ऊष्मा की मात्रा कैसे ज्ञात की जाती है? ऊष्मा की मात्रा

(या गर्मी हस्तांतरण)।

किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता.

ताप की गुंजाइश- यह 1 डिग्री गर्म होने पर किसी पिंड द्वारा अवशोषित ऊष्मा की मात्रा है।

किसी पिंड की ताप क्षमता को बड़े लैटिन अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है साथ.

किसी पिंड की ताप क्षमता किस पर निर्भर करती है? सबसे पहले, इसके द्रव्यमान से। यह स्पष्ट है कि, उदाहरण के लिए, 1 किलोग्राम पानी को गर्म करने के लिए 200 ग्राम पानी को गर्म करने की तुलना में अधिक गर्मी की आवश्यकता होगी।

पदार्थ के प्रकार के बारे में क्या? चलिए एक प्रयोग करते हैं. आइए दो समान बर्तन लें और उनमें से एक में 400 ग्राम वजन का पानी और दूसरे में 400 ग्राम वजन का वनस्पति तेल डालें, हम उन्हें समान बर्नर का उपयोग करके गर्म करना शुरू कर देंगे। थर्मामीटर की रीडिंग देखकर हम देखेंगे कि तेल जल्दी गर्म हो जाता है। पानी और तेल को समान तापमान पर गर्म करने के लिए पानी को अधिक समय तक गर्म करना होगा। लेकिन जितनी अधिक देर तक हम पानी को गर्म करते हैं, उसे बर्नर से उतनी ही अधिक गर्मी प्राप्त होती है।

इस प्रकार, विभिन्न पदार्थों के एक ही द्रव्यमान को एक ही तापमान पर गर्म करने के लिए अलग-अलग मात्रा में ऊष्मा की आवश्यकता होती है। किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा और इसलिए उसकी ताप क्षमता उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है जिससे पिंड बना है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, 1 किलो वजन वाले पानी का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए, 4200 जे के बराबर गर्मी की मात्रा की आवश्यकता होती है, और सूरजमुखी तेल के समान द्रव्यमान को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए, गर्मी की मात्रा के बराबर होती है 1700 जे की आवश्यकता है.

वह भौतिक मात्रा जो दर्शाती है कि 1 किलोग्राम पदार्थ को 1 डिग्री तक गर्म करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है, कहलाती है विशिष्ट गर्मी की क्षमताइस पदार्थ का.

प्रत्येक पदार्थ की अपनी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता होती है, जिसे लैटिन अक्षर c द्वारा दर्शाया जाता है और जूल प्रति किलोग्राम डिग्री (J/(kg °C)) में मापा जाता है।

एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं (ठोस, तरल और गैसीय) में एक ही पदार्थ की विशिष्ट ताप क्षमता अलग-अलग होती है। उदाहरण के लिए, पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 4200 J/(kg °C) है, और बर्फ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 2100 J/(kg °C) है; ठोस अवस्था में एल्यूमीनियम की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 920 J/(kg - °C) होती है, और तरल अवस्था में - 1080 J/(kg - °C) होती है।

ध्यान दें कि पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बहुत अधिक होती है। इसलिए, समुद्रों और महासागरों में पानी, गर्मियों में गर्म होकर, हवा से बड़ी मात्रा में गर्मी को अवशोषित करता है। इसके कारण, उन स्थानों पर जो पानी के बड़े निकायों के पास स्थित हैं, गर्मी उतनी गर्म नहीं होती जितनी पानी से दूर के स्थानों में होती है।

किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक या ठंडा होने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना।

उपरोक्त से यह स्पष्ट है कि किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है जिससे वह पिंड बना है (अर्थात्, उसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता) और पिंड के द्रव्यमान पर। यह भी स्पष्ट है कि ऊष्मा की मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि हम शरीर का तापमान कितने डिग्री तक बढ़ाने जा रहे हैं।

इसलिए, किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक या ठंडा होने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करने के लिए, आपको पिंड की विशिष्ट ताप क्षमता को उसके द्रव्यमान और उसके अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच के अंतर से गुणा करना होगा:

क्यू = सेमी (टी 2 - टी 1 ) ,

कहाँ क्यू- ऊष्मा की मात्रा, सी- विशिष्ट गर्मी की क्षमता, एम- शरीर का भार , टी 1 - प्रारंभिक तापमान, टी 2 -अंतिम तापमान.

जब शरीर गर्म हो जाता है टी 2 > टी 1 और इसलिए क्यू > 0 . जब शरीर ठंडा हो जाए टी 2i< टी 1 और इसलिए क्यू< 0 .

यदि सम्पूर्ण शरीर की ताप क्षमता ज्ञात हो साथ, क्यूसूत्र द्वारा निर्धारित:

क्यू = सी (टी 2 - टी 1 ) .

ताप की गुंजाइश- यह 1 डिग्री गर्म होने पर शरीर द्वारा अवशोषित ऊष्मा की मात्रा है।

किसी पिंड की ताप क्षमता को बड़े लैटिन अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है साथ.

किसी पिंड की ताप क्षमता किस पर निर्भर करती है? सबसे पहले, इसके द्रव्यमान से। यह स्पष्ट है कि, उदाहरण के लिए, 1 किलोग्राम पानी को गर्म करने के लिए 200 ग्राम पानी को गर्म करने की तुलना में अधिक गर्मी की आवश्यकता होगी।

पदार्थ के प्रकार के बारे में क्या? चलिए एक प्रयोग करते हैं. आइए दो समान बर्तन लें और उनमें से एक में 400 ग्राम वजन का पानी और दूसरे में 400 ग्राम वजन का वनस्पति तेल डालें, हम उन्हें समान बर्नर का उपयोग करके गर्म करना शुरू कर देंगे। थर्मामीटर की रीडिंग देखकर हम देखेंगे कि तेल जल्दी गर्म हो जाता है। पानी और तेल को समान तापमान पर गर्म करने के लिए पानी को अधिक समय तक गर्म करना होगा। लेकिन जितनी अधिक देर तक हम पानी को गर्म करते हैं, उसे बर्नर से उतनी ही अधिक गर्मी प्राप्त होती है।

इस प्रकार, विभिन्न पदार्थों के एक ही द्रव्यमान को एक ही तापमान पर गर्म करने के लिए अलग-अलग मात्रा में ऊष्मा की आवश्यकता होती है। किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा और इसलिए उसकी ताप क्षमता उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है जिससे पिंड बना है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, 1 किलो वजन वाले पानी का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए, 4200 जे के बराबर गर्मी की मात्रा की आवश्यकता होती है, और सूरजमुखी तेल के समान द्रव्यमान को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए, गर्मी की मात्रा के बराबर होती है 1700 जे की आवश्यकता है.

वह भौतिक मात्रा जो दर्शाती है कि 1 किलोग्राम पदार्थ को 1 डिग्री तक गर्म करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है, कहलाती है विशिष्ट गर्मी की क्षमताइस पदार्थ का.

प्रत्येक पदार्थ की अपनी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता होती है, जिसे लैटिन अक्षर c द्वारा दर्शाया जाता है और जूल प्रति किलोग्राम डिग्री (J/(kg °C)) में मापा जाता है।

एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं (ठोस, तरल और गैसीय) में एक ही पदार्थ की विशिष्ट ताप क्षमता अलग-अलग होती है। उदाहरण के लिए, पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 4200 J/(kg °C) है, और बर्फ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 2100 J/(kg °C) है; ठोस अवस्था में एल्यूमीनियम की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 920 J/(kg - °C) होती है, और तरल अवस्था में - 1080 J/(kg - °C) होती है।

ध्यान दें कि पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बहुत अधिक होती है। इसलिए, समुद्रों और महासागरों में पानी, गर्मियों में गर्म होकर, हवा से बड़ी मात्रा में गर्मी को अवशोषित करता है। इसके कारण, उन स्थानों पर जो पानी के बड़े निकायों के पास स्थित हैं, गर्मी उतनी गर्म नहीं होती जितनी पानी से दूर के स्थानों में होती है।

किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक या ठंडा होने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना।

उपरोक्त से यह स्पष्ट है कि किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है जिससे वह पिंड बना है (अर्थात्, उसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता) और पिंड के द्रव्यमान पर। यह भी स्पष्ट है कि ऊष्मा की मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि हम शरीर का तापमान कितने डिग्री तक बढ़ाने जा रहे हैं।

इसलिए, किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक या ठंडा होने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करने के लिए, आपको पिंड की विशिष्ट ताप क्षमता को उसके द्रव्यमान और उसके अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच के अंतर से गुणा करना होगा:

क्यू= सेमी (टी 2-टी 1),

कहाँ क्यू- ऊष्मा की मात्रा, सी- विशिष्ट गर्मी की क्षमता, एम- शरीर का भार, टी 1- प्रारंभिक तापमान, टी 2-अंतिम तापमान.

जब शरीर गर्म हो जाता है टी 2> टी 1और इसलिए क्यू >0 . जब शरीर ठंडा हो जाए टी 2i< टी 1और इसलिए क्यू< 0 .

यदि सम्पूर्ण शरीर की ताप क्षमता ज्ञात हो साथ, क्यूसूत्र द्वारा निर्धारित: क्यू = सी (टी 2 - टी 1).

22) पिघलना: परिभाषा, पिघलने या जमने के लिए गर्मी की मात्रा की गणना, संलयन की विशिष्ट गर्मी, टी 0 (क्यू) का ग्राफ।

ऊष्मप्रवैगिकी

आणविक भौतिकी की एक शाखा जो ऊर्जा के हस्तांतरण, एक प्रकार की ऊर्जा के दूसरे प्रकार में परिवर्तन के पैटर्न का अध्ययन करती है। आणविक गतिज सिद्धांत के विपरीत, थर्मोडायनामिक्स पदार्थों और सूक्ष्म मापदंडों की आंतरिक संरचना को ध्यान में नहीं रखता है।

थर्मोडायनामिक प्रणाली

यह निकायों का एक संग्रह है जो एक दूसरे के साथ या पर्यावरण के साथ ऊर्जा (कार्य या गर्मी के रूप में) का आदान-प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, केतली में पानी ठंडा हो जाता है, और पानी और केतली के बीच गर्मी का आदान-प्रदान होता है और केतली की गर्मी का पर्यावरण के साथ आदान-प्रदान होता है। पिस्टन के नीचे गैस वाला एक सिलेंडर: पिस्टन कार्य करता है, जिसके परिणामस्वरूप गैस को ऊर्जा प्राप्त होती है और इसके मैक्रोपैरामीटर बदल जाते हैं।

ऊष्मा की मात्रा

यह ऊर्जा, जिसे सिस्टम हीट एक्सचेंज प्रक्रिया के दौरान प्राप्त या जारी करता है। प्रतीक Q द्वारा निरूपित, इसे किसी भी ऊर्जा की तरह, जूल में मापा जाता है।

विभिन्न ताप विनिमय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, स्थानांतरित होने वाली ऊर्जा अपने तरीके से निर्धारित होती है।

गर्म और ठण्डा करना

यह प्रक्रिया सिस्टम के तापमान में बदलाव की विशेषता है। ऊष्मा की मात्रा सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमतागर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा से मापा जाता है द्रव्यमान की इकाइयाँइस पदार्थ का 1K. 1 किलो गिलास या 1 किलो पानी को गर्म करने के लिए अलग-अलग मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। विशिष्ट ताप क्षमता एक ज्ञात मात्रा है, जिसकी गणना सभी पदार्थों के लिए पहले ही की जा चुकी है; भौतिक तालिकाओं में मान देखें।

पदार्थ C की ऊष्मा क्षमता- यह ऊष्मा की वह मात्रा है जो किसी पिंड के द्रव्यमान को 1K तक ध्यान में रखे बिना उसे गर्म करने के लिए आवश्यक है।

पिघलना और क्रिस्टलीकरण

पिघलना किसी पदार्थ का ठोस से तरल अवस्था में संक्रमण है। विपरीत संक्रमण को क्रिस्टलीकरण कहा जाता है।

किसी पदार्थ के क्रिस्टल जाली के विनाश पर खर्च होने वाली ऊर्जा सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

संलयन की विशिष्ट ऊष्मा प्रत्येक पदार्थ के लिए एक ज्ञात मान है; भौतिक तालिकाओं में मान देखें।

वाष्पीकरण (वाष्पीकरण या उबलना) और संघनन

वाष्पीकरण किसी पदार्थ का तरल (ठोस) अवस्था से गैसीय अवस्था में संक्रमण है। इसकी विपरीत प्रक्रिया को संघनन कहा जाता है।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा प्रत्येक पदार्थ के लिए एक ज्ञात मान है; भौतिक तालिकाओं में मान देखें।

दहन

किसी पदार्थ के जलने पर निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा

दहन की विशिष्ट ऊष्मा प्रत्येक पदार्थ के लिए एक ज्ञात मान है; भौतिक तालिकाओं में मान देखें।

निकायों की एक बंद और रूद्धोष्म रूप से पृथक प्रणाली के लिए, ताप संतुलन समीकरण संतुष्ट होता है। ऊष्मा विनिमय में भाग लेने वाले सभी पिंडों द्वारा दी और प्राप्त की गई ऊष्मा की मात्रा का बीजगणितीय योग शून्य के बराबर है:

क्यू 1 +क्यू 2 +...+क्यू एन =0

23) द्रवों की संरचना। सतह परत। सतह तनाव बल: अभिव्यक्ति, गणना, सतह तनाव गुणांक के उदाहरण।

समय-समय पर, कोई भी अणु पास के खाली स्थान पर जा सकता है। तरल पदार्थों में ऐसे उछाल अक्सर होते रहते हैं; इसलिए, अणु क्रिस्टल की तरह विशिष्ट केंद्रों से बंधे नहीं होते हैं, और तरल की पूरी मात्रा में घूम सकते हैं। यह द्रवों की तरलता की व्याख्या करता है। निकट स्थित अणुओं के बीच मजबूत अंतःक्रिया के कारण, वे कई अणुओं वाले स्थानीय (अस्थिर) क्रमबद्ध समूह बना सकते हैं। इस घटना को कहा जाता है आदेश बंद करें(चित्र 3.5.1)।

गुणांक β कहलाता है वॉल्यूमेट्रिक विस्तार का तापमान गुणांक . तरल पदार्थों के लिए यह गुणांक ठोस पदार्थों की तुलना में दसियों गुना अधिक है। पानी के लिए, उदाहरण के लिए, 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर β ≈ 2 10 - 4 K - 1, स्टील β st ≈ 3.6 10 - 5 K - 1 के लिए, क्वार्ट्ज ग्लास β kv ≈ 9 10 - 6 K - 1 के लिए .

पानी का तापीय विस्तार पृथ्वी पर जीवन के लिए एक दिलचस्प और महत्वपूर्ण विसंगति है। 4 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर, तापमान कम होने पर पानी फैलता है (β)।< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

जब पानी जम जाता है, तो यह फैलता है, इसलिए बर्फ जमने वाले पानी की सतह पर तैरती रहती है। बर्फ के नीचे जमने वाले पानी का तापमान 0°C होता है। जलाशय के तल पर पानी की सघन परतों में तापमान लगभग 4 डिग्री सेल्सियस होता है। इसके कारण, ठंडे जलाशयों के पानी में जीवन मौजूद हो सकता है।

तरल पदार्थों की सबसे दिलचस्प विशेषता उनकी उपस्थिति है मुक्त सतह . तरल, गैसों के विपरीत, उस कंटेनर की पूरी मात्रा को नहीं भरता है जिसमें इसे डाला जाता है। तरल और गैस (या वाष्प) के बीच एक इंटरफेस बनता है, जो बाकी तरल की तुलना में विशेष परिस्थितियों में होता है। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि बेहद कम संपीड़ितता के कारण, अधिक घनी पैक सतह परत की उपस्थिति होती है इससे द्रव की मात्रा में कोई उल्लेखनीय परिवर्तन नहीं होता है। यदि कोई अणु सतह से तरल में जाता है, तो अंतर-आणविक संपर्क की ताकतें सकारात्मक कार्य करेंगी। इसके विपरीत, तरल की गहराई से सतह तक एक निश्चित संख्या में अणुओं को खींचने के लिए (यानी, तरल के सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए), बाहरी बलों को सकारात्मक कार्य करना होगा Δ एबाह्य, परिवर्तन के समानुपाती एससतह क्षेत्रफल:

यांत्रिकी से यह ज्ञात होता है कि किसी प्रणाली की संतुलन अवस्थाएँ उसकी स्थितिज ऊर्जा के न्यूनतम मान के अनुरूप होती हैं। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि द्रव की मुक्त सतह उसके क्षेत्रफल को कम कर देती है। इस कारण तरल की एक मुक्त बूंद गोलाकार आकार ले लेती है। तरल इस प्रकार व्यवहार करता है मानो उसकी सतह पर स्पर्शरेखीय रूप से कार्य करने वाली शक्तियाँ इस सतह को संकुचित (खींच) रही हों। इन बलों को कहा जाता है सतह तनाव बल .

सतह तनाव बलों की उपस्थिति तरल की सतह को एक लोचदार फैली हुई फिल्म की तरह बनाती है, एकमात्र अंतर यह है कि फिल्म में लोचदार बल इसके सतह क्षेत्र (यानी, फिल्म कैसे विकृत होती है) और सतह तनाव पर निर्भर करती है ताकतों निर्भर मत रहोतरल के सतह क्षेत्र पर.

कुछ तरल पदार्थ, जैसे साबुन का पानी, में पतली फिल्म बनाने की क्षमता होती है। प्रसिद्ध साबुन के बुलबुले का आकार नियमित गोलाकार होता है - यह सतह तनाव बलों के प्रभाव को भी दर्शाता है। यदि एक तार का फ्रेम, जिसका एक किनारा चल सकता है, साबुन के घोल में डाला जाता है, तो पूरा फ्रेम तरल की एक फिल्म से ढक जाएगा (चित्र 3.5.3)।

सतही तनाव बल फिल्म की सतह को कम कर देते हैं। फ्रेम के गतिशील पक्ष को संतुलित करने के लिए, उस पर एक बाहरी बल लगाया जाना चाहिए। यदि, बल के प्रभाव में, क्रॉसबार Δ द्वारा चलता है एक्स, तो कार्य Δ निष्पादित किया जाएगा एवीएन = एफवीएन Δ एक्स = Δ ई पी = σΔ एस, कहां Δ एस = 2एलΔ एक्स- साबुन फिल्म के दोनों किनारों के सतह क्षेत्र में वृद्धि। चूँकि बलों का मापांक समान है, हम लिख सकते हैं:

इस प्रकार, सतह तनाव गुणांक σ को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है सतह को घेरने वाली रेखा की प्रति इकाई लंबाई पर कार्य करने वाले सतह तनाव बल का मापांक.

तरल की बूंदों और साबुन के बुलबुले के अंदर सतह तनाव बलों की कार्रवाई के कारण अतिरिक्त दबाव Δ उत्पन्न होता है पी. यदि आप मानसिक रूप से त्रिज्या की एक गोलाकार बूंद काटते हैं आरदो हिस्सों में, तो उनमें से प्रत्येक को लंबाई 2π की कट सीमा पर लागू सतह तनाव बलों की कार्रवाई के तहत संतुलन में होना चाहिए आरऔर क्षेत्र π पर कार्य करने वाले अतिरिक्त दबाव बल आर 2 खंड (चित्र 3.5.4)। संतुलन की स्थिति इस प्रकार लिखी गई है

यदि ये बल तरल के अणुओं के बीच परस्पर क्रिया के बलों से अधिक हैं, तो तरल गीलाकिसी ठोस की सतह. इस मामले में, तरल एक निश्चित तीव्र कोण θ पर ठोस की सतह तक पहुंचता है, जो किसी दिए गए तरल-ठोस जोड़े की विशेषता है। कोण θ कहलाता है संपर्क कोण . यदि तरल अणुओं के बीच परस्पर क्रिया के बल ठोस अणुओं के साथ उनकी परस्पर क्रिया की शक्तियों से अधिक हो जाते हैं, तो संपर्क कोण θ अधिक कोण वाला हो जाता है (चित्र 3.5.5)। इस मामले में वे कहते हैं कि तरल गीला नहीं करताकिसी ठोस की सतह. पर पूर्ण गीलापनθ = 0, पर पूर्ण गैर-गीलापनθ = 180°.

केशिका घटनाएँछोटे व्यास की नलियों में द्रव का बढ़ना या गिरना कहलाता है - केशिकाओं. गीले तरल पदार्थ केशिकाओं के माध्यम से ऊपर उठते हैं, गैर-गीले तरल पदार्थ नीचे उतरते हैं।

चित्र में. 3.5.6 एक निश्चित त्रिज्या की केशिका ट्यूब दिखाता है आर, घनत्व ρ के गीले तरल में निचले सिरे पर उतारा गया। केशिका का ऊपरी सिरा खुला होता है। केशिका में द्रव का बढ़ना तब तक जारी रहता है जब तक केशिका में द्रव के स्तंभ पर लगने वाला गुरुत्वाकर्षण बल परिणामी द्रव के परिमाण के बराबर न हो जाए। एफ n केशिका की सतह के साथ तरल के संपर्क की सीमा के साथ कार्य करने वाले सतह तनाव बल: एफटी = एफएन, कहाँ एफटी = एमजी = ρ एचπ आर 2 जी, एफएन = σ2π आरक्योंकि θ.

यह संकेत करता है:

पूर्णतः गीला न होने पर θ = 180°, cos θ = -1 और, इसलिए, एच < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

पानी साफ कांच की सतह को लगभग पूरी तरह से गीला कर देता है। इसके विपरीत, पारा कांच की सतह को पूरी तरह से गीला नहीं करता है। इसलिए, कांच की केशिका में पारे का स्तर बर्तन के स्तर से नीचे चला जाता है।

24) वाष्पीकरण: परिभाषा, प्रकार (वाष्पीकरण, उबलना), वाष्पीकरण और संघनन के लिए ऊष्मा की मात्रा की गणना, वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा।

वाष्पीकरण एवं संघनन. पदार्थ की आणविक संरचना के बारे में विचारों के आधार पर वाष्पीकरण की घटना की व्याख्या। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा. इसकी इकाइयाँ.

किसी द्रव के वाष्प में बदलने की घटना कहलाती है वाष्पीकरण.

वाष्पीकरण - खुली सतह से होने वाली वाष्पीकरण की प्रक्रिया।

तरल पदार्थ के अणु अलग-अलग गति से चलते हैं। यदि कोई अणु किसी तरल पदार्थ की सतह पर पहुँच जाता है, तो वह पड़ोसी अणुओं के आकर्षण पर काबू पा सकता है और तरल से बाहर निकल सकता है। बाहर निकले हुए अणु भाप बनाते हैं। तरल के शेष अणु टकराने पर गति बदल देते हैं। उसी समय, कुछ अणु तरल से बाहर निकलने के लिए पर्याप्त गति प्राप्त कर लेते हैं। यह प्रक्रिया जारी रहती है इसलिए तरल पदार्थ धीरे-धीरे वाष्पित हो जाते हैं।

*वाष्पीकरण की दर तरल के प्रकार पर निर्भर करती है। वे तरल पदार्थ जिनके अणु कम बल से आकर्षित होते हैं, तेजी से वाष्पित हो जाते हैं।

*वाष्पीकरण किसी भी तापमान पर हो सकता है। लेकिन उच्च तापमान पर वाष्पीकरण तेजी से होता है .

*वाष्पीकरण की दर इसके सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है।

*हवा (वायु प्रवाह) के साथ वाष्पीकरण तेजी से होता है।

वाष्पीकरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है, क्योंकि वाष्पीकरण के दौरान, तरल तेजी से अणुओं को छोड़ता है, इसलिए, शेष अणुओं की औसत गति कम हो जाती है। इसका मतलब यह है कि यदि बाहर से ऊर्जा का प्रवाह नहीं होता है, तो तरल का तापमान कम हो जाता है।

वाष्प के द्रव में बदलने की घटना कहलाती है वाष्पीकरण। यह ऊर्जा की रिहाई के साथ है।

भाप संघनन बादलों के निर्माण की व्याख्या करता है। जलवाष्प जमीन से ऊपर उठकर हवा की ऊपरी ठंडी परतों में बादल बनाती है, जिसमें पानी की छोटी-छोटी बूंदें होती हैं।

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा - भौतिक एक मान जो दर्शाता है कि तापमान बदले बिना 1 किलो वजन वाले तरल को भाप में बदलने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता होती है।

उद. वाष्पीकरण का ताप इसे L अक्षर से दर्शाया जाता है और J/kg में मापा जाता है

उद. पानी के वाष्पीकरण की गर्मी: L=2.3×10 6 J/kg, अल्कोहल L=0.9×10 6

तरल को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा: Q = Lm

>>भौतिकी: किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक और ठंडा होने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना

किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना कैसे करें, यह जानने के लिए आइए पहले यह स्थापित करें कि यह किस मात्रा पर निर्भर करती है।
पिछले पैराग्राफ से हम पहले से ही जानते हैं कि ऊष्मा की यह मात्रा उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है जिससे शरीर बना है (अर्थात, इसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता):
Q, c पर निर्भर करता है
लेकिन यह बिलकुल भी नहीं है।

अगर हम केतली में पानी गर्म करना चाहते हैं ताकि वह सिर्फ गर्म हो जाए तो हम उसे ज्यादा देर तक गर्म नहीं करेंगे। और पानी को गर्म करने के लिए हम इसे अधिक देर तक गर्म करेंगे. लेकिन केतली जितनी देर तक हीटर के संपर्क में रहेगी, उसे उतनी ही अधिक गर्मी प्राप्त होगी।

नतीजतन, गर्म होने पर शरीर का तापमान जितना अधिक बदलता है, उतनी ही अधिक मात्रा में गर्मी को इसमें स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है।

मान लीजिए कि शरीर का प्रारंभिक तापमान प्रारंभ होता है, और अंतिम तापमान सामान्य होता है। तब शरीर के तापमान में परिवर्तन अंतर द्वारा व्यक्त किया जाएगा:

अंततः, हर कोई इसके लिए जानता है गरम करनाउदाहरण के लिए, 2 किलो पानी को गर्म करने के लिए 1 किलो पानी की तुलना में अधिक समय (और इसलिए अधिक गर्मी) की आवश्यकता होती है। इसका मतलब यह है कि किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पिंड के द्रव्यमान पर निर्भर करती है:

इसलिए, ऊष्मा की मात्रा की गणना करने के लिए, आपको उस पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता, जिससे यह पिंड बना है, इस पिंड का द्रव्यमान और इसके अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच का अंतर जानना होगा।

उदाहरण के लिए, आपको यह निर्धारित करने की आवश्यकता है कि 5 किलोग्राम वजन वाले लोहे के हिस्से को गर्म करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता है, बशर्ते कि इसका प्रारंभिक तापमान 20 डिग्री सेल्सियस हो, और अंतिम तापमान 620 डिग्री सेल्सियस के बराबर होना चाहिए।

तालिका 8 से हम पाते हैं कि लोहे की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता c = 460 J/(kg°C) है। इसका मतलब यह है कि 1 किलो लोहे को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए 460 J की आवश्यकता होती है।
5 किलो लोहे को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए 5 गुना अधिक गर्मी की आवश्यकता होगी, अर्थात। 460 जे * 5 = 2300 जे.

लोहे को 1°C से नहीं बल्कि 1°C से गर्म करना ए t = 600°C, अन्य 600 गुना अधिक मात्रा में ऊष्मा की आवश्यकता होगी, अर्थात 2300 J

इसलिए, किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक या ठंडा होने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा का पता लगाने के लिए, आपको पिंड की विशिष्ट ताप क्षमता को उसके द्रव्यमान और उसके अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच के अंतर से गुणा करना होगा:

??? 1. ऐसे उदाहरण दीजिए जो दर्शाते हैं कि किसी पिंड को गर्म करने पर प्राप्त ऊष्मा की मात्रा उसके द्रव्यमान और तापमान में परिवर्तन पर निर्भर करती है। 2. किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक या उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना करने के लिए किस सूत्र का उपयोग किया जाता है ठंडा?

एस.वी. ग्रोमोव, एन.ए. रोडिना, भौतिकी 8वीं कक्षा

इंटरनेट साइटों से पाठकों द्वारा प्रस्तुत

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चूल्हे पर क्या तेजी से गर्म होगा - केतली या पानी की बाल्टी? उत्तर स्पष्ट है - एक चायदानी। फिर दूसरा सवाल यह है कि क्यों?

उत्तर भी कम स्पष्ट नहीं है - क्योंकि केतली में पानी का द्रव्यमान कम है। महान। और अब आप घर पर ही वास्तविक शारीरिक अनुभव स्वयं कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको दो समान छोटे सॉस पैन, समान मात्रा में पानी और वनस्पति तेल, उदाहरण के लिए, आधा लीटर प्रत्येक और एक स्टोव की आवश्यकता होगी। तेल और पानी वाले सॉसपैन को समान आंच पर रखें। अब बस यह देखिये कि क्या तेजी से गर्म होगा। यदि आपके पास तरल पदार्थों के लिए थर्मामीटर है, तो आप इसका उपयोग कर सकते हैं; यदि नहीं, तो आप समय-समय पर अपनी उंगली से तापमान का परीक्षण कर सकते हैं, बस सावधान रहें कि जल न जाए। किसी भी स्थिति में, आप जल्द ही देखेंगे कि तेल पानी की तुलना में बहुत तेजी से गर्म होता है। और एक प्रश्न, जिसे अनुभव के रूप में भी लागू किया जा सकता है। कौन तेजी से उबलेगा - गर्म पानी या ठंडा? सब कुछ फिर से स्पष्ट है - गर्म व्यक्ति फिनिश लाइन पर पहले स्थान पर होगा। ये सारे अजीब सवाल और प्रयोग क्यों? भौतिक मात्रा को निर्धारित करने के लिए "ऊष्मा की मात्रा" कहा जाता है।

ऊष्मा की मात्रा

ऊष्मा की मात्रा वह ऊर्जा है जो कोई पिंड ऊष्मा स्थानांतरण के दौरान खोता या प्राप्त करता है। यह नाम से ही स्पष्ट है. ठंडा होने पर, शरीर एक निश्चित मात्रा में गर्मी खो देगा, और गर्म होने पर, यह अवशोषित हो जाएगा। और हमारे सवालों का जवाब हमें दिखा दिया ऊष्मा की मात्रा किस पर निर्भर करती है?सबसे पहले, किसी पिंड का द्रव्यमान जितना अधिक होगा, उसके तापमान को एक डिग्री तक बदलने के लिए उतनी ही अधिक ऊष्मा खर्च करनी होगी। दूसरे, किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पदार्थ पर निर्भर करती है जिससे वह बना है, अर्थात पदार्थ के प्रकार पर। और तीसरा, गर्मी हस्तांतरण से पहले और बाद में शरीर के तापमान में अंतर भी हमारी गणना के लिए महत्वपूर्ण है। उपरोक्त के आधार पर, हम कर सकते हैं सूत्र का उपयोग करके ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करें:

जहाँ Q ऊष्मा की मात्रा है,
मी - शरीर का वजन,
(t_2-t_1) - प्रारंभिक और अंतिम शरीर के तापमान के बीच का अंतर,
सी पदार्थ की विशिष्ट ताप क्षमता है, जो संबंधित तालिकाओं से पाई जाती है।

इस सूत्र का उपयोग करके, आप उस ऊष्मा की मात्रा की गणना कर सकते हैं जो किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक है या ठंडा होने पर यह पिंड कितनी मात्रा में छोड़ेगा।

किसी भी प्रकार की ऊर्जा की तरह, ऊष्मा की मात्रा जूल (1 J) में मापी जाती है। हालाँकि, यह मान बहुत समय पहले पेश नहीं किया गया था, और लोगों ने गर्मी की मात्रा को बहुत पहले ही मापना शुरू कर दिया था। और उन्होंने एक इकाई का उपयोग किया जो हमारे समय में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है - कैलोरी (1 कैलोरी)। 1 कैलोरी 1 ग्राम पानी को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा है। इन आंकड़ों से निर्देशित होकर, जो लोग अपने खाने में कैलोरी की गिनती करना पसंद करते हैं, वे केवल मनोरंजन के लिए गणना कर सकते हैं कि दिन के दौरान भोजन के साथ उपभोग की गई ऊर्जा से कितने लीटर पानी उबाला जा सकता है।

ऊष्मा की मात्रा की अवधारणा आधुनिक भौतिकी के विकास के शुरुआती चरणों में बनाई गई थी, जब पदार्थ की आंतरिक संरचना, ऊर्जा क्या है, प्रकृति में ऊर्जा के कौन से रूप मौजूद हैं और ऊर्जा के एक रूप के बारे में कोई स्पष्ट विचार नहीं थे। पदार्थ की गति और परिवर्तन का।

ऊष्मा की मात्रा को ऊष्मा विनिमय की प्रक्रिया में किसी भौतिक शरीर को हस्तांतरित ऊर्जा के बराबर भौतिक मात्रा के रूप में समझा जाता है।

ऊष्मा की पुरानी इकाई कैलोरी है, जो 4.2 J के बराबर है; आज इस इकाई का व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है, और जूल ने इसका स्थान ले लिया है।

प्रारंभ में, यह माना गया कि तापीय ऊर्जा का वाहक तरल के गुणों वाला कोई पूर्णतः भारहीन माध्यम था। ऊष्मा स्थानांतरण की अनेक भौतिक समस्याओं का समाधान इसी आधार पर किया गया है और अभी भी किया जा रहा है। काल्पनिक कैलोरी का अस्तित्व कई अनिवार्य रूप से सही निर्माणों का आधार था। ऐसा माना जाता था कि गर्म करने और ठंडा करने, पिघलने और क्रिस्टलीकरण की घटनाओं में कैलोरी निकलती और अवशोषित होती है। गर्मी हस्तांतरण प्रक्रियाओं के लिए सही समीकरण गलत भौतिक अवधारणाओं के आधार पर प्राप्त किए गए थे। एक ज्ञात नियम है जिसके अनुसार ऊष्मा की मात्रा ऊष्मा विनिमय में भाग लेने वाले शरीर के द्रव्यमान और तापमान प्रवणता के सीधे आनुपातिक होती है:

जहाँ Q ऊष्मा की मात्रा है, m शरीर का द्रव्यमान और गुणांक है साथ- एक मात्रा जिसे विशिष्ट ताप क्षमता कहा जाता है। विशिष्ट ताप क्षमता किसी प्रक्रिया में शामिल पदार्थ की एक विशेषता है।

थर्मोडायनामिक्स में काम करें

थर्मल प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, विशुद्ध रूप से यांत्रिक कार्य किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, जब कोई गैस गर्म होती है तो उसका आयतन बढ़ जाता है। आइए नीचे दी गई तस्वीर जैसी स्थिति लें:

इस मामले में, यांत्रिक कार्य पिस्टन पर गैस के दबाव के बल को दबाव में पिस्टन द्वारा तय किए गए पथ से गुणा करने के बराबर होगा। निःसंदेह, यह सबसे सरल मामला है। लेकिन इसमें भी एक कठिनाई देखी जा सकती है: दबाव बल गैस की मात्रा पर निर्भर करेगा, जिसका अर्थ है कि हम स्थिरांक से नहीं, बल्कि परिवर्तनीय मात्रा से निपट रहे हैं। चूँकि सभी तीन चर: दबाव, तापमान और आयतन एक दूसरे से संबंधित हैं, गणना कार्य काफी अधिक जटिल हो जाता है। कुछ आदर्श, असीम रूप से धीमी प्रक्रियाएँ हैं: आइसोबैरिक, इज़ोटेर्मल, एडियाबेटिक और आइसोकोरिक - जिसके लिए ऐसी गणनाएँ अपेक्षाकृत सरलता से की जा सकती हैं। दबाव बनाम आयतन का एक ग्राफ तैयार किया जाता है और कार्य की गणना फॉर्म के अभिन्न अंग के रूप में की जाती है।