විදු නැන නුවණ – Science Literacy for All

සෙල්සියස් අංශක බිංදුවට පහලින් ජලය ද්‍රව වශයෙන් පවතීද?

අප බොහෝ දෙනෙකු දන්නේ ජලය සෙල්සියස් අංශක බිංදුව හෙවත් හිමාංකයට වඩා පහතට වැටුණොත්(below zero) ඝනයක් බවට පත්වෙන බවයි. එහෙත් මේ ලිපියේ මාතෘකාවෙන් අසන්නේ හිමාංකයට වඩා පහතට වැටුණත් ජලය, ද්‍රව වශයෙන් පැවතිය හැකිද යන්නයි. පිළිතුරු වශයෙන් කිවහැක්කේ එසේ පැවතිය හැකි බවයි. මෙය සිදුවිය හැකි ක‍්‍රම කිහිපයක් තිබේ.

Water 1

මුලින්ම සඳහන් කළ යුත්තේ යම් ද්‍රව්‍යයක අවධිය ඒ කියන්නේ ඒක වායුවක්ද, දියරයක්ද ඝනදෙයක්ද යන්න බලවත් ලෙස රඳා පවතින්නේ එහි උෂ්ණත්වය සහ පීඩනය මතය යන්නයි. බොහෝ ද්‍රව්‍යන් පීඩනයට ලක් කළ විට එම ද්‍රව්‍යය, ඝනයක් බවට පත්වන උෂ්ණත්වය ඉහළ දමයි. ද්‍රවයක. ලිහිල් දඟර ගැසෙන අණු, ඒවා එක්කොට තබන ස්ථාවර බන්ධන සෑදීමට ප‍්‍රමාණවත්ව මන්දගාමීවෙයි. ප‍්‍රමාණවත්ව ආසන්න වෙයි. අප විසින් ද්‍රවයක් පීඩනයකට ලක් කරනු ලැබූ විට එකට එක්වන සේ අපි අණුවලට බලකරන්නෙමු. එහෙයින් ඒවාට ස්ථාවර බන්දන සාදමින් සම්මත පීඩනයේදී හිමාංකයට වඩා ඉහළ උෂ්ණත්වයක් තිබුණේ වී නමුත් ඝනයක් බවට පත්විය හැකිවේ. එසේ වුවද, ජලය එක්තරා අන්දමකට සුවිශේෂීය. ඝන ස්ඵටික ව්‍යුහයක් බවට බන්ධනයවෙද්දී ජල අණු පිටතට පැතිරී යයි. අයිස් ද්‍රව ජලයට වඩා ඝනත්වයෙන් අඩුවීමට මග පාදන්නේ මෙකී පැතිරයාමේ කි‍්‍රයාවලියයි. අයිස් ජලයෙහි පාවෙන්නේද එම හේතුවෙනි. ජලයෙහි මෙම පිටතට පැතිර යාමේ කි‍්‍රයාවෙන් මිදීමේදී අදහස් වන්නේද ජලය මත පීඩනය ඇති කිරීමෙන් හිමාංකය පහළට හෙළන බවයි. (ජල අණුවලට සන ව්‍යුහය වෙත පැතිරයාමට අසීරු කරන පරිදි) ප‍්‍රමාණවත් පීඩනයක් ඇති කිරීමෙන් සෙල්සියස් අංශක බිංදුවට අංශක කිහිපයක් පහළින් ජලය පැවතිය හැකිය.

පීඩනය ඇති නොකර වුවද, ආකලන (additives) හෙවත් එකතු කිරීම් භාවිතා කරමින් බිංදුවෙන් පහළ(අවශුන්‍ය)  උෂ්ණත්වවලදී ද ද්‍රව ජලය පැවතිය හැකියි.  ලු ණු වැනි ආකලන, ඝනයක් සෑදීමට අවශ්‍ය වන රසායන බන්ධනයන්ට හරස් විය හැකියි. එහෙයින් ඒවා මගින් ජලයේ හිමාංකයපහළ දැමීමට පුළුවන. ලුණු හෙවත් ලවණ සෑදී ඇත්තේ ප‍්‍රබල සෝඩියම් හා ක්ලෝරීන් අයන මගිනි. ජලයේ දිය කළ විට, ජල අණු එකිනෙකට බැදී සිටිනු වෙනුවට ලුණු අයනවල ඈදීමට මාන බලයි. එහෙයින් ඒවා පහසුවෙන් මිදෙන්නේද නැත. ජලයට තවදුරටත් ලූණු එක්කරන විට හිමාංකය ජලය සංතෘප්තියට පත්වන තුරු මෙන්ම තවත් ලූණු රඳවා තබා ගැනීමට නොහැකි වනතුරු තවත් පහළට වැටෙන අතර අණු ප‍්‍රමාණවත්ව එක් කළ විට ජලයේ හිමාංකය සෙල්සියස් අංශක ඍණ 21 (-21)දක්වා පහත වැටිය හැකිය. මෙම කාරණයෙන් තේරුම් යන්නේ ප‍්‍රමාණවත් තරම් ලූණු එකතු කරන්නේ නම් සෙල්සියස් අංශක ඍණ 21 දී වුව ජලය ද්‍රවයක් හැටියට පැවතිය හැකි බවයි.

Life-Below-Zero-Getting-Water

ද්‍රව ජලය මිදෙන්නට නොදී තබාගැනීම වෙනුවට ලුණුවල මෙම බලගතු ගුණය අයිස්, යළි ජලය වෙනුවට හැරවීම සඳහාද යොදා ගත හැකිවේ. අයිස්වලින් වැසුණු  පැති මංතීරු මත ලූණු ඉසීමෙන් අයිස්වල හිමාංකය පරිමණ්ඩිත (ambient = හාත්පස පැතුරුණු) උෂ්ණත්වයේදී  පහළ හෙළන අතර අයිස් දියවී යාමට පටන් ගනියි. එහෙත් පරිමණ්ඩිත උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් ඍණ අංශක 21ට පහළ නම් ලූණු ඉසීමෙන් එවැනි ප‍්‍රතිඵලයන් අතර නොවේ. ජලයෙහි හිමාංකය කෙරහි ලූණු වල බලපෑම පෘථිවියේ සාගර කෙරෙහිද විශාල බලපෑමක් ඇතිකෙරේ.

250px-Nucleation_fingerඅප ජලය මත පීඩනයක් ඇති නොකළද එමෙන්ම ජලයට කිසිම දෙයක් එකතු නොකළද සෙල්සිය අංශක බිංදුවට අඩු උණ්ණත්වයකදී ජලය තවදුරටත් ද්‍රව වශයෙන් පවත්වා ගෙන යා හැකි තවත් අවස්ථා මතු වේ. ජලය අයිස් බවට මිදීමට නම් කි‍්‍රයාදාමය ආරම්භ කිරීම පිණිස  ඈදී මිදීමට එයට යමක් තිබිය යුතුය. මෙහි ආරම්භක ස්ථාන අප විසින් හඳුන්වනු ලබන්නේ  න්‍යෂ්ඨීකරණ කේන්ද‍්‍ර(nucleation centers) යනුවෙනි. බොහෝ අවස්ථාවන්හිදී ධූවිලි හෝ අප මුල ද්‍රව්‍ය(impurities) බිඳක් හෝ ජලයෙහි කුඩා කම්පනයකින් පවා අෑදී මිදීම සඳහා ජලයට න්‍යෂ්ටිකරණ කේන්ද‍්‍ර ()සැපයෙනු ලැබේ. එහෙත් යම් ජලයක් ඉතා පිරිසිදු නම් කිසිම සෙලවීමක් කම්පනයකින් තොර නම් ජල අණුවලට ඇදී ස්ඵටික බවට පත්වීමට (crystallize) යමක් එම ජලයෙහි නොමැත. මෙහි ප‍්‍රතිඵලයක් ලෙස ඉතා පිරිසිදු ජලය සෙල්සියන් අංශක බින්දුවට වඩා අඩු උෂ්ණත්වයක් දක්වා මිදෙන්නේ නැතුව සිසිල් කළ හැකිය. ඉතා පිරිසිදු ජලය මිදෙන්නේ නැතුව, සෙල්සියස් අංශක ඍණ 40 පමණ දක්වා සුපිරි සිසිල් කිරීමකට(super cooled) ලක් කළ හැකිය. මෙම තත්ත්වයෙන් ඇති ජලය සුපිරි සිසිල්කළ ලෙස සැලකේ. සම්මත පීඩනයේදී සුපිරි සිසිල්කළ ජලය මිදෙන්නේ නැතුව පවතින්නේ හුදෙක් න්‍යෂ්ටිකරන මධ්‍යස්ථාන නොමැතිකමිනි.  එහෙයින් සුළු කම්පනයක් වැනි න්‍යෂ්ටිකරණ කේන්ද‍්‍ර සැපයූ විට සුපිරි සිසිල්කල ජලය ඉක්මනින් මිදෙයි. හිමායන වැස්ස සුපිරි සිසිලිකළ ජලය පිළිබඳ  ස්වාභාවික නිදසුනකි. හිමායන වැස්ස පෘථිවිය පෘෂ්ඨයේ කිසියම් වස්තුවක් මත වැටෙන විට එම වස්තුවෙන් න්‍යෂ්ටිකරණ කේන්ද‍්‍ර සැපයෙන අතර වැස්ස අයිස් ලෙස මිදෙයි.

Science Questions with Surprising Answers හී පළවූ   Can water stay liquid below zero degrees Celsius? ලිපිය ඇසුරෙනි

ප්‍රතිචාරයක් ලබාදෙන්න

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ WordPress.com ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Twitter picture

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Twitter ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Facebook photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Facebook ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Google+ photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Google+ ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Basic HTML is allowed. Your email address will not be published.

Subscribe to this comment feed via RSS

%d bloggers like this: