इयत्ता – 6वी
माध्यम – मराठी
विषय – कुतूहल विज्ञान
अभ्यासक्रम – सुधारित अभ्यासक्रम 2025-26
भाग – 2
प्रकरण ८. पाण्याच्या अवस्था – स्थित्यंतर – महत्त्वाचे मुद्दे
१. पाण्याच्या अवस्था (States of Water)
- पाणी तीन वेगवेगळ्या अवस्थांमध्ये आढळते:
- घन अवस्था (Solid State): बर्फ (याला निश्चित आकार आणि आकारमान असते; हे प्रवाही नसते).
- द्रव अवस्था (Liquid State): पाणी (याला निश्चित आकार नसतो, पण आकारमान निश्चित असते; हे प्रवाही असते).
- वायू अवस्था (Gaseous State): बाष्प / पाण्याची वाफ (याला निश्चित आकार किंवा आकारमान नसते; हे उपलब्ध जागा व्यापते).
- बर्फ आणि पाणी हे एकाच पदार्थाची (पाण्याची) रूपे आहेत.
२. पाण्याचे स्थित्यंतर (Change of State)
| प्रक्रिया | वर्णन | आवश्यक बदल |
| वितळणे/विलय | घन (बर्फ) → द्रव (पाणी) | उष्णता देणे |
| गोठणे | द्रव (पाणी) → घन (बर्फ) | थंड करणे |
| बाष्पीभवन | द्रव (पाणी) → वायू (बाष्प) | उष्णता देणे |
| सांद्रीभवन | वायू (बाष्प) → द्रव (पाणी) | थंड करणे |
- बाष्पीभवन (Evaporation): पाण्याचे त्याच्या बाष्प अवस्थेत रुपांतर होण्याची क्रिया. ही क्रिया खोलीच्या तापमानालाही सतत घडत असते (उदा. ओले कपडे सुकणे).
- सांद्रीभवन (Condensation): पाण्याच्या वाफेचे द्रव अवस्थेत रुपांतर होण्याची क्रिया (उदा. थंड पेल्याच्या बाहेर पाण्याचे थेंब जमा होणे, ढगांची निर्मिती).
३. बाष्पीभवनावर परिणाम करणारे घटक
पाणी किती वेगाने बाष्पीभवन होईल यावर खालील घटक परिणाम करतात:
- उघड क्षेत्र (Surface Area): उघड क्षेत्र जास्त असल्यास बाष्पीभवन जलद होते (उदा. प्लेटमधील पाणी झाकणातील पाण्यापेक्षा लवकर सुकते).
- तापमान (Temperature): तापमान जास्त असल्यास बाष्पीभवन जलद होते (उदा. सूर्यप्रकाशात कपडे लवकर सुकतात).
- हवेची गती (Air Speed): वाऱ्याचा वेग जास्त असल्यास बाष्पीभवन जलद होते (उदा. पंख्याखाली कपडे लवकर सुकतात).
- आर्द्रता (Humidity): हवेतील पाण्याच्या वाफेचे प्रमाण (आर्द्रता) जास्त असल्यास बाष्पीभवन हळू होते (उदा. पावसाळ्यात कपडे उशिरा सुकतात).
४. शीतकर परिणाम (Cooling Effect)
- बाष्पीभवनामुळे शीतकर परिणाम होतो.
- जेव्हा पाण्याचे बाष्पीभवन होते, तेव्हा ते वातावरणातून किंवा ज्या पृष्ठभागावरून ते बाष्पीभवन होत आहे, त्या पृष्ठभागावरून उष्णता शोषून घेते. यामुळे तो पृष्ठभाग थंड होतो.
- उदाहरणे:
- मातीचे भांडे (माठ/सुरई): भांड्याच्या पृष्ठभागावरून पाण्याचे बाष्पीभवन होते, ज्यामुळे आतील पाणी थंड राहते.
- घाम सुकणे: शरीरावरील घामाचे बाष्पीभवन झाल्यावर शरीरातील उष्णता बाहेर पडते आणि आपल्याला गार वाटते.
५. जलचक्र आणि ढगांची निर्मिती
- पाण्याची वाफ हवेपेक्षा हलकी असल्याने वातावरणात वर जाते.
- ठराविक उंचीवर, हवा थंड झाल्यावर पाण्याच्या वाफेचे सांद्रीभवन होते.
- हे सांद्रीभवन हवेतील धुळीच्या कणांभोवती पाण्याचे लहान थेंब तयार करते. हे थेंब हवेत तरंगून ढग तयार करतात.
- अनेक लहान थेंब एकत्र येऊन मोठे आणि जड थेंब बनतात. हे थेंब पाऊस (किंवा गारा/बर्फ) म्हणून पृथ्वीवर परत येतात.
- पृथ्वीचा पृष्ठभाग आणि वातावरण यांच्यातील पाण्याचे हे परिभ्रमण म्हणजेच जलचक्र होय.
६. पाण्याचे महत्त्व आणि जबाबदारी
- पिण्यायोग्य पाणी पृथ्वीवर अतिशय कमी प्रमाणात उपलब्ध आहे.
- पाण्याच्या वाढत्या मागणीमुळे अनेक ठिकाणी टंचाई जाणवते.
- पाण्याचा काटकसरीने वापर करणे आणि जलस्रोत प्रदूषणमुक्त ठेवणे ही आपली जबाबदारी आहे.
इयत्ता – 6वी | विषय – कुतूहल (विज्ञान)
प्रकरण 8. पाण्याच्या अवस्था – स्थित्यंतर
नमुना प्रश्नोत्तरे
1. थिरवला बर्फ आणि पाण्याच्या स्वरूपाबद्दल कुतूहल वाटते. आवीने थिरवशी प्रतिवाद केला की दोन्हीही एकच पदार्थ आहेत. तुम्हाला काय वाटते? का वाटते?
मला वाटते की आवीचे म्हणणे बरोबर आहे. बर्फ आणि पाणी हे एकच पदार्थ (पाणी) आहेत, फक्त त्यांच्या अवस्था वेगळ्या आहेत.
जेव्हा आपण बर्फाचे तुकडे एका भांड्यात ठेवतो, तेव्हा काही वेळाने ते वितळून पाणी बनतात. यावरून सिद्ध होते की बर्फ आणि पाणी हे एकाच पदार्थाची दोन रूपे (अवस्था) आहेत.
2. थिरवचे मत बरोबर आहे का? (की गोठवण कक्षात बर्फात काहीतरी मिसळले जाते). हे आपण कसे शोधू शकतो?
नाही, थिरवचे मत बरोबर नाही. गोठवण कक्षात (फ्रीजरमध्ये) बर्फात काहीही मिसळले जात नाही.
हे शोधण्यासाठी आपण फ्रीजरमध्ये साधे पिण्याचे पाणी ठेवून त्याचे निरीक्षण करू शकतो. पाणी गोठून बर्फ बनते, यावरून सिद्ध होते की बर्फात वेगळे काहीही मिसळले जात नाही.
3. कृती 8.1 (बर्फाचे पाण्यात रुपांतर होते) या निरीक्षणातून तुम्ही काय निष्कर्ष काढू शकाल?
या निरीक्षणातून आपण हा निष्कर्ष काढू शकतो की, बर्फ आणि पाणी हे एकच पदार्थ आहेत. बर्फ ही पाण्याची घन अवस्था आहे आणि पाणी ही पाण्याची द्रव अवस्था आहे.
4. खेळाच्या मैदानावरील मातीने पाणी शोषले आहे असे मला वाटते. तुम्हाला काय वाटते?
माती पाणी शोषून घेते हे खरे आहे, पण सर्वच पाणी माती शोषून घेऊ शकत नाही. डबक्यातील पाणी गायब होण्याचं मुख्य कारण म्हणजे बाष्पीभवन (Evaporation). सूर्यप्रकाशामुळे किंवा हवेमुळे पाण्याचे वाफेत रूपांतर होते आणि ते हवेत मिसळून जाते.
5. डबक्यातील पाणी गायब होत असल्याचे तुम्ही कधी पाहिले आहे का? ते कुठे जाते?
होय, डबक्यातील पाणी गायब होताना पाहिले आहे. ते पाण्याच्या वाफेच्या रूपात हवेत मिसळून जाते.
इतर उदाहरणे: ओले कपडे वाळणे, फरशी पुसल्यानंतर ती सुकणे, भांडी धुतल्यानंतर पृष्ठभागावरील पाण्याचे थेंब सुकणे.
संभाव्य कारण: या सर्वांचे कारण बाष्पीभवन आहे. पाणी द्रवरूपातून वायू (बाष्प) अवस्थेत बदलते.
6. भांड्याच्या पृष्ठभागावरून पाणी झिरपले असेल. याचे आवीला कुतूहल वाटले. भांड्याच्या पृष्ठभागावरून पाणी झिरपत नाही. असे थिरवला वाटते. कोणाचा अभिप्राय योग्य आहे? हे तपासण्यासाठी कृतीची आखणी करा.
थिरवचा अभिप्राय योग्य आहे. भांड्याच्या पृष्ठभागावरून पाणी झिरपत नाही (विशेषतः स्टीलच्या भांड्यातून).
तपासण्यासाठी कृतीची आखणी: कृती 8.2 मध्ये सांगितल्याप्रमाणे स्टीलच्या ताटात पाणी घेऊन ते पूर्णपणे नाहीसे होईपर्यंत नियमित निरीक्षण करावे. ताटाच्या खालच्या बाजूला पाणी झिरपलेले दिसणार नाही, यावरून पाणी बाष्पीभवन झाले असे सिद्ध होईल.
7. स्टीलच्या ताटातून पाणी झिरपलेच नाही, तर मग पाणी गेले कुठे?
पाणी बाष्पीभवन होऊन वायू (पाण्याच्या वाफेच्या) अवस्थेत हवेत मिसळून गेले.
8. डोसा बनविताना गरम तव्यावर थोडस पाणी शिंपडतात. ते पाणी कुठे जाते?
ते पाणी बाष्पीभवन होऊन लगेच वाफेच्या रूपात हवेत मिसळून जाते. (कारण तवा खूप गरम असतो).
9. बाष्पीभवनाची क्रिया सतत घडत असते, अगदी खोलीच्या तापमानातही घडत असते. यासारखी अन्य काही उदाहरणे देऊ शकता का?
होय, बाष्पीभवन सतत घडते.
उदाहरणे: ओले कपडे वाळणे; घाम येणे आणि तो सुकल्यामुळे थंडावा जाणवणे; ओला पोछा (मॉब) लवकर सुकणे.
10. आता तुम्हाला काय वाटते? डबक्यातील पाणी गायब होण्याचे कारण काय असेल? (i) पाणी झिरपल्यामुळे किंवा (ii) पाण्याच्या बाष्पीभवनामुळे किंवा (iii) वरील दोन्हीमुळे.
उत्तरे: iii. वरील दोन्हीमुळे – माती थोडं पाणी शोषून घेते (झिरपते), पण मुख्य कारण पाण्याच्या बाष्पीभवनामुळे आहे.
11. हँड सॅनिटायझर हातावर घासल्यानंतर ते अदृश्य होते. काय कारण असेल?
हँड सॅनिटायझरमध्ये अल्कोहोल (Alcohol) असते. अल्कोहोलचे बाष्पीभवन पाण्यापेक्षा खूप जलद होते, त्यामुळे ते चटकन अदृश्य होते.
12. कृती 8.3 मधील काचेच्या पेल्याच्या बाहेरील पृष्ठभागावर दिसणारे पाणी हवेतील पाण्याच्या वाफेच्या सांद्रीभवनामुळे असू शकते का?
होय, नक्कीच. काचेच्या पेल्यातील बर्फामुळे पेल्याचा पृष्ठभाग खूप थंड होतो. हवेतील पाण्याची वाफ या थंड पृष्ठभागाच्या संपर्कात येऊन सांद्रीभवन (Condensation) क्रियेमुळे पाण्याच्या थेंबात रूपांतरित होते.
13. डिजीटल वजनकाट्यावर ठेवलेल्या थंड पाण्याच्या वस्तुमानाचे (मासचे) काय होईल याचा अंदाज लावा. वस्तुमान वाढेल, कमी होईल की तसेच राहील?
वस्तुमान वाढेल. कारण हवेतील पाण्याची वाफ सांद्रीभवन होऊन पेल्याच्या पृष्ठभागावर जमा होते, ज्यामुळे एकूण वजन (वस्तुमान) वाढेल.
14. घन, द्रव आणि वायू अवस्थेतील पाण्याच्या गुणधर्मामध्ये काय फरक आढळतो?
फरक तक्त्यामध्ये (तक्ता 8.3) दिला आहे. मुख्य फरक म्हणजे:
- घन (बर्फ): निश्चित आकार आणि आकारमान असतो.
- द्रव (पाणी): निश्चित आकार नसतो (ज्या पात्रात ठेवले त्याचा आकार घेतो), पण आकारमान निश्चित असते.
- वायू (बाष्प): निश्चित आकार आणि आकारमान दोन्ही नसतात (उपलब्ध जागा व्यापतो).
15. तुम्ही पाहिलेले इतर द्रव पदार्थ कोणते ज्याचे घनरूपात रूपांतर होते?
खोबरेल तेल (थंडीत गोठते), मेण (मेणबत्ती थंड झाल्यावर), तूप (थंडीत गोठते), धातुरस (उदा. वितळलेले लोखंड थंड झाल्यावर).
16. स्वयंपाक घरात न जाताही शिजवलेल्या आहार पदार्थाचा वास येत असल्याचे तुमच्या कधी लक्षात आले आहे का? हा वास आपल्यापर्यंत कसा पोहचतो?
पदार्थाच्या वासाचे कण वायू अवस्थेत असतात. हे वायू कण हवेत पसरतात आणि वाऱ्याच्या मदतीने आपल्या नाकापर्यंत पोहोचतात (याला विसरण (Diffusion) असेही म्हणतात).
17. वायूंची इतर उदाहरणे कोणती? ऑक्सिजन आणि कार्बनडाय ऑक्साइडच्या बाबतीत काय?
इतर उदाहरणे: नायट्रोजन, हिलियम, नैसर्गिक वायू (LPG). ऑक्सिजन आणि कार्बन डायऑक्साईड: हे दोन्ही वायू अवस्थेतील पदार्थ आहेत.
18. तुम्हाला माहित आहे का? बर्फाला त्याच्या द्रव अवस्थेत म्हणजेच पाण्यामध्ये पटकन कसे रूपांतर करता येईल?
बर्फाला उष्णता देऊन किंवा गरम करून त्याचे पाण्यात पटकन रूपांतर करता येते.
19. आपण पाण्याव्यतिरिक्त इतर कोणती उदाहरणे घेऊ शकतो, जे घन ते द्रव अवस्थेमध्ये बदलू शकतात?
मेण (मेणबत्ती जळताना वितळते), तूप (गरम केल्यास वितळते), धातूंचा रस (गरम केल्यास वितळतो).
20. वादळाच्या दिवशी कपडे लवकर सुकतात की सावकाश?
वादळाच्या दिवशी कपडे लवकर सुकतात. कारण वाऱ्याचा वेग (हवेची गती) जास्त असल्यामुळे बाष्पीभवनाचा वेग वाढतो.
21. जर तुम्हाला पावसाळ्याच्या दिवशी, तुमचे कपडे सुकवायचे असतील तर तुम्ही ते जलद गतीने कसे सुकवू शकाल?
पावसाळ्याच्या दिवसात आर्द्रता (हवेतील पाण्याची वाफ) जास्त असते, त्यामुळे बाष्पीभवन हळू होते.
जलद सुकवण्यासाठी उपाय: कपडे पंख्याखाली ठेवणे; कपडे उघड्याजवळ (खिडकीजवळ) किंवा घरात जास्त तापमान असलेल्या जागी ठेवणे.
22. मातीच्या भांड्यातले पाणी इतके गार का असते? स्टेनलेस स्टीलच्या भांड्यात पाणी गार होताना मी कधीच पाहिले नाही. काय कारण असेल?
मातीच्या भांड्याला बारीक छिद्रे (pores) असतात. या छिद्रांमधून पाणी भांड्याच्या बाहेरील पृष्ठभागावर झिरपते. बाहेरील पाण्याचे बाष्पीभवन होते. बाष्पीभवनासाठी लागणारी उष्णता ती भांड्याच्या आतील पाण्याकडून घेते. उष्णता बाहेर गेल्याने भांड्यातील पाणी थंड होते. याला शीतकर परिणाम (Cooling Effect) म्हणतात. स्टीलच्या भांड्यात छिद्रे नसल्याने बाष्पीभवन होत नाही.
23. शीतकर परीणामाची इतर उदाहरणे कोणती?
उन्हाळ्यात फरशीवर पाणी शिंपडल्यास ती थंड होते; हात तळव्याला सॅनिटायझर लावून घासल्यास गार जाणवते; घाम सुकल्यावर थंडावा जाणवतो.
24. पाण्याची वाफ असलेली हवा वातावरणात वर का जाते?
पाण्याची वाफ हवेपेक्षा हलकी असते, त्यामुळे ती वातावरणात वरवर जाते.
तक्ते आणि त्यांची उत्तरे
तक्ता 8.1: निरीक्षणे आणि प्रश्नांच्या नोंदी (कृती 8.3)
| मी निरीक्षण केले | मला कुतूहल वाटले |
|---|---|
| काचेच्या पेल्याच्या बाहेरील पृष्ठभागावर पाण्याचे छोटे थेंब दिसतात. | हे पाण्याचे थेंब कुठून आले? |
| सुरवातीला लहान असलेले थेंब एकत्र येऊन मोठे होतात. | काचेच्या पेल्यातील पाणी बाहेर पाझरले का? |
| पाण्याच्या थेंबांना स्पर्श केल्यावर ते थंड जाणवतात. | या थेंबांचा पेल्यातील पाण्याशी काही संबंध आहे का? |
चित्र 8.3: पाण्याचे थेंब दिसण्याची संभाव्य कारणे
- काचेच्या पेल्यातून पाणी पाझरले असावे.
- पेल्यातील बर्फ वितळून ते पाणी बाहेर आले असावे.
- हवेतील पाण्याची वाफ थंड पृष्ठभागाला लागून थेंबात रूपांतरित झाली असावी (सांद्रीभवन).
तक्ता 8.2: डिजीटल वजनकाटा वापरुन सांद्रीभवन प्रयोगात वस्तुमानाचे मापन (कृती 8.4)
| वेळ (min) | पाण्याचे वस्तुमान (उदा.) (g) |
|---|---|
| 0 | 100.00 |
| 5 | 100.05 |
| 10 | 100.10 |
| 15 | 100.15 |
| 20 | 100.20 |
| 25 | 100.25 |
| 30 | 100.30 |
निष्कर्ष: वस्तुमान वाढेल. कारण हवेतील पाण्याच्या वाफेचे सांद्रीभवन होऊन पाणी पेल्याच्या पृष्ठभागावर जमा होते आणि ते वजनकाट्यात मोजले जाते.
तक्ता 8.3: पाण्याच्या विविध अवस्थांची तुलना (कृती 8.5)
| गुणधर्म | बर्फ (घन अवस्था) | पाणी (द्रव अवस्था) | पाण्याची वाफ (वायू अवस्था) |
|---|---|---|---|
| आकार | निश्चित (स्वतःचा आकार असतो) | अ-निश्चित (पात्राचा आकार घेतो) | अ-निश्चित (उपलब्ध जागा व्यापते) |
| वहन सामर्थ्य | नसते (प्रवाही नाही) | असते (प्रवाही आहे) | असते (संपूर्ण जागा व्यापते) |
| प्रसरण सामर्थ्य | नसते (आकारमान स्थिर) | असते (प्रसरण दर्शविते) | सर्वाधिक (संपूर्ण जागेत सहज पसरते) |
चित्र 8.5: पाण्याच्या विविध अवस्थाचे स्थित्यंतर (कृती 8.6)
| चिन्ह | नाव |
|---|---|
| घन (उदा. बर्फ) | A |
| द्रव (पाणी) | B |
| वायू (बाष्प/वाफ) | 1 |
| वितळणे (उष्णता दिल्यावर) | 1 |
| गोठणे (थंड केल्यावर) | 2 |
| बाष्पीभवन (उष्णता दिल्यावर) | 3 |
| सांद्रीभवन (थंड केल्यावर) | 4 |
तक्ता 8.4: तपासाचे निष्कर्ष (कृती 8.7)
| घटक | बुटलीचे झाकण | प्लेट |
|---|---|---|
| उघड क्षेत्र | कमी | जास्त |
| बाष्पीभवनासाठी लागणारा वेळ | जास्त | कमी |
निष्कर्ष: उघड क्षेत्रफळ जास्त असल्यास (प्लेटमध्ये) बाष्पीभवन जलद होते.
विस्तृत अध्ययन प्रश्नांची उत्तरे
1. खालीलपैकी सांद्रीभवनाचे वर्णन कोण करते?
2. खालील दिलेल्या क्रियांपैकी कोणत्या क्रियेस बाष्पीभवन प्रक्रिया फार महत्वाची आहे ते ओळखा.
i) क्रेयॉन्स, वॉटर कलर्स, अॅक्रेलिक कलर्स, पेन्सिल कलर्स यांपैकी b) वॉटर कलर्स
ii) पेन्सिल, शाई पेन, बॉल पॉईंट पेन यांपैकी b) शाई पेन (कारण शाईतील पाणी बाष्पीभवन झाल्यावर शाई कागदावर स्थिर होते).
3. नैसर्गिक गवताच्या सभोवतालची जागा प्लास्टिक गवताच्या सभोवतालच्या जागेपेक्षा थंड वाटते. याचे कारण शोधू शकता का?
4. पाण्याव्यतिरिक्त इतर द्रवांची उदाहरणे द्या; जे बाष्पीभवन करतात.
5. पंख्यामुळे सभोवतालची हवा फिरते. ज्यामुळे गारव्याचा अनुभव येतो… याबद्दल तुमचे मत काय?
6. नाल्यातील गाळ नाल्याशेजारी ढिगाऱ्यात टाकला जातो… यावर तुमचे मत स्पष्ट करा.
7. तुमच्या घरातील दिवसभरातील कृतीचे निरीक्षण करा. बाष्पीभवन क्रिया समाविष्ट असलेल्या कृती ओळखा.
8. निसर्गात घन अवस्थेतील पाणी कसे आढळते?
9. “पाणी हा आपला हक्क असण्याआधी आपली जबाबदारी आहे.” या विधानावर विचार करा. आपले मत स्पष्ट करा.
10. ऐन उन्हाळ्यात, उन्हात उभ्या केलेल्या दुचाकीची सीट खूपच गरम होते. ती तुम्ही कशी थंड कराल?
पुढील पायरी: आपण पाण्याच्या अवस्था आणि स्थित्यंतर (बाष्पीभवन, सांद्रीभवन) याबद्दल सविस्तर माहिती पाहिली आहे. आता, आपण जलचक्र (Water Cycle) या प्रक्रियेबद्दल किंवा पाणी व्यवस्थापन आणि संवर्धन (Water Conservation) यावर अधिक चर्चा करू इच्छिता?
