- इसमें क्या और सूत्र शामिल हैं
- कैलोरी
- गर्मी अवशोषित की मात्रा किस पर निर्भर करती है?
- इसकी गणना कैसे करें?
- ऊर्जा संतुलन
- किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा
- किसी सामग्री की विशिष्ट गर्मी की गणना करने का एक उदाहरण
- व्यायाम हल किया
- पहुंच
- डेटा
- उपाय
- चांदी
- तांबे का डंठल
- पानी
- एल्युमिनियम मग
- संदर्भ
अवशोषित गर्मी अलग अलग तापमान पर दो संस्थाओं के बीच ऊर्जा के हस्तांतरण के रूप में परिभाषित किया गया है। कम तापमान वाला व्यक्ति उच्च तापमान वाले व्यक्ति की गर्मी को अवशोषित करता है। जब ऐसा होता है, तो गर्मी को अवशोषित करने वाले पदार्थ की तापीय ऊर्जा बढ़ जाती है, और इसे बनाने वाले कण अपनी गतिज ऊर्जा को बढ़ाते हुए अधिक तेज़ी से कंपन करते हैं।
इससे तापमान में वृद्धि या राज्य में बदलाव हो सकता है। उदाहरण के लिए, ठोस से तरल तक जाएं, जैसे बर्फ जब यह कमरे के तापमान पर पानी या सोडा के संपर्क में पिघला देता है।
धातु का चम्मच गर्म कॉफी से गर्मी को अवशोषित करता है। स्रोत: पिक्साबे
गर्मी के लिए धन्यवाद, वस्तुओं के लिए अपने आयामों को बदलना भी संभव है। थर्मल विस्तार इस घटना का एक अच्छा उदाहरण है। जब अधिकांश पदार्थ गर्म होते हैं, तो वे आकार में वृद्धि करते हैं।
इसका एक अपवाद पानी है। तरल पानी की समान मात्रा 4.C से कम होने पर इसकी मात्रा बढ़ जाती है। इसके अलावा, तापमान में परिवर्तन भी इसके घनत्व में परिवर्तन का अनुभव कर सकता है, पानी के मामले में भी कुछ बहुत ही देखने योग्य है।
इसमें क्या और सूत्र शामिल हैं
पारगमन में ऊर्जा के मामले में, अवशोषित गर्मी की इकाइयाँ जूल हैं। हालांकि, लंबे समय तक गर्मी की अपनी इकाइयां थीं: कैलोरी।
आज भी इस इकाई का उपयोग भोजन की ऊर्जा सामग्री को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, हालांकि वास्तव में एक आहार कैलोरी गर्मी के एक किलो कैलोरी से मेल खाती है।
कैलोरी
कैलोरी, जिसे चूने के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, 1 ग्राम पानी का तापमान 1atedC बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा है।
19 वीं शताब्दी में, सर जेम्स प्रेस्कॉट जूल (1818 - 1889) ने एक प्रसिद्ध प्रयोग किया, जिसमें उन्होंने यांत्रिक कार्यों को ऊष्मा में परिवर्तित करने में कामयाबी हासिल की, जो निम्नलिखित समानता को प्राप्त करता है:
ब्रिटिश इकाइयों में, गर्मी की इकाई को बीटू (ब्रिटिश थर्मल यूनिट) कहा जाता है, जिसे 1ºF द्वारा एक पाउंड पानी का तापमान बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है।
इकाइयों के बीच समानता इस प्रकार है:
इन पुरानी इकाइयों के साथ समस्या यह है कि गर्मी की मात्रा तापमान पर निर्भर करती है। अर्थात्, 70ºC से 75 isC तक जाने के लिए आवश्यक एक समान नहीं है, उदाहरण के लिए 9ºC से 10ºC तक पानी गर्म करने के लिए आवश्यक है।
यही कारण है कि परिभाषा अच्छी तरह से परिभाषित पर्वतमाला को दर्शाती है: क्रमशः 14.5 से 15.5 डिग्री सेल्सियस और कैलोरी और बीटू के लिए 63 से 64 ° एफ।
गर्मी अवशोषित की मात्रा किस पर निर्भर करती है?
अवशोषित गर्मी की मात्रा जो एक सामग्री उठाती है, कई कारकों पर निर्भर करती है:
- द्रव्यमान। द्रव्यमान जितना बड़ा होता है, उतनी ही अधिक गर्मी अवशोषित करने में सक्षम होती है।
- पदार्थ के लक्षण। ऐसे पदार्थ हैं जो उनकी आणविक या परमाणु संरचना के आधार पर, दूसरों की तुलना में अधिक गर्मी को अवशोषित करने में सक्षम हैं।
- तापमान। उच्च तापमान प्राप्त करने के लिए अधिक गर्मी जोड़ना आवश्यक है।
ऊष्मा की मात्रा, जिसे Q कहा जाता है, वर्णित कारकों के आनुपातिक है। इसलिए, इसे इस प्रकार लिखा जा सकता है:
जहाँ m वस्तु का द्रव्यमान है, c एक स्थिर है जिसे विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है, पदार्थ की एक आंतरिक संपत्ति है, और in T ऊष्मा को अवशोषित करके प्राप्त तापमान में भिन्नता है।
इस अंतर का एक सकारात्मक संकेत है, चूंकि गर्मी को अवशोषित करते समय, यह उम्मीद की जाती है कि टी एफ > टी ओ। यह तब तक होता है जब तक पदार्थ एक चरण परिवर्तन से गुजर रहा होता है, जैसे कि पानी तरल से वाष्प तक। जब पानी उबलता है, तो उसका तापमान लगभग 100,C पर स्थिर रहता है, चाहे वह कितनी भी तेजी से उबलता हो।
इसकी गणना कैसे करें?
संपर्क में दो वस्तुओं को अलग-अलग तापमान पर रखकर, थोड़ी देर बाद वे दोनों थर्मल संतुलन तक पहुंच जाते हैं। तब तापमान बराबर होता है और गर्मी हस्तांतरण बंद हो जाता है। दो से अधिक वस्तुओं के संपर्क में आने पर भी ऐसा ही होता है। एक निश्चित समय के बाद, वे सभी एक ही तापमान पर होंगे।
यह मानते हुए कि संपर्क में वस्तुएं एक बंद प्रणाली बनाती हैं, जिससे गर्मी नहीं बच सकती, ऊर्जा के संरक्षण का सिद्धांत लागू होता है, इसलिए यह कहा जा सकता है कि:
क्यू अवशोषित = - क्यू उपज
यह एक व्यक्ति की आय और व्यय के समान एक ऊर्जा संतुलन का प्रतिनिधित्व करता है। इस कारण से, हस्तांतरित गर्मी का एक नकारात्मक संकेत होता है, क्योंकि उस वस्तु के लिए, जो अंतिम तापमान प्रारंभिक एक की तुलना में कम है। इस प्रकार:
समीकरण Q अवशोषित = - Q उपज का उपयोग तब किया जाता है जब भी दो ऑब्जेक्ट संपर्क में होते हैं।
ऊर्जा संतुलन
ऊर्जा संतुलन को पूरा करने के लिए उन वस्तुओं को अलग करना आवश्यक है जो उस उपज से गर्मी को अवशोषित करते हैं, फिर:
0 क्यू के = ०
अर्थात्, एक बंद प्रणाली में ऊर्जा लाभ और हानि का योग 0 के बराबर होना चाहिए।
किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा
अवशोषित गर्मी की मात्रा की गणना करने के लिए प्रत्येक भागीदार पदार्थ की विशिष्ट गर्मी को जानना आवश्यक है। यह 1.C द्वारा 1 ग्राम सामग्री के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा है। अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में इसकी इकाइयाँ हैं: जूल / किग्रा। क।
कई पदार्थों की विशिष्ट गर्मी के साथ टेबल होते हैं, आमतौर पर एक कैलोरीमीटर या इसी तरह के उपकरणों का उपयोग करके गणना की जाती है।
किसी सामग्री की विशिष्ट गर्मी की गणना करने का एक उदाहरण
धातु की अंगूठी का तापमान 20 से 30 ºC तक बढ़ाने के लिए 250 कैलोरी की आवश्यकता होती है। यदि रिंग का द्रव्यमान 90 ग्राम है। SI इकाइयों में धातु का विशिष्ट ताप क्या है?
उपाय
इकाइयों को पहले परिवर्तित किया जाता है:
क्यू = 250 कैलोरी = 1046.5 जे
m = 90 g = 90 x 10 -3 किग्रा
व्यायाम हल किया
एक एल्युमिनियम कप में 225 ग्राम पानी और 40 ग्राम कॉपर स्टिरर होता है, सभी 27 ° C पर होता है। 87 डिग्री सेल्सियस के प्रारंभिक तापमान पर चांदी का 400 ग्राम नमूना पानी में रखा गया है।
स्टिरर का उपयोग मिश्रण को हलचल करने के लिए किया जाता है, जब तक कि यह 32 ° C के अपने अंतिम संतुलन तक नहीं पहुंच जाता। एल्यूमीनियम कप के द्रव्यमान की गणना करें, यह देखते हुए कि पर्यावरण को कोई गर्मी का नुकसान नहीं है।
एक कैलोरीमीटर के योजनाबद्ध। स्रोत: सॉलिडविकि
पहुंच
जैसा कि ऊपर कहा गया है, उन वस्तुओं के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है जो अवशोषित करने वाले लोगों से गर्मी छोड़ते हैं:
- एल्युमिनियम कप, कॉपर स्टिरर और पानी गर्मी को सोख लेते हैं।
- चांदी के नमूने से गर्मी पैदा होती है।
डेटा
प्रत्येक पदार्थ के विशिष्ट हीट की आपूर्ति की जाती है:
प्रत्येक पदार्थ द्वारा अवशोषित या स्थानांतरित गर्मी की गणना समीकरण का उपयोग करके की जाती है:
उपाय
चांदी
क्यू उपज = 400 x 10 -3 । 234 x (32 - 87) जे = -5148 जे
तांबे का डंठल
क्यू अवशोषित = 40 x 10 -3 । 387 x (32 - 27) जे = 77.4 जे
पानी
क्यू अवशोषित = 225 x 10 -3 । 4186 x (32 - 27) जे = 4709.25 जे
एल्युमिनियम मग
क्यू अवशोषित = एम एल्यूमीनियम । 900 x (32 - 27) J = 4500.m एल्यूमीनियम
का उपयोग कर:
0 क्यू के = ०
77.4 + 4709.25 + 4500। एल एल्यूमीनियम = - (-5148)
अंत में एल्यूमीनियम का द्रव्यमान साफ हो गया है:
एम एल्यूमीनियम = 0.0803 किग्रा = 80.3 ग्राम
संदर्भ
- जियानकोली, डी। 2006. भौतिकी: आवेदन के साथ सिद्धांत। 6 ठ । एड। प्रेंटिस हॉल। 400 - 410।
- किर्कपैट्रिक, एल। 2007. भौतिकी: दुनिया पर एक नज़र। 6 टा संपादन संक्षिप्त। सेनगेज लर्निंग। 156-164।
- रेक्स, ए। 2011. बुनियादी बातों के भौतिकी। पियर्सन। 309-332।
- सियर्स, ज़ेमानस्की। 2016. आधुनिक भौतिकी के साथ विश्वविद्यालय भौतिकी। 14 वें । वॉल्यूम 1। 556-553।
- सेरवे, आर।, वुल्ले, सी। 2011. बुनियादी बातों के भौतिकी। 9 ना सेंगेज लर्निंग। 362 - 374