नमक का पानी नल के पानी से भारी क्यों होता है?

खारे पानी को नल के पानी से भारी के रूप में वर्णित किया जा सकता है, बशर्ते इसे पानी की "प्रति इकाई मात्रा" के रूप में समझा जाए। वैज्ञानिक रूप से कहा गया है, खारे पानी की मात्रा नल के पानी के बराबर मात्रा से भारी होती है क्योंकि खारे पानी में नल के पानी की तुलना में अधिक घनत्व होता है। नल का पानी अपेक्षाकृत शुद्ध होता है, जिसमें आमतौर पर थोड़ी मात्रा में खनिज लवण और कम मात्रा में कार्बनिक पदार्थ होते हैं। पानी के घोल में घुले हुए लवणों की सघनता शुद्ध या नल के पानी की तुलना में बहुत अधिक होती है।

घनत्व और विशिष्ट गुरुत्व वे शब्द हैं जो द्रव्यमान द्वारा किसी पदार्थ की सांद्रता का वर्णन करते हैं। घनत्व को किसी पदार्थ के प्रति इकाई आयतन के द्रव्यमान के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसे आमतौर पर ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर के रूप में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, 39 डिग्री फ़ारेनहाइट पर शुद्ध पानी का घनत्व 1 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर है, और समुद्री जल का औसत घनत्व लगभग 1.027 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर है। विशिष्ट गुरुत्व, जिसे किसी पदार्थ के घनत्व और पानी के घनत्व के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, कई वैज्ञानिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाने वाला माप है। अधिकांश पदार्थों के लिए, घनत्व और विशिष्ट गुरुत्व कमरे के तापमान पर लगभग समान होते हैं।

खारे पानी के उच्च घनत्व की व्याख्या लवण यौगिकों के सूत्र भार में पाई जाती है। पानी अपेक्षाकृत हल्के परमाणु हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से बना है, जिनके परमाणु भार क्रमशः एक और 16 हैं। अधिकांश लवण भारी धातु के परमाणुओं से बने होते हैं, जैसे सोडियम, मैग्नीशियम और पोटेशियम, जिनका परमाणु भार क्रमशः 23, 24 और 39 होता है। धातु के परमाणु अन्य भारी परमाणुओं जैसे क्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन से बंधे हो सकते हैं, जिनका परमाणु भार क्रमशः 35, 80 और 127 होता है। लवण जल में घुलने पर आयनों (आवेशित परमाणु) में वियोजित हो जाते हैं। पानी के अणु भारी आयनों के चारों ओर समन्वय करते हैं ताकि घोल का आयतन बढ़े लेकिन घोल के वजन से कुछ हद तक कम हो।

सैकड़ों रासायनिक यौगिकों को लवण के रूप में वर्गीकृत किया गया है। कुछ लवण, जैसे सोडियम क्लोराइड और पोटेशियम आयोडाइड, कमरे के तापमान पर पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। कई अन्य, जैसे बेरियम सल्फेट और कैल्शियम फॉस्फेट, उच्च तापमान पर भी व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होते हैं। नमक के घोल का अधिकतम घनत्व नमक के सूत्र वजन, नमक की प्राकृतिक घुलनशीलता या "घुलनशील उत्पाद स्थिरांक" और तापमान पर निर्भर करता है।

खारे पानी में डूबी हुई वस्तुओं में तैरने की प्रवृत्ति शुद्ध या नल के पानी की तुलना में अधिक होती है, जिसका अर्थ है कि वे अधिक उत्प्लावक हैं। यह प्रभाव खारे पानी द्वारा वस्तुओं पर अधिक घनत्व के कारण अधिक उत्प्लावक या ऊपर की ओर लगाए गए बल से उत्पन्न होता है। तरल पदार्थ द्वारा विसर्जित वस्तुओं पर लगाया गया उत्प्लावन बल आर्किमिडीज के सिद्धांत में निहित है, जिसमें कहा गया है कि कोई भी वस्तु पूरी तरह या आंशिक रूप से तरल पदार्थ में डूबी हुई है, जो द्रव के अपने वजन को विस्थापित करती है। नल के पानी में डूबी हुई वस्तु खारे पानी की तुलना में अधिक "भारीपन" का अनुभव करती है क्योंकि यह नल के पानी के कम वजन को विस्थापित करती है।