अंक 42दैनिक जीवन2 मिनटपठन 90
प्रकाशक · जीके पुस्तकालय · परिशिष्ट
गिलास में डाली गई बर्फ डूबती क्यों नहीं है?
पत्थर डूब जाता है, लेकिन बर्फ पानी पर रहती है। आइए देखें कि वही पानी कैसे बदल जाता है।
गिलास में बर्फ डालने पर वह नीचे डूबने के बजाय पानी पर तैरती है। कंकड़ डूब जाता है, लेकिन बर्फ तैरती रहती है, इसलिए लगता है कि बर्फ कोई दूसरा, बहुत हल्का पदार्थ है। ऐसा इसलिए नहीं होता कि वह किसी अलग पदार्थ से बनी है। वही पानी जमने पर ज़्यादा जगह घेरने लगता है।
जमने पर ज़्यादा जगह घेरता है पानी
पानी जमता है तो उसके कणों के बीच की दूरी थोड़ी बढ़ जाती है। पानी की उतनी ही मात्रा ज़्यादा जगह घेरती है, लेकिन उसका वज़न वही रहता है। माना जाता है कि जमने पर उसका आयतन लगभग 9 प्रतिशत बढ़ जाता है। इसलिए बराबर आकार की तुलना करें तो बर्फ पानी से हल्की होती है। हल्की चीज़ ऊपर तैरने लगती है।
ज़्यादातर पदार्थों में ठोस रूप तरल रूप से भारी होता है, इसलिए वह डूब जाता है। पानी का ठोस होने पर भी तैरना एक दुर्लभ गुण है। यह सोचना गलत है कि “बर्फ शुरू से ही कोई दूसरा हल्का पदार्थ है।” फ्रिज की बर्फ भी उसी गिलास के पानी वाला पदार्थ है। बर्फ का सफ़ेद दिखना अक्सर उसके भीतर मौजूद छोटे-छोटे हवा के बुलबुलों की वजह से होता है। वह इस सफ़ेदी के कारण नहीं तैरती।
पिघलने पर भी अक्सर पानी बाहर नहीं छलकता
इसे आप घर पर भी तुरंत देख सकते हैं। पानी से भरे गिलास में बर्फ डालें तो बर्फ का जितना हिस्सा पानी में डूबता है, उतना ही पानी विस्थापित होकर ऊपर उठता है। पूरी बर्फ पानी में नहीं डूबती। उसका ऊपरी हिस्सा हवा में रहता है।
उस बर्फ के पिघलने पर भी अक्सर गिलास से पानी बाहर नहीं छलकता। ऐसा इसलिए होता है कि पानी से बाहर निकला हुआ हिस्सा पिघलकर उसी जगह को फिर भर देता है, जहाँ से उसने पानी को ऊपर धकेला था। अगर गिलास पहले ही छलकने की हद तक भरा हो और उसमें और बर्फ डालें, तो डालते समय पानी बाहर छलक सकता है। व्हिस्की ऑन द रॉक्स जैसे बर्फ वाले पेयों में भी बर्फ इसी सिद्धांत के कारण तैरती है। नमकीन पानी में तरल का घनत्व अलग होता है, इसलिए बर्फ कितनी ऊँचाई तक तैरेगी, इसमें थोड़ा अंतर आ सकता है।
तालाब ऊपर से जमना शुरू करता है
सर्दियों में तालाब की बर्फ के साथ भी यही होता है। मीठा पानी लगभग 4°C पर सबसे भारी होता है। इससे और ठंडा होने पर वह उलटे हल्का हो जाता है और सतह पर रहता है, फिर वही परत सबसे पहले जमती है। इसलिए बर्फ तल में डूबने के बजाय सतह पर बनी रहती है। नीचे का पानी अपेक्षाकृत कम ठंडा होता है, जिससे जीवों के लिए सर्दियाँ बिताना आसान होता है। समुद्र के पानी में नमक के कारण यह क्रम थोड़ा अलग होता है।
पेय को ठंडा करने के लिए डाली गई बर्फ के साथ भी ऐसा ही होता है। तैरते समय उसकी ठंडी सतह पेय के संपर्क में रहती है। पूरी बर्फ पिघलने पर उस जगह फिर पानी हो जाता है और मिठास थोड़ी कम हो सकती है।
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बर्फ इसलिए तैरती है क्योंकि पानी जमने पर उसका आयतन बढ़ जाता है और बराबर आकार होने पर भी वह पानी से हल्की हो जाती है। 4°C पर घनत्व की इस असामान्य विशेषता के कारण तालाब भी ऊपर से जमना शुरू करते हैं।
टिप्पणियाँ और संदर्भ · USGS Water Density · NOAA JetStream sea water. मीठे पानी का घनत्व लगभग 4°C पर सबसे अधिक होता है और जमने पर वह लगभग 9% फैलकर तरल पानी से हल्का हो जाता है। USGS और NOAA घनत्व की इस असामान्य विशेषता (density anomaly) और बर्फ के तैरने का कारण समझाते हैं। ज़्यादातर पदार्थों के विपरीत, पानी का ठोस रूप उसके तरल रूप से हल्का होता है।
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