डॉ. रामचंद्र साबळे
पृथ्वीचा 70 टक्के भाग पाण्याने व्यापला आहे. ते द्रव, बर्फ आणि वाफेच्या स्वरूपात असते. द्रवरूप ते वाफ किंवा बाष्परूप ते द्रवरूप होण्यासाठी तापमान आणि हवेचा दाब या दोन हवामान घटकांवर ते अवलंबून असते. धुके हे बाष्परूप पाण्यामुळे निर्माण होते. पाण्याला वास किंवा रंग नसतो किंवा एक विशिष्ट चव नसते. अनेक पदार्थ पाण्यात मिसळतात. पाण्यातील विशिष्ट पदार्थांच्या प्रमाणानुसार त्याची चव बदलते; किंवा काही पदार्थ पाण्यात मिसळतही नाहीत. मानवी शरीरात पाण्याचे प्रमाण 55 ते 78 टक्के इतके असते. एक ऑक्‍सिजन आणि दोन हैड्रोजन आयन मिळून पाणी तयार होते.
पृथ्वीच्या पोटात, पृष्ठभागावर आणि वातावरणात द्रवरूप पाण्याचे भाग आढळतात. बर्फाच्या रूपात कठीण प्रकारात काही भाग पृथ्वीवर पाण्याने व्यापलेला आहे. काही भागात बर्फाचे तुकडेही आढळतात. वाफेच्या स्वरूपात वातावरणात पाणी असते, ते प्रामुख्याने ढगांच्या स्वरूपात प्रकर्षाने दिसून येते. पाण्याचे अतिबारीक कण वातावरणातील हवेत तरंगते एकत्रितपणे राहतात, त्यासच आपण ढग म्हणतो. ढगातील पाण्याच्या प्रमाणानुसार आणि त्यांच्या पृथ्वीपासूनच्या उंचीनुसार ढगांचे वेगवेगळे प्रकार आढळतात.
जड पाणी : जड पाण्यात धातूंचे अतिबारीक कणांचे प्रमाण अधिक असते, त्यामुळेच ते शुद्ध पाणी नसते. जड पाणी हे प्राणिमात्रांना घातक ठरते.
हलके पाणी : कर्करोगासारख्या रोगाने आजारी व्यक्तींसाठी असे पाणी उपयुक्त असते. त्यात क्षारांचे प्रमाण आणि घातक धातूंच्या अतिबारीक कणांचे प्रमाण अत्यल्प असते. ते पचनास आणि जीविताच्या दृष्टीने उपयुक्त असते. केमोथेरपी उपचार घेणाऱ्यांसाठी ते उपयुक्त असते.
दोन हैड्रोजन अणू हे एका ऑक्‍सिजन अणूशी जोडले गेल्यानंतर पाणी तयार होते; तर हवेतील वाफ ही गॅसच्या स्वरूपासारखी वातावरणात मिसळून आर्द्रता म्हणून ओळखली जाते. दोन हैड्रोजन अणूंच्या ऑक्‍सिजन अणूबरोबरच्या संयोगामुळे अमोनियानंतर पाण्याचीच सर्वांत जास्त उष्णता साठवण करण्याची क्षमता आहे. पाण्याची वाफ होण्यासाठी उष्णतेची क्षमता ही अधिक आहे, ती जवळपास 40.65 किलो ज्वेल प्रति मोल किंवा 2257 किलो ज्वेल प्रति किलो पाणी इतकी आहे आणि ती पाणी उकळण्यास सुरवात झाल्याच्या वेळची असते. यामुळेच पृथ्वीचे तापमान योग्य राखण्यात पाण्याचा फार मोठा वाटा आहे, त्यामुळे पृथ्वीवरील तापमानात जे बदल होतात, त्यांचे बॅलन्सिंग केले जाते. समुद्राचे पाणी 1000 पट उष्णता वातावरणापेक्षा अधिक साठवते, त्यामुळेच 80 ते 90 टक्के जागतिक तापमान समतोल राखण्यात पाण्याचा वाटा सर्वांत अधिक आहे. शून्य तापमान क्षेत्रात पाणी गोठवले जाते, त्याचे 333.55 किलो ज्वेल असे प्रमाण असते. त्यानुसार रेफ्रिजरेटरमध्ये बर्फ तयार होत असते. स्पेसिफिक हीट कपॅसिटी उणे 10 अंश सेल्सिअसला बर्फाची 2.05 ज्वेल प्रति किलोग्रॅम असते, तर तीच 100 अंश सेल्सिअसला उकळणाऱ्या पाण्याची 2.08 ज्वेल प्रति किलोग्रॅम असते.
पाण्याची आणि बर्फाची घनता :
पाण्याची घनता एक ग्रॅम प्रति घन सेंटिमीटर असते. ती तापमानावर अवलंबून असते. त्यात तापमानानुसार बदल होताना दिसून येतात. जेव्हा पाणी थंड असते, तेव्हा पाण्याची घनता अधिक असते. जेव्हा चार अंश सेल्सिअस किंवा 39 अंश फॅरनहिट तापमान असते, तेव्हा पाण्याची घनता अधिक असल्याचे आढळून येते. त्यानंतर जसे थंड वातावरण होत जाते, तसे पाणी प्रसरण पावते आणि त्याची घनता कमी होण्यास सुरवात होते. बर्फाची घनता मात्र द्रवरूपापेक्षा कमी असते, त्यामुळेच बर्फ पाण्यावर तरंगतो.
पाण्याचे बर्फात रूपांतर झाल्यानंतर त्याची घनता नऊ टक्के कमी होते. जेव्हा पाण्याचा बर्फ बनतो, तेव्हा हैड्रोजन आयन एकमेकांमध्ये बंदिस्त होतात; तसेच हैड्रोजन आयनचे आकारमान बर्फ झाल्यानंतर कमी होते. मात्र, द्रवरूप पाण्यात ते त्यापेक्षा अधिक असते. इतर जे पदार्थ थंडीमध्ये आकाराने मोठे होतात, त्यात सिलिकॉन, गॅलियम, ऍन्टीमोनी, बीसमथ, प्लुटोनियम यांचा समावेश होतो.
पाण्याचे मोठ्या प्रमाणात प्रसरण हे तापमान वाढल्यानंतरही होते. त्या वेळी पाण्याची घनता चार टक्के कमी होते. बर्फ शून्य अंश तापमानात किंवा 32 अंश फॅरनहिट तापमानात वितळण्यास सुरवात होते. मात्र, शुद्ध पाणी हे शून्य अंश तापमानानंतरही काही काळ द्रवरूपात राहू शकते, त्याची क्षमता 231 अंश केलव्हिन्स असू शकते किंवा उणे 42 अंश सेल्सिअसही असू शकते. मात्र, त्याचा संबंध हवेच्या दाबाशी संबंधित राहू शकतो. हवेच्या दाबाचा संबंध हा बर्फाचे पाण्यात रूपांतर होण्यासाठीही महत्त्वाचा ठरतो. त्यामुळेच सृष्टीच्या वातावरणात पाण्याचा महत्त्वाचा भाग आहे. पृथ्वीच्या काही भागातील जलाशये ही पूर्णपणे अतिथंड वातावरणात आणि त्यास अनुकूल हवेच्या दाबात पूर्णपणे बर्फाच्छादित असतात. अशा जलाशयांच्या तळाला पाण्याचे थर असतात आणि त्या पाण्याचे तापमान चार अंश सेल्सिअस इतके असते.
पाण्याची घनता ही पाण्यात विरघळलेल्या क्षारांच्या प्रमाणावर आणि तापमानावर अवलंबून असते. बर्फ हे पाण्यावर तरंगते आणि तळाला पाणी असण्याचे तेच मुख्य कारण असते. त्यामुळेच काही समुद्रांच्या बाबतीत असे प्रकार दिसून येतात. हिवाळ्यात अशी परिस्थिती आर्टिक समुद्राच्या भागात झालेली दिसून येते. उणे 1.9 अंश सेल्सिअसपासून समुद्राच्या पाण्याचे बर्फ होण्यास सुरवात होते, की जेव्हा समुद्राच्या पाण्याची क्षार क्षमता 3.5 टक्के असते.
Ref. Link: http://www.agrowon.com/Agrowon/20120315/5675611890193095632.htm
