करते हैं, तो हमें विशिष्ट ताप क्षमता प्राप्त होती है। यह पत्र के साथ चिह्नित है सीऔर आयाम है केजे / (किग्रा के) विशिष्ट ऊष्मागर्मी की वह मात्रा है जिसे किसी पदार्थ के 1 किलो (उदाहरण के लिए, पानी) को 1 ° C तक गर्म करने के लिए स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, एक पदार्थ ठंडा होने पर समान मात्रा में ऊर्जा देता है। 0 डिग्री सेल्सियस और 100 डिग्री सेल्सियस के बीच पानी की औसत विशिष्ट ताप क्षमता है:
c = 4.19 kJ/(kg K) या c = 1.16 Wh/(kg K)
अवशोषित या जारी की गई ऊष्मा की मात्रा क्यूमें व्यक्त किया जेया के.जे., द्रव्यमान पर निर्भर करता है एममें व्यक्त किया किलोग्राम, विशिष्ट ऊष्मा क्षमता सीऔर तापमान अंतर, में व्यक्त किया गया क.

वॉल्यूम ऊपर और नीचे

सभी प्राकृतिक पदार्थ गर्म करने पर फैलते हैं और ठंडा करने पर सिकुड़ते हैं। इस नियम का एकमात्र अपवाद पानी है। इस अद्वितीय गुण को जल की विसंगति कहते हैं। पानी का घनत्व +4 °C पर उच्चतम होता है, जिस पर 1 dm3 = 1 l का द्रव्यमान 1 किग्रा होता है।

यदि इस बिंदु से पानी को गर्म या ठंडा किया जाता है, तो उसका आयतन बढ़ जाता है, जिसका अर्थ है घनत्व में कमी, यानी पानी हल्का हो जाता है। यह अतिप्रवाह बिंदु वाले टैंक के उदाहरण में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। टैंक में +4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ठीक 1000 सेमी3 पानी होता है। जब पानी गर्म होता है, तो टैंक से एक निश्चित मात्रा मापने वाले कंटेनर में डाली जाएगी। यदि पानी को 90 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो ठीक 35.95 सेमी3 मापने वाले कंटेनर में डाला जाएगा, जो 34.7 ग्राम के बराबर होता है। +4 डिग्री सेल्सियस से नीचे ठंडा होने पर पानी भी फैलता है।

नदियों और झीलों के पास पानी की इस विसंगति के कारण, यह ऊपरी परत है जो सर्दियों में जम जाती है। उसी कारण से, बर्फ सतह पर तैरती है और वसंत का सूरज इसे पिघला सकता है। ऐसा नहीं होता अगर बर्फ पानी से भारी होती और तली में डूब जाती।

अतिप्रवाह बिंदु के साथ जलाशय

हालांकि, विस्तार करने के लिए ऐसी संपत्ति खतरनाक हो सकती है। उदाहरण के लिए, कार के इंजन और पानी के पंप फट सकते हैं अगर उनमें पानी जम जाए। इसे रोकने के लिए, पानी को जमने से रोकने के लिए इसमें एडिटिव्स मिलाए जाते हैं। ग्लाइकोल का उपयोग अक्सर हीटिंग सिस्टम में किया जाता है; पानी से ग्लाइकोल अनुपात के लिए निर्माता के विनिर्देश देखें।

उबलते पानी की विशेषताएं

यदि पानी को खुले पात्र में गर्म किया जाए तो वह 100°C पर उबलने लगेगा। यदि आप उबलते पानी के तापमान को मापते हैं, तो यह पता चला है कि आखिरी बूंद वाष्पित होने तक यह 100 डिग्री सेल्सियस पर रहता है। इस प्रकार, पानी के पूर्ण वाष्पीकरण के लिए निरंतर गर्मी की खपत का उपयोग किया जाता है, अर्थात इसके एकत्रीकरण की स्थिति में परिवर्तन होता है।

इस ऊर्जा को गुप्त (अव्यक्त) ऊष्मा भी कहते हैं। यदि गर्मी की आपूर्ति जारी रहती है, तो परिणामी भाप का तापमान फिर से बढ़ना शुरू हो जाएगा।

वर्णित प्रक्रिया पानी की सतह पर 101.3 kPa के वायु दाब पर दी गई है। किसी भी अन्य वायु दाब पर पानी का क्वथनांक 100 डिग्री सेल्सियस से बदल जाता है।

यदि हमने वर्णित प्रयोग को 3000 मीटर की ऊँचाई पर दोहराया - उदाहरण के लिए, जर्मनी की सबसे ऊँची चोटी ज़ुगस्पिट्ज़ पर - तो हम पाएंगे कि वहाँ का पानी पहले से ही 90 ° C पर उबलता है। इस व्यवहार का कारण ऊंचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव में कमी है।

पानी की सतह पर दबाव जितना कम होगा, क्वथनांक उतना ही कम होगा। इसके विपरीत, पानी की सतह पर दबाव बढ़ने से क्वथनांक अधिक होगा। इस गुण का उपयोग, उदाहरण के लिए, प्रेशर कुकर में किया जाता है।

ग्राफ दबाव पर पानी के क्वथनांक की निर्भरता को दर्शाता है। हीटिंग सिस्टम में दबाव जानबूझकर बढ़ाया जाता है। यह महत्वपूर्ण परिचालन स्थितियों के दौरान गैस के बुलबुले के गठन को रोकने में मदद करता है और बाहरी हवा को सिस्टम में प्रवेश करने से भी रोकता है।

गर्म होने पर पानी का विस्तार और अधिक दबाव से सुरक्षा

गर्म पानी के हीटिंग सिस्टम 90 डिग्री सेल्सियस तक पानी के तापमान पर काम करते हैं। आमतौर पर सिस्टम 15 डिग्री सेल्सियस पर पानी से भरा होता है, जो गर्म होने पर फैलता है। मात्रा में इस वृद्धि को अधिक दबाव और तरल अतिप्रवाह की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए।

जब गर्मियों में हीटिंग बंद कर दिया जाता है, तो पानी की मात्रा अपने मूल मूल्य पर वापस आ जाती है। इस प्रकार, पानी के निर्बाध विस्तार को सुनिश्चित करने के लिए, पर्याप्त रूप से बड़े टैंक को स्थापित करना आवश्यक है।

पुराने हीटिंग सिस्टम में खुले विस्तार टैंक थे। वे हमेशा पाइपलाइन के उच्चतम खंड के ऊपर स्थित होते थे। जब सिस्टम में तापमान बढ़ता है, जिससे पानी का विस्तार होता है, तो टैंक का स्तर भी बढ़ जाता है। घटते तापमान के साथ, यह क्रमशः घट गया।

आधुनिक हीटिंग सिस्टम झिल्ली विस्तार टैंक (एमबीवी) का उपयोग करते हैं। जब सिस्टम में दबाव बढ़ता है, तो पाइपलाइनों और सिस्टम के अन्य तत्वों में दबाव को सीमा मान से ऊपर नहीं बढ़ने देना चाहिए।

इसलिए, प्रत्येक हीटिंग सिस्टम के लिए एक शर्त एक सुरक्षा वाल्व की उपस्थिति है।

जब दबाव मानक से ऊपर हो जाता है, तो सुरक्षा वाल्व को खोलना चाहिए और पानी की अतिरिक्त मात्रा को बाहर निकालना चाहिए जिसे विस्तार टैंक समायोजित नहीं कर सकता। हालांकि, सावधानीपूर्वक डिजाइन और रखरखाव प्रणाली में, ऐसी गंभीर स्थिति कभी नहीं होनी चाहिए।

ये सभी विचार इस तथ्य को ध्यान में नहीं रखते हैं कि संचलन पंप सिस्टम में दबाव को और बढ़ा देता है। अधिकतम पानी के तापमान, चयनित पंप, विस्तार टैंक के आकार और दबाव राहत वाल्व सेटिंग के बीच संबंध सावधानीपूर्वक स्थापित किया जाना चाहिए। सिस्टम तत्वों का यादृच्छिक चयन - उनकी लागत के आधार पर भी - इस मामले में अस्वीकार्य है।

डायाफ्राम विस्तार पोत को नाइट्रोजन से भरकर आपूर्ति की जाती है। डायाफ्राम विस्तार टैंक में प्रारंभिक दबाव हीटिंग सिस्टम के आधार पर समायोजित किया जाना चाहिए। हीटिंग सिस्टम से विस्तारित पानी टैंक में प्रवेश करता है और डायाफ्राम के माध्यम से गैस कक्ष को संपीड़ित करता है। गैसें संपीडित कर सकती हैं, लेकिन द्रव नहीं कर सकते।

दबाव

दबाव का पता लगाना
दबाव वायुमंडलीय दबाव (Pa, mbar, bar) के सापेक्ष वाहिकाओं, पाइपलाइनों में मापा गया तरल पदार्थ और गैसों का स्थिर दबाव है।

स्थिर दबाव
स्थैतिक दबाव स्थिर द्रव का दबाव है।
स्थैतिक दबाव = संबंधित माप बिंदु से ऊपर का स्तर + विस्तार टैंक में प्रारंभिक दबाव।

गतिशील दबाव
गतिशील दबाव एक गतिमान द्रव प्रवाह का दबाव है। पंप निर्वहन दबाव यह एक केन्द्रापसारक पंप का आउटलेट दबाव होता है जब यह चल रहा होता है।

दबाव में गिरावट
प्रणाली के कुल प्रतिरोध को दूर करने के लिए एक केन्द्रापसारक पम्प द्वारा विकसित दबाव। इसे केन्द्रापसारक पंप के इनलेट और आउटलेट के बीच मापा जाता है।

आपरेटिंग दबाव
पंप के चलने पर सिस्टम में मौजूद दबाव। अनुमेय काम का दबाव पंप और सिस्टम के सुरक्षित संचालन की शर्तों से अनुमत काम के दबाव का अधिकतम मूल्य।

गुहिकायन

गुहिकायन- यह प्ररित करनेवाला के इनलेट पर पंप किए गए तरल के वाष्पीकरण दबाव के नीचे स्थानीय दबाव की उपस्थिति के परिणामस्वरूप गैस बुलबुले का गठन होता है। यह प्रदर्शन (सिर) और दक्षता में कमी की ओर जाता है और पंप के आंतरिक भागों की सामग्री के शोर और विनाश का कारण बनता है। उच्च दबाव वाले क्षेत्रों (उदाहरण के लिए, प्ररित करनेवाला के आउटलेट पर) में हवा के बुलबुले के ढहने के कारण, सूक्ष्म विस्फोट से दबाव बढ़ता है जो हाइड्रोलिक सिस्टम को नुकसान पहुंचा सकता है या नष्ट कर सकता है। इसका पहला संकेत प्ररित करनेवाला और उसके क्षरण में शोर है।

केन्द्रापसारक पंप का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर एनपीएसएच (पंप के सक्शन नोजल के ऊपर तरल स्तंभ की ऊंचाई) है। यह पंप प्रकार द्वारा बिना गुहिकायन के संचालित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम पंप इनलेट दबाव को परिभाषित करता है, अर्थात बुलबुले को बनने से रोकने के लिए आवश्यक अतिरिक्त दबाव। एनपीएसएच मूल्य प्ररित करनेवाला प्रकार और पंप की गति से प्रभावित होता है। इस पैरामीटर को प्रभावित करने वाले बाहरी कारक तरल तापमान, वायुमंडलीय दबाव हैं।

कैविटेशन रोकथाम
पोकेशन से बचने के लिए, तरल को केन्द्रापसारक पंप के इनलेट में एक निश्चित न्यूनतम सक्शन लिफ्ट में प्रवेश करना चाहिए, जो तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर निर्भर करता है।
गुहिकायन को रोकने के अन्य तरीके हैं:
स्थैतिक दबाव बढ़ाना
तरल के तापमान को कम करना (वाष्पीकरण दबाव पीडी को कम करना)
कम निरंतर हाइड्रोस्टेटिक हेड (न्यूनतम सक्शन हेड, एनपीएसएच) के साथ एक पंप चुनना
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सिकंदर 2013-10-22 09:38:26 [जवाब] [अवतरण के साथ जवाब दें][उत्तर रद्द करे] निकोले 2016-01-13 13:10:54 की तरफ से संदेश सिकंदर सीधे शब्दों में कहें: यदि एक बंद हीटिंग सिस्टम में पानी की मात्रा 100 लीटर है। और 70 डिग्री का तापमान - पानी का आयतन कितना बढ़ जाएगा। सिस्टम में पानी का दबाव 1.5 बार। 3.5--4.0 लीटर [जवाब] [अवतरण के साथ जवाब दें][उत्तर रद्द करे]

प्रश्न के लिए पानी ठंडा होने पर आयतन में क्यों फैलता है, जब अन्य पदार्थ ठंडा होने पर सिकुड़ते हैं? लेखक द्वारा दिया गया पावेल अनुफ्रीवसबसे अच्छा उत्तर है ठंडा, पानी शुरू में कई अन्य यौगिकों की तरह व्यवहार करता है: यह धीरे-धीरे संघनित होता है - यह इसकी विशिष्ट मात्रा को कम करता है। लेकिन 4 oC पर (अधिक सटीक रूप से, 3.98 ° C पर), एक संकट उत्पन्न होता है - संरचनात्मक पुनर्गठन, और तापमान में और कमी के साथ, पानी की मात्रा अब घटती नहीं है, बल्कि बढ़ जाती है। जब सामान्य परिस्थितियों में 0 ° C से नीचे ठंडा किया जाता है, तो पानी क्रिस्टलीकृत हो जाता है, जिससे बर्फ बनती है, जिसका घनत्व कम होता है, और आयतन मूल पानी के आयतन से लगभग 10% अधिक होता है।
आयतन में वृद्धि को इस तथ्य से समझाया गया है कि बर्फ की संरचना में प्रत्येक अणु हाइड्रोजन बंध द्वारा चार अन्य अणुओं से जुड़ा होता है। नतीजतन, बर्फ के चरण में निश्चित पानी के अणुओं के बीच "गुहाओं" के साथ एक ओपनवर्क संरचना बनती है, जो पूरे जमे हुए द्रव्यमान के महत्वपूर्ण विस्तार का कारण बनती है। बर्फ की क्रिस्टल संरचना एक हीरे की संरचना से मिलती जुलती है: प्रत्येक H2O अणु उसके निकटतम चार अणुओं से घिरा होता है, जो हाइड्रोजन बांड के निर्माण में शामिल होता है और उससे समान दूरी पर स्थित होता है, जो 2.76 एंग्स्ट्रॉम के बराबर होता है और शीर्ष पर स्थित होता है। 109 ° 28 के बराबर कोणों पर एक नियमित टेट्राहेड्रॉन "(अंजीर देखें।) कम समन्वय संख्या के कारण, बर्फ की संरचना जालीदार होती है, जो इसके कम घनत्व को प्रभावित करती है। बर्फ की ओपनवर्क संरचना इस तथ्य की ओर ले जाती है कि इसका घनत्व, 0 डिग्री सेल्सियस पर 916.7 किग्रा/एम³ के बराबर, उसी तापमान पर पानी के घनत्व (999.8 किग्रा/एम³) से कम है।
इसलिए, पानी, बर्फ में बदलकर, इसकी मात्रा लगभग 9% बढ़ा देता है:

पिघलने की प्रक्रिया में, 0 ° C पर, लगभग 10-15% पानी यौगिकों के साथ अपने बंधन खो देता है, परिणामस्वरूप, कुछ अणुओं की गतिशीलता बढ़ जाती है, और वे उन गुहाओं में डूब जाते हैं जो बर्फ की ओपनवर्क संरचना में समृद्ध होती हैं। . यह पिघलने के दौरान बर्फ के संपीड़न और परिणामी पानी की तुलना में अधिक घनत्व की व्याख्या करता है, जो लगभग 10% बढ़ जाता है। यह माना जा सकता है कि यह मान एक निश्चित तरीके से गुहा में फंसे पानी के अणुओं की संख्या को दर्शाता है। परिणामी पानी का घनत्व 4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर अधिकतम तक पहुंच जाता है, और तापमान में और वृद्धि के साथ, आणविक गति में वृद्धि के साथ जुड़े पानी का नियमित विस्तार "बर्फ-पानी" संरचनात्मक पुनर्व्यवस्था के प्रभाव से अधिक हो जाता है, और पानी का घनत्व धीरे-धीरे कम होने लगता है।

से उत्तर 2 उत्तर[गुरु]

नमस्ते! यहां आपके सवालों के जवाब के साथ कुछ चुनिंदा विषय दिए गए हैं: ठंडा होने पर पानी का आयतन क्यों बढ़ जाता है, जब ठंडा करने पर दूसरे पदार्थ सिकुड़ते हैं?

से उत्तर प्लेसर[नौसिखिया]
ठंडा करने पर पानी फैलता नहीं है। पानी के जमने और बर्फ बनने के बाद ही उसका आयतन बढ़ेगा, पानी के अणुओं के बीच की दूरी बढ़ने के कारण।

से उत्तर माइक tiaroff[गुरु]
पानी भी दबाता है... प्रश्न गलत तरीके से रखा गया है। . पानी -4 डिग्री तक सिकुड़ता है, और फिर फैलता है... इसे एक चरण संक्रमण कहा जाता है, और ऐसे संक्रमणों के दौरान पदार्थ पूरी तरह से अकल्पनीय तरीके से व्यवहार करते हैं ... जब 100 डिग्री तक गरम किया जाता है, तो विस्तार होता है, और तापमान ऊपर नहीं बढ़ता है, लेकिन भाप में संक्रमण होता है - एक चरण संक्रमण भी ... अणुओं के बीच बंधन अन्य गुण प्राप्त करते हैं - पानी में क्रिस्टलीकरण शुरू होता है ...