विशिष्ट ऊष्मा: यह क्या है, सूत्र और व्यायाम

विशिष्ट गर्मी (सी) एक भौतिक मात्रा है जो गर्मी की मात्रा से संबंधित होती है जो प्रत्येक सामग्री की विशेषता होने के कारण थर्मल भिन्नता उत्पन्न करती है।

इस तरह, यह पदार्थ के 1 ग्राम की 1 डिग्री सेल्सियस भिन्नता के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा निर्धारित करता है।

विशिष्ट हीट टेबल

याद रखें कि प्रत्येक पदार्थ की एक विशिष्ट ऊष्मा होती है। नीचे दी गई तालिका में 15 पदार्थ और प्रत्येक के विशिष्ट ताप मान की जाँच करें।

पदार्थ	विशिष्ट ऊष्मा (cal/g.gC)
पानी	1 कैल/जी.°C
एथिल अल्कोहल	0.58 कैल/जी.°C
अल्युमीनियम	०.२२ कैल/जी.°C
वायु	०.२४ कैल/जी.°C
रेत	०.२ कैल/जी.°C
कार्बन	0.12 कैल/जी.°C
लीड	0.03 कैलोरी/जी.°C
तांबा	0.09 कैल/जी.°C
लोहा	0.11 कैल/जी.°C
बर्फ	0.50 कैल/जी.°C
हाइड्रोजन	३.४ कैल/जी.°C
लकड़ी	०.४२ कैल/जी.°C
नाइट्रोजन	0.25 कैल/जी.°Cg
ऑक्सीजन	०.२२ कैल/जी.°C
कांच	0.16 कैल/जी.°C

तालिका के आंकड़ों के अनुसार, पानी की विशिष्ट ऊष्मा 1 cal/g.ºC है। इसका मतलब है कि 1 ग्राम पानी में 1 डिग्री सेल्सियस की भिन्नता के लिए 1 कैलोरी की ऊर्जा आवश्यक है।

विशिष्ट ऊष्मा सूत्र

पदार्थों की विशिष्ट ऊष्मा की गणना करने के लिए, निम्न सूत्र का उपयोग किया जाता है:

सी = क्यू / एम। टी या सी = सी / एम

कहा पे,

सी: विशिष्ट ऊष्मा (cal/g°C या J/Kg. K)
क्यू: ऊष्मा की मात्रा (चूना या J)
म: द्रव्यमान (जी या किग्रा)
टी: तापमान भिन्नता (डिग्री सेल्सियस या के)
सी: थर्मल क्षमता (कैलोरी/डिग्री सेल्सियस या जम्मू/कश्मीर)

अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI) में, विशिष्ट ऊष्मा को J/Kg में मापा जाता है। K (जूल प्रति किलोग्राम और प्रति केल्विन)। हालांकि, इसे cal/g°C (कैलोरी प्रति ग्राम और प्रति डिग्री सेल्सियस) में मापा जाना बहुत आम है।

1 कैल = 4.186 जे86

विशिष्ट दाढ़ ऊष्मा

मोलर विशिष्ट ऊष्मा, जिसे मोलर ऊष्मा क्षमता भी कहा जाता है, ऊष्मा क्षमता और उपस्थित मोल्स की संख्या के बीच संबंध से निर्धारित होती है।

इस प्रकार, जब किसी पदार्थ की ऊष्मा क्षमता उस पदार्थ के एक मोल को दी जाती है, तो उसे मोलर विशिष्ट ऊष्मा कहते हैं।

विशिष्ट ताप और तापीय क्षमता

एक अन्य अवधारणा जो विशिष्ट ऊष्मा से संबंधित है, वह है तापीय क्षमता (सी)।

यह भौतिक परिमाण किसी पिंड को आपूर्ति की जाने वाली ऊष्मा की मात्रा और उसके द्वारा झेले गए तापमान में भिन्नता से निर्धारित होता है।

इसकी गणना निम्न सूत्र द्वारा की जा सकती है:

सी = क्यू/ΔटीΔ

कहा पे,

सी: थर्मल क्षमता (कैलोरी/डिग्री सेल्सियस या जम्मू/कश्मीर)
क्यू: ऊष्मा की मात्रा (चूना या J)
टी: तापमान भिन्नता (डिग्री सेल्सियस या के)

उदाहरण: यदि किसी पिंड को १०० कैलोरी प्राप्त होती है और उसका तापमान २५ डिग्री सेल्सियस से भिन्न होता है, तो उसकी गर्मी क्षमता ४ कैलोरी/डिग्री सेल्सियस होती है क्योंकि

सी = क्यू/ΔटीΔ
सी = १०० कैलोरी / २५ डिग्री सेल्सियस
सी = 4 कैल/डिग्री सेल्सियस

इसका मतलब है कि अपने तापमान से 1 डिग्री सेल्सियस भिन्न होने के लिए, शरीर को 4 कैलोरी प्राप्त करने की आवश्यकता होती है।

तापीय क्षमता और विशिष्ट ऊष्मा सूत्र द्वारा संबंधित हैं:

सी = सी / एम

कहा पे,

सी: थर्मल क्षमता (कैलोरी/डिग्री सेल्सियस या जम्मू/कश्मीर)
म: द्रव्यमान (जी या किग्रा)
सी: विशिष्ट ऊष्मा (cal/g°C या J/Kg. K)

यदि ऊपर इस्तेमाल किए गए उदाहरण में शरीर का द्रव्यमान 10 ग्राम है, तो इसकी विशिष्ट ऊष्मा 0.4 cal/g.ºC है, क्योंकि

सी = सी / एम
सी = 4 कैल/डिग्री सेल्सियस / 10 ग्राम
सी = 0.4 कैलोरी/जी.°C

इसलिए, 1 ग्राम पदार्थ को उसके तापमान से 1 डिग्री सेल्सियस भिन्न करने के लिए 0.4 कैलोरी की आवश्यकता होती है।

गुप्त ऊष्मा और संवेदनशील ऊष्मा

विशिष्ट ऊष्मा के अलावा, ऊष्मा के अन्य रूप भी हैं, जिनमें से निम्नलिखित विशिष्ट हैं:

अव्यक्त गर्मी (एल): किसी पिंड द्वारा प्राप्त या दी गई गर्मी की मात्रा से मेल खाती है। इस मामले में, आपका तापमान वही रहता है जबकि आपकी शारीरिक स्थिति बदलती है।

अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI) में, गुप्त ऊष्मा को J/Kg (जूल प्रति किलोग्राम) में मापा जाता है, हालाँकि, इसे cal/g (कैलोरी प्रति ग्राम) में मापा जा सकता है। इसकी गणना निम्न सूत्र द्वारा की जाती है:

क्यू = एम। ली

कहा पे,

क्यू: ऊष्मा की मात्रा (चूना या J)
म: द्रव्यमान (जी या किग्रा)
ली: गुप्त ऊष्मा (cal/g या J/Kg)

ध्यान दें: विशिष्ट ऊष्मा के विपरीत, गुप्त तापमान पर निर्भर नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब राज्य परिवर्तन होते हैं, तो तापमान में परिवर्तन नहीं होता है। उदाहरण के लिए, एक पिघलने वाला बर्फ घन, ठोस और तरल अवस्था में पानी का तापमान समान होता है।

संवेदनशील गर्मी: किसी पिंड के तापमान भिन्नता से मेल खाती है, उदाहरण के लिए, जब हम धातु की छड़ को गर्म करते हैं। इस प्रयोग में धातु के तापमान में वृद्धि होती है, तथापि इसकी भौतिक अवस्था (ठोस) में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

इसकी गणना निम्न सूत्र द्वारा की जाती है:

क्यू = एम। सी। Δθ

क्यू: समझदार गर्मी की मात्रा (चूना या जे)
म: शरीर द्रव्यमान (जी या किग्रा)
सी: पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा (cal/g°C या J/Kg°C)
Δθ: तापमान भिन्नता (डिग्री सेल्सियस या के)

इसके बारे में भी पढ़ें: उष्मामिति

फीडबैक के साथ प्रवेश परीक्षा अभ्यास

प्रश्न 1

(मैकेंज़ी) नीले आसमान की सुबह, समुद्र तट पर एक स्नान करने वाला देखता है कि रेत बहुत गर्म है और समुद्र का पानी बहुत ठंडा है। रात में यही स्नान करने वाला देखता है कि समुद्र तट पर रेत नरम है और समुद्र का पानी गर्म है। देखी गई घटना इस तथ्य के कारण है कि:

a) समुद्र के पानी का घनत्व रेत के घनत्व से कम होता है।
b) रेत की विशिष्ट ऊष्मा पानी की विशिष्ट ऊष्मा से कम होती है।
ग) पानी का थर्मल विस्तार गुणांक रेत के थर्मल विस्तार गुणांक से अधिक है।
घ) रेत में निहित गर्मी रात में समुद्र के पानी में फैल जाती है।
e) समुद्र के पानी की हलचल उसके ठंडा होने को धीमा कर देती है।

उत्तर देखो

सही विकल्प: b) रेत की विशिष्ट ऊष्मा पानी की विशिष्ट ऊष्मा से कम होती है।

विशिष्ट ऊष्मा का मान उस पदार्थ पर निर्भर करता है जिससे शरीर बनता है। इस मामले में, पानी में रेत की तुलना में अधिक विशिष्ट गर्मी होती है और इसलिए, 1 ग्राम पानी की तुलना में 1 ग्राम पानी के तापमान को बदलने के लिए अधिक मात्रा में गर्मी की आवश्यकता होती है।

प्रश्न 2

(यूएफपीआर) एक निश्चित पदार्थ के 500 ग्राम को 20 डिग्री सेल्सियस से 70 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए 4000 कैलोरी की आवश्यकता होती है। तापीय क्षमता और विशिष्ट ऊष्मा क्रमशः हैं:

ए) 8 कैल/डिग्री सेल्सियस और 0.08 कैल/जी डिग्री सेल्सियस
बी) 80 कैल/डिग्री सेल्सियस और 0.16 कैल/जी। डिग्री सेल्सियस
सी) 90 कैल/डिग्री सेल्सियस और 0.09 कैल/जी। डिग्री सेल्सियस
डी) 95 कैलोरी/डिग्री सेल्सियस और 0.15 कैल/जी। डिग्री सेल्सियस
ई) 120 कैलोरी/ºC और 0.12 कैलोरी/जी। डिग्री सेल्सियस

उत्तर देखो

सही विकल्प: b) 80 cal/ºC और 0.16 cal/g। डिग्री सेल्सियस

तापीय क्षमता की गणना सूत्र C = Q/ का उपयोग करके की जाती है और यह गणितीय रूप से C = m.c. द्वारा विशिष्ट ऊष्मा से संबंधित है

कथन डेटा को सूत्रों में प्रतिस्थापित करते हुए, हमारे पास है:

प्रश्न 3

(यूएफयू) २४० ग्राम पानी (१ कैलोरी/जी डिग्री सेल्सियस के बराबर विशिष्ट गर्मी) गर्मी के रूप में २०० डब्ल्यू शक्ति को अवशोषित करके गर्म किया जाता है। 1 कैल = 4 जे को ध्यान में रखते हुए, पानी की इस मात्रा के तापमान को 50 डिग्री सेल्सियस तक बदलने के लिए आवश्यक समय अंतराल होगा?

ए) 1 मिनट
बी) 3 मिनट
ग) 2 मिनट
घ) 4 मिनट

उत्तर देखो

सही विकल्प: d) 4 मिनट

पहला चरण: गर्मी की मात्रा की गणना करें

चरण 2: कैलोरी को जूल में बदलें

1 कैल - 4 जे
12000 कैलोरी - x

एक्स = 12000 कैलोरी। 4 जे/1 कैलोरी
एक्स = 48 000 जे

तीसरा चरण: शक्ति की गणना करें

पी = कार्य/समय
200 डब्ल्यू = 48 000 जे / समय

समय = 48 000 जे/200 डब्ल्यू
समय = २४० s

चरण 4: सेकंड को मिनट में बदलें

६० एस - १ मिनट
240 एस - वाई

वाई = 240 एस। 1 मिनट/60 सेकंड
वाई = 4 मिनट

यह भी पढ़ें:

• गर्मी और तापमान
• गर्मी फैलाना
• थर्मल बैलेंस