थर्मोलॉजी क्या है?
थर्मोलॉजी से संबंधित घटनाओं का वैज्ञानिक अध्ययन है तपिश और यह तापमान, जैसे गर्मी हस्तांतरण, तापीय संतुलन, गैसों द्वारा किए गए परिवर्तन, भौतिक अवस्था में परिवर्तन आदि।
तापमान
तापमान यह शरीर बनाने वाले कणों के आंदोलन की डिग्री का माप है। किसी पिंड का तापमान सीधे होता है आनुपातिक जिस गति से इसके परमाणु और अणु कंपन करते हैं, घूमते हैं या अनुवाद भी करते हैं।
तापमान में से एक है महानताबुनियादी बातों प्रकृति के साथ भूमिगत मार्ग जैसे की दूसरा, उदाहरण के लिए। पर प्रणालीअंतरराष्ट्रीयमेंइकाइयों (SI), तापमान मापने की इकाई केल्विन (K) है। इस तापमान पैमाने को निरपेक्ष माना जाता है, क्योंकि यह नकारात्मक मूल्यों को स्वीकार नहीं करता है और इसे सीधे परमाणुओं के थर्मल कंपन द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। इसलिए, हम कहते हैं कि न्यूनतम संभव तापमान 0 K है, जिसे के रूप में भी जाना जाता है परम शून्य.
केल्विन के अस्तित्व के बावजूद, अन्य पदार्थों के आधार पर अन्य सामान्य तराजू, जैसे सेल्सीयस तथा फारेनहाइट, दुनिया में इस्तेमाल किया जा रहा है. नीचे दिया गया आंकड़ा तीन थर्मामीटरों को सबसे आम मौजूदा पैमानों पर स्नातक करता है: सेल्सियस,केल्विन तथा फारेनहाइट:
थर्मोमेट्रिक तराजू
पर तराजूथर्मोमेट्रिक किसी संदर्भ से तापमान को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। आम तौर पर, दो निश्चित बिंदुओं को लिया जाता है, जिस पर शरीर या संदर्भ पदार्थ प्रस्तुत होता है समान गुण जैसे आयतन, घनत्व, चालकता या विद्युत प्रतिरोध, लंबाई, आदि।
स्केलसेल्सीयस यह दुनिया में सबसे ज्यादा इस्तेमाल किया जाने वाला थर्मामीटर है। यह एक सेंटीग्रेड पैमाना है, यानी इसके निश्चित बिंदुओं के बीच समान आकार के 100 भाग होते हैं, 0 0C और 100 100C, जिन्हें डिग्री कहा जाता है। जैसा कि यह एक सामान्य पैमाना है, यह नकारात्मक तापमानों को स्वीकार करता है: इसके निरपेक्ष शून्य का मान लगभग. होता है -273.5 डिग्री सेल्सियस.
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स्केलफारेनहाइट, बदले में, इसका उपयोग कुछ देशों में किया जाता है, जैसे कि संयुक्त राज्य अमेरिका और इंग्लैंड। इसे विकसित किया गया था ताकि के बिंदु विलय पानी का 32°F के बराबर है। इस प्रकार, कम तापमान तक पहुंचने पर भी, इस पैमाने का उपयोग करने वाले देशों में नकारात्मक तापमान देखे जाने की संभावना नहीं है। का तापमान उबलना फारेनहाइट में पानी का 212 डिग्री फारेनहाइट है।
स्केलकेल्विन हीलियम परमाणुओं के थर्मल आंदोलन पर इस तरह आधारित था कि, जब वे कुल आराम तक पहुंच जाते हैं, तो इन परमाणुओं को 0 K का तापमान दिया जाता है। आज, हम जानते हैं कि यह बहुत कम तापमान वास्तव में है अगम्य।
ऊपर बताए गए पैमानों में से किसी एक में व्यक्त तापमान मानों को परिवर्तित करने के लिए, हम निम्नलिखित समीकरणों का उपयोग कर सकते हैं:
टीक - केल्विन में तापमान
टीएफ - फारेनहाइट में तापमान
टीसी - सेल्सियस में तापमान
तपिश
हम कहते हैं कि तपिश में मिलने वाले पिंडों के बीच स्थानांतरित तापीय ऊर्जा है तापमानबहुत अलग, इसलिए ऊर्जा का एक रूप है। इसके अलावा, ऊष्मा हमेशा उच्चतम तापमान वाले शरीर से न्यूनतम तापमान वाले पिंडों तक जाती है, जब तक कि तापीय संतुलन स्थापित नहीं हो जाता।
गर्मी को तीन प्रक्रियाओं के माध्यम से प्रेषित किया जा सकता है:
ड्राइविंग: सतहों के संपर्क के माध्यम से गर्मी संचरण;
संवहन: द्रव में संवहन धाराओं के निर्माण के कारण ऊष्मा संचरण;
विकिरण: विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा गर्मी संचरण।
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गर्मी के केवल दो रूप हैं: तपिशअव्यक्त तथा तपिशसंवेदनशील:
तपिशसंवेदनशील: शरीर में तापमान में परिवर्तन के लिए जिम्मेदार गर्मी का रूप है। जब एक शरीर को संवेदनशील गर्मी मिलती है, तो उसका तापमान बढ़ जाता है; जब वही शरीर संवेदनशील गर्मी छोड़ता है, तो उसका तापमान गिर जाता है।
तपिशगुप्त: यह ऊष्मा की वह मात्रा है जिसे किसी पिंड या पदार्थ को उसकी भौतिक अवस्था को बदलने के लिए स्थानांतरित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, जब कोई पिंड उबलने या पिघलने के तापमान पर होता है, तो उसका तापमान नहीं बदलता है, भले ही वह ऊष्मा स्रोत के संपर्क में रहे। जब कोई शरीर गुप्त ऊष्मा का आदान-प्रदान करता है तो कोई ऊष्मा परिवर्तन नहीं होता है, बस भौतिक अवस्थाओं में परिवर्तन होता है। इसलिए हम कहते हैं कि वह प्राप्त करता है तपिशगुप्त
नज़रभी: समझदार गर्मी और गुप्त गर्मी के बीच अंतर
तापीय प्रसार
फैलावथर्मल यह तब होता है जब कोई शरीर बड़ी मात्रा में गर्मी प्राप्त करता है या देता है। इसके अतिरिक्त परिवर्तनमेंतापमान या तुम्हारा राज्यमेंएकत्रीकरण (भौतिक अवस्था), किसी पिंड को ऊष्मा का स्थानांतरण उसके आयामों में परिवर्तन का कारण बन सकता है। थर्मल विस्तार, विस्तार के गुणांक के अलावा, शरीर द्वारा झेले गए तापमान भिन्नता पर निर्भर करता है रैखिक,उथला तथा बड़ा
शरीर के आकार के अनुसार, यह निर्धारित करना संभव है कि इसका कौन सा आयाम अधिक अनुकूल है। उदाहरण के लिए, एक सुई की एक लम्बी आकृति होती है, इसलिए इस मामले में सबसे महत्वपूर्ण फैलाव है रैखिक। कुल मिलाकर, थर्मल विस्तार के तीन रूप हैं:
रैखिक फैलाव: शरीर की लंबाई में परिवर्तन। यह इसके रैखिक प्रसार गुणांक (α) पर निर्भर करता है।
सतही फैलाव: एक शरीर के क्षेत्र से आया परिवर्तन। यह सतह विस्तार (β) के गुणांक पर निर्भर करता है।
बड़ा फैलाव: शरीर के आयतन में परिवर्तन हुआ। यह वॉल्यूमेट्रिक विस्तार गुणांक (γ) पर निर्भर करता है।
विस्तार जोड़ों का उपयोग किया जाता है ताकि रेल की सलाखों का विस्तार न हो और, परिणामस्वरूप, झुकें नहीं।
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ऊष्मप्रवैगिकी
ऊष्मप्रवैगिकी थर्मोलॉजी का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है जो के बीच संबंधों का अध्ययन करता है तपिश,काम क,तापमान और अन्य मात्रा, जैसे दबाव,मात्रा, आदि। यह स्थापित करने के लिए जिम्मेदार है कानून जो पदार्थ द्वारा होने वाले सभी परिवर्तनों को नियंत्रित करता है, जैसे कि ऊर्जा संरक्षण का नियम, जिसे ऊष्मागतिकी का पहला नियम भी कहा जाता है।
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ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों और इसकी सामग्री के संक्षिप्त विवरण के बारे में जानें:
ऊष्मप्रवैगिकी का शून्य नियम: ऊष्मीय संतुलन का नियम है। यह नियम कहता है कि सभी निकाय तब तक ऊष्मा का आदान-प्रदान करते हैं जब तक वे तापीय संतुलन तक नहीं पहुँच जाते।
ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम: का कानून है संरक्षण उर्जा से। यह नियम कहता है कि किसी ऊष्मागतिकी प्रक्रिया के दौरान किसी निकाय द्वारा प्राप्त सभी ऊष्मा को कार्य में या उसकी आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि में परिवर्तित किया जा सकता है।
ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम: का कानून है एन्ट्रापी यह कानून बताता है कि गर्मी प्राप्त करने वाली सभी प्रणालियाँ संगठन के निचले और निचले स्तरों को प्राप्त करती हैं।
ऊष्मप्रवैगिकी का तीसरा नियम: परम शून्य का नियम है। यह नियम हमें बताता है कि परम शून्य वास्तव में अप्राप्य है। शरीर कितना भी ठंडा क्यों न हो, वह कभी भी 0 K पर नहीं होगा।
थर्मोलॉजी सूत्र
कुछ थर्मोलॉजी फ़ार्मुलों की जाँच करें जो आपके अध्ययन के लिए उपयोगी हो सकते हैं:
थर्मोमेट्रिक पैमानों का रूपांतरण
-
संवेदनशील गर्मी गणना
क्यू - समझदार गर्मी
म - पास्ता
सी - विशिष्ट ताप
टी - तापमान भिन्नता गुप्त ऊष्मा की गणना
क्यू - तपिश
म - पास्ता
ली - अव्यक्त गर्मी
-
रैखिक थर्मल फैलाव
ली - अंतिम लंबाई
ली0 - प्रारंभिक लंबाई
टी - तापमान भिन्नता
α - रैखिक विस्तार गुणांक -
सतह थर्मल फैलाव
रों - अंतिम क्षेत्र
रों0 - प्रारंभिक क्षेत्र
टी - तापमान भिन्नता
β - सतह के विस्तार का गुणांक -
वॉल्यूमेट्रिक थर्मल फैलाव
वी - अंतिम मात्रा
ली0 - प्रारंभिक मात्रा
टी - तापमान भिन्नता
γ - बड़ा विस्तार गुणांक
ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम
यू - आंतरिक ऊर्जा भिन्नता
क्यू - तपिश
τ - काम क
सारांश
तापमान: शरीर जितना गर्म होता है, उसके अणुओं का कंपन उतना ही अधिक होता है। इस तरह के आंदोलन को तापमान कहा जाता है।
तपिश: जब अलग-अलग तापमान के दो शरीर थर्मल संपर्क में मिलते हैं, तो उच्च तापमान वाले शरीर से गर्मी कम गर्म शरीर की ओर स्थानांतरित हो जाती है
तराजूथर्मोमेट्रिक: विभिन्न इकाइयों, जैसे सेल्सियस और फ़ारेनहाइट में तापमान का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किया जाता है।
फैलावथर्मल: जब कोई पिंड गर्मी प्राप्त करता है और तापमान में वृद्धि का अनुभव करता है, तो उसके आयाम बढ़ सकते हैं। इस प्रभाव को थर्मल विस्तार कहा जाता है।
यह भी देखें: गर्मी और तापमान में क्या अंतर है?
थर्मोलॉजी व्यायाम
1) फारेनहाइट पैमाने पर कैलिब्रेटेड थर्मामीटर 68 डिग्री फारेनहाइट के तापमान को इंगित करता है। सेल्सियस पैमाने पर इस तापमान का मान क्या है?
संकल्प
कन्वर्ट करने के लिए फ़ारेनहाइट में सेल्सियस, हम नीचे दिए गए सूत्र का उपयोग करेंगे:
2) 1.2 कैलोरी/जी डिग्री सेल्सियस के बराबर 10 ग्राम विशिष्ट गर्मी वाला शरीर 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान भिन्नता के अधीन होता है। प्रक्रिया के दौरान इस शरीर को हस्तांतरित ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करें।
संकल्प
अभ्यास कथन में कहा गया है कि इस शरीर के तापमान में भिन्नता थी। इसलिए, हम उस सूत्र का उपयोग करेंगे जो समझदार गर्मी की मात्रा की गणना करता है:
अभ्यास द्वारा प्रदान किए गए डेटा को लेते हुए, हमें यह करना होगा:
3) एक थर्मोडायनामिक प्रक्रिया में, एक पिंड को 10 ग्राम के बराबर द्रव्यमान के साथ पिघलाने के लिए 500 कैलोरी की आवश्यकता होती है, जो एक ठोस अवस्था में होता है, इसके पिघलने के तापमान पर। इस पिंड के संलयन की गुप्त ऊष्मा ज्ञात कीजिए।
संकल्प
आपके द्वारा मांगी गई गणना करने के लिए, हम गुप्त ऊष्मा सूत्र का उपयोग करेंगे:
सूचित किए गए डेटा का उपयोग करते हुए, हमें यह करना होगा:
4) उस विकल्प की जाँच करें जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा ऊष्मा संचरण की प्रक्रिया का नाम प्रस्तुत करता है:
ए) ड्राइविंग
बी) संवहन
ग) संचरण
डी) विकिरण
ई) फैलाव
संकल्प
विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से ऊष्मा के संचरण को कहते हैं is विकिरण। इस प्रक्रिया के माध्यम से सूर्य पृथ्वी की सतह को गर्म करने में सक्षम है।
5) 1.5 मीटर लंबाई वाली एक सजातीय धातु की छड़ को तब तक गर्म किया जाता है जब तक कि उसका तापमान 25 डिग्री सेल्सियस 150 डिग्री सेल्सियस तक न पहुंच जाए। यह देखते हुए कि इस बार के रैखिक विस्तार का गुणांक 1.2.10. है-5 डिग्री सेल्सियस-, गर्म करने के बाद बार की अंतिम लंबाई निर्धारित करें।
संकल्प
एक बार द्वारा झेले गए फैलाव का प्रकार है रैखिक। इसलिए, इस बार की अंतिम लंबाई की गणना करने के लिए, हम निम्नलिखित गणना करेंगे:
मेरे द्वारा राफेल हेलरब्रॉक
