Anomalous expansion of water
Temperature and thermal expansion · Physics
Study notes
आइए एक सरल उदाहरण से समझें कि पानी के असामान्य प्रसार (Anomalous expansion of water) के दौरान घनत्व कैसे बदलता है। मान लीजिए हमारे पास पानी का एक निश्चित द्रव्यमान ($m$) $1000\text{ ग्राम}$ है, और हम इसके घनत्व ($d$) को देखने के लिए अलग-अलग तापमान पर इसके आयतन ($V$) को देखते हैं। घनत्व की गणना सूत्र $d = \frac{m}{V}$ का उपयोग करके की जाती है, जिसकी इकाई ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर ($\text{g/cm}^3$) है। चरण 1: $10^{\circ}\text{C}$ पर, पानी का आयतन $1000.27\text{ cm}^3$ है। आइए इसके घनत्व की गणना करें: $d = \frac{1000\text{ g}}{1000.27\text{ cm}^3} \approx 0.99973\text{ g/cm}^3$। चरण 2: हम पानी को ठंडा करके $4^{\circ}\text{C}$ पर लाते हैं (जहाँ पानी अपने असामान्य व्यवहार की चोटी पर होता है)। $4^{\circ}\text{C}$ पर, पानी सिकुड़कर अपने न्यूनतम आयतन $1000.00\text{ cm}^3$ पर आ जाता है। आइए घनत्व की गणना करें: $d = \frac{1000\text{ g}}{1000.00\text{ cm}^3} = 1.00000\text{ g/cm}^3$। यह पानी का अधिकतम घनत्व है! चरण 3: बर्फ बनने से ठीक पहले हम इसे और ठंडा करके $0^{\circ}\text{C}$ पर ले जाते हैं। पानी के असामान्य प्रसार के कारण, यह थोड़ा फैलता है, और इसका आयतन बढ़कर $1000.12\text{ cm}^3$ हो जाता है। आइए अब इसके घनत्व की गणना करें: $d = \frac{1000\text{ g}}{1000.12\text{ cm}^3} \approx 0.99988\text{ g/cm}^3$। गौर कीजिए कि कैसे घनत्व $10^{\circ}\text{C}$ से $4^{\circ}\text{C}$ तक बढ़ा, और फिर $4^{\circ}\text{C}$ से $0^{\circ}\text{C}$ तक घट गया!