थर्मल संतुलन की परिभाषा (यह क्या है, अवधारणा और परिभाषा)

ऊष्मीय संतुलन तब होता है जब दो शरीर - शुरू में अलग-अलग तापमान पर - संपर्क में आते हैं और गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया के बाद, एक ही तापमान तक पहुंचें.

गर्मी, भौतिकी में ऊष्मीय ऊर्जा को दिया गया नाम, हमेशा सबसे गर्म शरीर से सबसे ठंडे शरीर में स्थानांतरित किया जाता है, और जब शरीर समान तापमान पर पहुंच जाते हैं, तो उनके बीच गर्मी का प्रवाह निलंबित हो जाता है।

यदि पर्यावरण के साथ कोई ऊष्मा विनिमय नहीं होता है, तो एक शरीर द्वारा खोई गई ऊष्मा की मात्रा दूसरे द्वारा अवशोषित ऊष्मा की मात्रा के बराबर होती है।

छवि: संपर्क के बाद थर्मल संतुलन में दो निकायों का चित्रण।

ऐसा ही शरीर के साथ हो सकता है जिसके अंग अलग-अलग तापमान पर होते हैं। जब पूरा शरीर समान तापमान पर पहुंच जाता है, तो यह तापीय संतुलन में होगा।

तपिश

रोजमर्रा की भाषा में गर्मी शब्द का संबंध हमारे शरीर में तापमान अधिक होने पर होने वाली संवेदना से है। भौतिकी में, गर्मी का अर्थ अलग है। इस मामले में, गर्मी है गति में तापीय ऊर्जा.

पिंड कणों से बने होते हैं और गर्मी इन कणों के आंदोलन की डिग्री से निर्धारित होती है। अर्थात्, इसके अणुओं की गति जितनी अधिक होती है, उतनी ही अधिक तापीय ऊर्जा या ऊष्मा होती है।

ऊष्मा को is में मापा जाता है जूल (जे) या कैलोरी (चूना)। कैलोरी 1°C, 1g पानी बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। माप की इन इकाइयों के बीच संबंध है: 1 कैल = 4.186 जे।

थर्मल संतुलन कैसे होता है?

जब दो शरीर अलग-अलग तापमान पर होते हैं, तो उनके अणु अलग-अलग गति के होते हैं। उच्च तापमान वाले शरीर के अणु अधिक उत्तेजित होते हैं और निम्न तापमान कम उत्तेजित होते हैं।

जब वे संपर्क में आते हैं, तो उच्चतम तापमान वाला शरीर थर्मल ऊर्जा को दूसरे में स्थानांतरित करेगा, जब तक कि दोनों एक ही तापमान तक नहीं पहुंच जाते, जिसे थर्मल संतुलन कहा जाता है। इसे आसान बनाने के लिए, आइए एक उदाहरण पर विचार करें:

जिलेटिन बनाने के लिए आपको पाउडर को उबलते पानी में मिलाना होगा और फिर उतना ही पानी कमरे के तापमान पर डालना होगा। 100 डिग्री सेल्सियस पर पानी कमरे के तापमान पर पानी के संपर्क में आ जाएगा और गर्मी को स्थानांतरित कर देगा, जब तक कि कंटेनर में सभी तरल का तापमान समान न हो।

यदि पर्यावरण के साथ कोई ऊष्मा विनिमय नहीं होता, तो अंतिम तापमान दो तापमानों का औसत होता। उदाहरण देखें:

100°C पर पानी + 25°C पर पानी = 125°C

2 से विभाजित यह मान 62.5° के बराबर होगा। हालांकि, चूंकि मिश्रण पर्यावरण के लिए ऊर्जा खो देता है, व्यवहार में यह तापमान थोड़ा कम होगा।

थर्मामीटर

जब हमें शरीर के तापमान को मापने की आवश्यकता होती है, तो हम थर्मामीटर का उपयोग करते हैं। यह उपकरण हमें शरीर और थर्मामीटर के बीच थर्मोडायनामिक संतुलन के साथ तापमान बताता है।

जब थर्मामीटर हमारे शरीर के समान तापमान तक पहुंच जाता है, तो यह गर्मी को स्थानांतरित करना बंद कर देता है और, कुछ मामलों में, यह आपको यह बताने के लिए बीप करता है कि प्रवाह रुक गया है। और इसलिए, हम जानते हैं कि हमें बुखार है या नहीं।

के बारे में अधिक जानें विशिष्ट ताप तथा तापमान.

गर्मी संचरण के तरीके

ऊष्मा के रूप में ऊर्जा को एक पिंड से दूसरे पिंड में तीन तरीकों से प्रेषित किया जा सकता है: चालन, संवहन और विकिरण।

ड्राइविंग

चालन तब होता है जब ऊर्जा अणु से अणु में स्थानांतरित होती है। अधिक गति वाले अणु कम गति वाले अणुओं के संपर्क में आते हैं और अपनी गति की गति बढ़ाते हैं।

यदि आप एक सिरे पर धातु का चम्मच पकड़कर दूसरे सिरे को आग से छूते हैं, तो आप कुछ ही क्षणों में अपना हाथ जला सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि आग से उत्तेजित अणु अन्य अणुओं को हिलाते हैं, जिससे सभी कटलरी में तापीय ऊर्जा आती है - इसका तापमान बढ़ जाता है।

कंवेक्शन

संवहन गैसीय या तरल पदार्थों के साथ होता है, जो धाराओं के माध्यम से गर्मी स्थानांतरित करते हैं। वृत्ताकार आकृतियाँ जो a. के गर्म और ठंडे भागों के घनत्व में अंतर के कारण बनती हैं पदार्थ।

यह एक बर्तन के पानी को गर्म करने का मामला है। पानी का जो हिस्सा आग के सबसे करीब होता है, वह पहले गर्म होगा, क्योंकि गर्म पानी का घनत्व कम होता है, यह कड़ाही में ऊपर उठेगा और पानी का सबसे ठंडा हिस्सा नीचे चला जाएगा, इस प्रकार एक वृत्ताकार धारा का निर्माण होगा संवहन

विकिरण

विकिरण में ऊर्जा के प्रसार के लिए निकायों के बीच संपर्क होना आवश्यक नहीं है, जैसा कि चालन या संवहन में होता है। इस मामले में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा थर्मल ऊर्जा को एक शरीर से दूसरे शरीर में प्रचारित किया जाता है। जो पिंड ऊष्मा ग्रहण करता है उसे ग्राही तथा जो उत्सर्जित करता है उसे उत्सर्जक कहते हैं।

इस प्रकार सूर्य पृथ्वी ग्रह को गर्म करता है। जैसा कि हम जानते हैं कि सूर्य पृथ्वी से बहुत दूर है, अर्थात संपर्क नहीं है। गर्मी जो पृथ्वी तक पहुँचती है और ग्रह पर जीवन की गारंटी देती है, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से विकिरण द्वारा प्रेषित होती है।

यह भी देखें तपिश तथा तापीय ऊर्जा.