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आइए बात करते हैं बुलबुलों की, क्या आप जानते हैं कि उबलते पानी से भरे बर्तन में जो बुलबुले दिखाई दे रहे हैं, वे वास्तव में क्या हैं? कुछ लोग सोचते हैं कि वे हवा हैं, क्योंकि बहुत से बुलबुले जिन्हें हम जानते हैं, जैसे साबुन के बुलबुले, वास्तव में हवा से भरे होते हैं। दूसरों को लगता है कि यह पानी के उबलने पर उसकी प्रकृति में रासायनिक परिवर्तन के परिणामस्वरूप निकलने वाली हाइड्रोजन या ऑक्सीजन है।
लेकिन इनमें से कोई भी धारणा सत्य नहीं है। जब बर्तन में पानी डाला जाता है और वह गर्म होने लगता है, तो बर्तन के किनारों पर बुलबुले दिखाई देने लगते हैं। ये बुलबुले असल में हवा हैं। अधिकांश पानी में घुली हुई हवा होती है। जब आप पानी को गर्म करना शुरू करते हैं तो यह घुली हुई हवा पानी से बाहर निकल जाती है। हालांकि, ये बुलबुले उबलते पानी से जुड़े नहीं हैं।
क्या होता है जब पानी उबलता है
जब पानी उबलता है तो उसमें भौतिक परिवर्तन होता है, रासायनिक नहीं। पानी के अणु हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित नहीं होते हैं, बल्कि पानी के अणुओं के बीच के ध्रुवीय बंधन टूट जाते हैं, जिससे वे अपने क्वथनांक तक पहुंच जाते हैं और भौतिक रूप से तरल से गैस में बदल जाते हैं।
आप शायद पहले से ही जानते हैं कि पानी तीन रूपों में आता है: ठोस, तरल और गैस। ठोस रूप को हम बर्फ के रूप में जानते हैं। तरल रूप, निश्चित रूप से, वह पानी है जिसे हम पीते हैं। गैसीय रूप जलवाष्प है। जलवाष्प हमारे चारों ओर, हवा में, लगभग हर समय मौजूद रहता है। हम इसे देख नहीं सकते।
किसी तरल को उबालकर गैस में बदलने के लिए, तरल को तब तक गर्म किया जाना चाहिए जब तक कि उसका वाष्प दबाव वायुमंडलीय दबाव के बराबर न हो जाए। पानी के मामले में, यह लगभग 100 डिग्री सेल्सियस पर होता है। इसी कारण जल का क्वथनांक 100°C माना जाता है। हालाँकि, पानी का क्वथनांक वास्तव में ऊंचाई, वायुमंडलीय दबाव और पानी में अन्य रसायनों की उपस्थिति सहित कई कारकों के आधार पर अधिक या कम हो सकता है।
जब पानी उबलता है, तो ऊष्मा ऊर्जा पानी के अणुओं में स्थानांतरित हो जाती है, जो तेजी से आगे बढ़ना शुरू कर देते हैं। अंत में, अणुओं में तरल के रूप में एक साथ रहने के लिए बहुत अधिक गतिज ऊर्जा होती है। अगला, गैसीय जल वाष्प के अणु बनते हैं। ये बुलबुलों के रूप में सतह पर तैरते हैं और हवा में चलते हैं।
उबलते पानी के बर्तन में बुलबुले हवा के बजाय पानी से बने होते हैं, बस पानी गैसीय अवस्था में होता है। पानी और हवा से भरा बर्तन जैसा दिखता है वास्तव में सिर्फ पानी से भरा बर्तन है, यद्यपि दो अलग-अलग भौतिक अवस्थाओं में।
क्या कोई तरल बिना बुलबुले बनाए उबल सकता है?
एक सतह की कल्पना करें जिसे विशेष रूप से तरल पदार्थ को बिना बुलबुले के उबालने की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह विरोधाभासी लगता है, और एक तरह से यह है। लेकिन निम्नलिखित पर विचार करें।
जब हम बहुत गर्म तवे पर पानी की एक छोटी बूंद डालते हैं, तो वह फैल जाती है और वाष्पित होने में लगभग एक मिनट तक का समय लेती है। पहले संपर्क पर, गर्म सतह छोटी बूंद के हिस्से को वाष्पीकृत कर देती है, जिससे छोटी बूंद और गर्म सतह के बीच वाष्प की एक इन्सुलेट परत बन जाती है। यह डबल-ग्लाज़्ड विंडो के वायु कक्ष में क्या होता है, यह बहुत समान है। भाप की इस परत को केवल तभी बनाए रखा जा सकता है जब गर्म सतह तथाकथित लीडेनफ्रॉस्ट बिंदु से ऊपर हो।
लीडेनफ्रॉस्ट भाप की परत भी उबलने और ठंडा करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यदि, एक गर्म तवे पर पानी की छोटी बूंदों के बजाय, हमारे पास पानी से भरी एक गर्म केतली है, तो केतली के लीडेनफ्रॉस्ट तापमान से नीचे ठंडा होने पर लीडेनफ्रॉस्ट वाष्प की परत ढह जाती है। इसका परिणाम भाप के बुलबुले के विस्फोट में होता है जब पानी (अभी भी) गर्म सतह के सीधे संपर्क में आता है।
लीडेनफ्रॉस्ट प्रभाव की संक्षिप्त व्याख्या
1756 में, जोहान गॉटलॉब लीडेनफ्रॉस्ट ने देखा कि जल वाष्प की एक फिल्म के उत्तोलन के कारण पानी की बूंदें पर्याप्त गर्म पैन से फिसल जाती हैं। ये फिल्में तभी स्थिर होती हैं जब गर्म सतह एक महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर होती है, और वे उबलने की एक केंद्रीय घटना होती हैं।
इस तथाकथित लीडेनफ्रॉस्ट शासन में, वाष्प परत की कम तापीय चालकता गर्म सतह और तरल के बीच गर्मी हस्तांतरण को रोकती है। जब शीतलन सतह का तापमान महत्वपूर्ण तापमान से नीचे गिर जाता है, तो वाष्प फिल्म ढह जाती है और सिस्टम एक न्यूक्लियेट उबलते शासन में प्रवेश करता है। इससे परमाणु ऊर्जा संयंत्रों जैसे कुछ संदर्भों में विशेष रूप से हानिकारक भाप विस्फोट हो सकते हैं।
दूसरी ओर, इन वाष्प फिल्मों की उपस्थिति भी तरल-ठोस प्रतिरोध को कम कर सकती है।
सूत्रों का कहना है
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