Water-density

पाण्याची जागा अदलाबदल

जेव्हा पाणी आणि तेल एकत्र करतो, तेव्हा तेल नेहमी वरच्या दिशेने आणि पाणी खालच्या बाजूला स्थिरावते, हे सर्व त्यांच्या घनतेमुळे होते. कमी घनतेचा पदार्थ पाण्यावर तरंगतो, हे आपणास ठाऊक आहेच. तेलाची घनता पाण्याच्या घनतेपेक्षा कमी असल्यामुळे ते नेहमीच वरच्या दिशेने स्थिरावते.

या लेखातील महत्त्वाचे मुद्दे

नवीन शोध
पाणी आणि तेलाची घनता
तेल आणि पाणी यांच्या घनतेची ओळख
पाणी आणि बर्फाची घनता
घनतेचा उपयोग
निष्कर्ष

नवीन शोध | New Invention

जगतला सकाळी सकाळीच पंकेशचा फोन आला, तो म्हणाला,‘‘ जगत मी एक नवीन शोध लावला आहे, येतो का बघायला?’’

नवीन शोध तो सुद्धा तिसरीत शिकणार्‍या पंकेशने हे लक्षात घेऊन जगत नाही कसे म्हणणार,त्याने लगेच होकार दिला.
काही वेळाने जगत पंकेशच्या घरी पोहोचला, तेथे आणखी पाच लहान मुले गोळा झाली होती. जगतला पाहताच पंकेश म्हणाला, ‘‘ हे बघ दादा माझा नवीन शोध!’’
पंकेशच्या हातात एक काचेचा ग्लास होता आणि त्या ग्लासामध्ये नेमके काय आहे की ते दाखवित हा नवीन शोध-नवीन शोध असे म्हणत आहे, याचा विचार जगत करू लागला. नंतर जगतला त्यात काहीही नवीन दिसले नाही, तो म्हणाला, ‘‘सांग यात नवीन काय आहे.’’

पंकेशने मोठ्या आनंदात सांगायला सुरूवात केली, ‘‘या ग्लासामध्ये मी प्रथम तेल ओतले आणि नंतर थोडेसे पाणी ओतले आणि बघ आता त्यात, आता तेल वर आहे आणि पाणी खाली स्थिरावले आहे.’’

पाणी आणि तेलाची घनता | Density of water and oil

जगतने पुन्हा ग्लास नीट बघितला, पंकेश जे सांगत होता, ते योग्यच होते, हे तपासून जगत म्हणाला,‘‘ पंकेश, तू दोन द्रव पदार्थ एकत्र केले आणि त्यावरून एक निष्कर्ष काढला, तुझ्या या कामाचे मी मनापासून कौेतूक करतो, पण एक गोष्ट लक्षात ठेव, जे घडले ते तू जरी पहिल्यांदा अनुभवत असला तरी त्यामागील विज्ञान तुमच्या पुस्तकांमध्ये दिलेले आहेच. मी ते स्पष्ट करतो, जेव्हा पाणी आणि तेल एकत्र करतो, तेव्हा तेल नेहमी वरच्या दिशेने आणि पाणी खालच्या बाजूला स्थिरावते, हे सर्व त्यांच्या घनतेमुळे होते. कमी घनतेचा पदार्थ पाण्यावर तरंगतो, हे आपणास ठाऊक आहेच. तेलाची घनता पाण्याच्या घनतेपेक्षा कमी असल्यामुळे ते नेहमीच वरच्या दिशेने स्थिरावते. याचे उत्तम उदाहरण म्हणजे, दुधावरील मलई. दूध गरम केल्यावर मलई दुधावर येते,कारण मलईमध्ये स्निग्ध पदार्थ खूप जास्त प्रमाणात असतात, त्यांची घनता दुधाच्या घनतेपेक्षा कमी असल्यामुळे मलई दुधावर गोळा होते, समजले का आता आता घनतेच्या कमी-जास्त पणामुळे निर्माण होणारे विज्ञान? घनता ही पदार्थाची भौतिक गुणधर्म आहे जी प्रति युनिट व्हॉल्यूम एखाद्या वस्तूचे वस्तुमान मोजते. दिलेल्या व्हॉल्यूममध्ये किती वस्तुमान आहे हे ते मोजते आणि प्रति युनिट व्हॉल्यूम वस्तुमान म्हणून व्यक्त केले जाते.घनतेची एकके वस्तुमान आणि आकारमानासाठी वापरल्या जाणार्‍या एककांवर अवलंबून असतात. इंटरनॅशनल सिस्टीम ऑफ युनिट्स (SI) मध्ये, वस्तुमान सामान्यत: किलोग्राम (किलो) मध्ये आणि घन मीटर (m³) मध्ये मोजले जाते, परिणामी घनता kg/m³ च्या युनिटमध्ये व्यक्त केली जाते.घनता हा पदार्थांचा मूलभूत गुणधर्म आहे आणि सामग्री ओळखण्यासाठी आणि वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते.’’

तेल आणि पाणी यांच्या घनतेची ओळख | Identification of density of oil and water

हे ऐकून पंकेशला तेल आणि पाणी यांच्या घनतेची ओळख झाली मात्र त्याच्या मनातील प्रश्‍न मात्र संपले नाही, तो म्हणाला,‘‘ ठीक आहे, पण मला तेल खाली आणि पाणी वर असे करावयाचे असल्यास काय करू?’’ विज्ञानाचा बर्‍यापेकी परिचय असल्यामुळे या प्रश्‍नाने जगत अजिबात विचलित झाला नाही, तो म्हणाला,‘‘ खरे तर साधारण परिस्थितीत हे शक्य नाही, मात्र परिस्थिती बदलविल्यास हे शक्य होऊ शकते, तुझ्या घरी नवीन फ्रीझ दिसतेय त्याद्वारे आपण हे शक्य करू शकतो’’असे म्हणत जगतने पंकेशच्या आईकडे पाहिले.

आईने संमती दिल्यावर जगतने पंकेशच्या हातातील ग्लास घेतला, त्या ग्सासमध्ये तळाशी पाणी होते आणि त्यावर तेलाचा स्तर स्पष्टपणे दिसत होता. हा ग्लास जगतने फ्रिझरमध्ये ठेवला आणि फ्रिझरची सेटींग बदलविली, त्यामुळे केवळ दहा मिनिटातच पाण्याचा बर्फ बनणार होता. त्या दहा मिनिटात पंकेशच्या आईने सर्वांना मस्तपैकी कांदा-पोहे दिलेत. दहा मिनिटे केव्हा संपतात, याची पंकेश वाट पहात होताच, त्याचा इशारा मिळताच जगतने फ्रिझ उघडले आणि ग्लास बाहेर काढला. ग्सासमधील बदल पाहून सर्वांना आश्‍चर्य वाटले कारण आता तेल खाली स्थिरावले होते आणि पाण्याचा बर्फ वरती. असे का घडले याबाबत सर्वांच्या चेहर्‍यावर प्रश्‍नार्थक भाव निर्माण झालेत.

पाणी आणि बर्फाची घनता | Density of oil and ice

हे ओळखून जगत म्हणाला, ‘‘साधारण तापमानाला तेल आणि पाणी या ग्लासमध्ये एकत्र केल्यावर तेलाची घनता पाण्याच्या घनतेपेक्षा कमी असल्यामुळे तेल पाण्यावर तरंगते, मात्र हा ग्लास फ्रिजरमध्ये ठेऊन बाहेर काढल्यास तेल खाली जाते आणि पाण्याचा बर्फ तरंगतो हे मी तुमच्या सर्वांसमोर सिद्ध केले आहे, खरे तर यामागे फार मोठे आणि गुंतागुतींचे विज्ञान अजिबात नाही, एकदम सोपे कारण आहे. फ्रिजरमध्ये ग्लास ठेवल्यामुळे पाण्याचा बर्फ होतो, म्हणजे पाणी घन होते आणि पाणी घन होतांना प्रसरण पावते आणि त्याची घनताही कमी होते, त्यामुळेच बर्फ तेलावर तंरगता दिसत आहे. तसेच ही बाब आपण आपल्या रोजच्या जीवनात अनुभवत असतो, सरबत केल्यावर जेव्हा त्यात बर्फाचे चौकोनी तुकडे टाकतो तेव्हा ते सुद्धा सरबतावर तरंगतात.’’

घनतेचा उपयोग । Density utilization

घनता, जे पदार्थाच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूमचे वस्तुमान आहे, हा एक मूलभूत गुणधर्म आहे ज्याचे विविध क्षेत्रांमध्ये विविध व्यावहारिक उपयोग आहेत. येथे घनतेचे काही सामान्य उपयोग आहेत:

उत्पादनात गुणवत्ता नियंत्रण: उत्पादन प्रक्रियेत वापरल्या जाणार्‍या सामग्रीची सुसंगतता आणि गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी उत्पादक अनेकदा घनता मोजमाप वापरतात. घनतेतील विचलन रचनामधील फरक दर्शवू शकतात.

सामग्रीची ओळख: घनता मोजमाप सामग्री ओळखण्यासाठी आणि वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी वापरली जाते. भिन्न पदार्थांमध्ये सामान्यत: भिन्न घनता असते, ज्यामुळे या मालमत्तेवर आधारित ओळख होऊ शकते.

आर्किटेक्चरल आणि इंजिनिअरिंग डिझाइन: बांधकाम आणि अभियांत्रिकीमध्ये, रचनांची रचना करताना सामग्रीची घनता विचारात घेतली जाते. उदाहरणार्थ, काँक्रीट, स्टील आणि लाकूड यांसारख्या बांधकाम साहित्याची घनता इमारतींच्या एकूण स्थिरतेवर आणि भार सहन करण्याच्या क्षमतेवर परिणाम करते.

एव्हिएशन आणि एरोस्पेस: विमानचालन आणि एरोस्पेस उद्योगांमध्ये, अभियंते विमानाची कार्यक्षमता अनुकूल करण्यासाठी इंधन आणि सामग्रीची घनता विचारात घेतात. विमानाची इंधन कार्यक्षमता इंधनाच्या उर्जेच्या घनतेने प्रभावित होते.

फार्मास्युटिकल्स आणि औषध: औषधी कंपन्या औषधांची योग्य रचना सुनिश्चित करण्यासाठी घनता मोजमाप वापरतात. औषधांची घनता डोसच्या अचूकतेवर आणि उपचारांच्या प्रभावीतेवर परिणाम करू शकते.

अन्न आणि पेय उद्योग: अन्न आणि पेय उद्योगात, उत्पादनांच्या गुणवत्तेचे परीक्षण आणि नियंत्रण करण्यासाठी घनता वापरली जाते. उदाहरणार्थ, शीतपेयांमध्ये साखरेचे प्रमाण घनतेच्या मोजमापांवर आधारित ठरवता येते.

तेल आणि वायू शोध: तेल आणि वायू शोधात घनता मोजमाप महत्त्वपूर्ण आहे. घनतेच्या नोंदी सारख्या साधनांचा वापर भूपृष्ठावरील खडकांच्या संरचनेचे मूल्यांकन करण्यासाठी आणि संभाव्य तेल आणि वायू साठा ओळखण्यासाठी केला जातो.

पर्यावरण निरीक्षण: हवा, पाणी आणि मातीमध्ये प्रदूषकांच्या एकाग्रतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी पर्यावरणीय निरीक्षणामध्ये घनता मोजमाप वापरले जातात. ही माहिती पर्यावरणीय प्रभावाचे मूल्यांकन आणि नियमांचे पालन करण्यात मदत करते.

हवामानशास्त्र: घनता हवामानशास्त्रात, विशेषत: हवेच्या वस्तुमानाच्या अभ्यासात भूमिका बजावते. हवेच्या घनतेतील बदल हवामानाच्या नमुन्यांवर परिणाम करतात आणि दबाव प्रणाली आणि वारा यासारख्या घटनांच्या निर्मितीमध्ये योगदान देतात.

वाहन उद्योग: ऑटोमोटिव्ह उद्योगात, इंधन आणि स्नेहकांच्या विकासासाठी घनता मोजमाप वापरले जातात. इंधनाची घनता दहन कार्यक्षमता आणि उत्सर्जनावर परिणाम करते, तर वंगण घनता इंजिनच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करू शकते.

भूविज्ञान आणि पृथ्वी विज्ञान: भूगर्भशास्त्रीय अभ्यासामध्ये घनता हे महत्त्वाचे मापदंड आहे. याचा उपयोग खडक आणि खनिज रचनांचे विश्लेषण करण्यासाठी, पृथ्वीच्या थरांची घनता निश्चित करण्यासाठी आणि भूकंपाच्या लहरींचा प्रसार समजून घेण्यासाठी केला जातो.

पाणी व्यवस्थापन: पाणी-संबंधित अनुप्रयोगांमध्ये, घनता मोजमाप क्षारतेच्या पातळीचे परीक्षण करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते. पाण्याच्या घनतेतील बदल सागरी प्रवाह आणि अभिसरण पद्धतींवर परिणाम करतात.

साहित्य चाचणी: धातू, प्लास्टिक आणि कंपोझिटसह विविध पदार्थांच्या भौतिक गुणधर्मांचे मूल्यांकन करण्यासाठी सामग्री चाचणीमध्ये घनता हे एक महत्त्वपूर्ण मापदंड आहे.

ही फक्त काही उदाहरणे आहेत आणि घनतेची संकल्पना अनेक वैज्ञानिक, औद्योगिक आणि दैनंदिन संदर्भांमध्ये सामग्रीचे भौतिक गुणधर्म समजून घेण्यासाठी आणि हाताळण्यासाठी लागू केली जाते.

निष्कर्ष ( Conclusion)-

बांधकामासह विविध उद्योगांमध्ये घनता महत्त्वाची असते, जेथे त्यांची घनता आणि ताकद गुणधर्मांवर आधारित विविध साहित्य निवडले जातात. जगतच्या स्पष्टीकरणामुळे सर्वांचे समाधान झाले आणि सरबताचा विषय निघाला होताच म्हणून पंकेशच्या आईने सर्वांना सरबत दिले. सरबताचा आस्वाद घेतांना पुन्हा तेल आणि पाणी यांच्या घनतेवर चर्चा झाली, सोबत बर्फातील पाणी आणि बर्फाची घनता यावरही चर्चा झाली. यावर भगतने अगोदर स्पष्टीकरण दिलेले आहेच.

माहिती संकलन-
- योगेश रमाकांत भोलाणे