ताप क्षमता: सूत्र, इकाइयाँ और उपाय - शारीरिक - 2025

किसी निकाय या प्रणाली की ऊष्मा क्षमता उस पिंड में संचारित ऊष्मा ऊर्जा और उस प्रक्रिया में अनुभव होने वाले तापमान में परिवर्तन के बीच भागफल होती है। एक और अधिक सटीक परिभाषा यह है कि यह संदर्भित करता है कि किसी शरीर या प्रणाली को संचारित करने के लिए कितनी गर्मी आवश्यक है ताकि उसका तापमान एक डिग्री केल्विन से बढ़ जाए।

यह लगातार होता है कि गर्म शरीर एक प्रक्रिया में ठंडे शरीर को गर्मी देते हैं जो तब तक रहता है जब तक संपर्क में दोनों निकायों के बीच तापमान में अंतर होता है। फिर, ऊष्मा वह ऊर्जा है जो एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में सरल तथ्य द्वारा प्रेषित होती है कि दोनों के बीच तापमान में अंतर होता है।

कन्वेंशन द्वारा, पॉजिटिव हीट (Q) को उस रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसे किसी सिस्टम द्वारा अवशोषित किया जाता है, और नकारात्मक हीट के रूप में जिसे सिस्टम द्वारा ट्रांसफर किया जाता है।

ऊपर से यह निम्नानुसार है कि सभी ऑब्जेक्ट एक ही आसानी से गर्मी को अवशोषित और बनाए नहीं रखते हैं; इस प्रकार कुछ सामग्री दूसरों की तुलना में अधिक आसानी से गर्म होती है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि, आखिरकार, एक शरीर की गर्मी क्षमता इसकी प्रकृति और संरचना पर निर्भर करती है।

सूत्र, इकाइयाँ और उपाय

निम्नलिखित अभिव्यक्ति से शुरू होने वाली गर्मी क्षमता निर्धारित की जा सकती है:

सी = डीक्यू / डीटी

यदि तापमान परिवर्तन काफी छोटा है, तो पिछली अभिव्यक्ति को सरल और प्रतिस्थापित किया जा सकता है:

सी = क्यू / ΔT

तो, अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में ताप क्षमता के लिए माप की इकाई जूल प्रति केल्विन (J / K) है।

ताप क्षमता को निरंतर दबाव C _p या स्थिर आयतन C _v पर मापा जा सकता है ।

विशिष्ट ताप

अक्सर किसी सिस्टम की ऊष्मा क्षमता पदार्थ की मात्रा या उसके द्रव्यमान पर निर्भर करती है। इस मामले में, जब एक प्रणाली सजातीय विशेषताओं के साथ एक ही पदार्थ से बनती है, तो विशिष्ट गर्मी की आवश्यकता होती है, जिसे विशिष्ट गर्मी क्षमता (सी) भी कहा जाता है।

इस प्रकार, द्रव्यमान विशिष्ट ऊष्मा ऊष्मा की वह मात्रा है जो किसी पदार्थ के इकाई द्रव्यमान को एक डिग्री केल्विन द्वारा उसका तापमान बढ़ाने के लिए आपूर्ति की जानी चाहिए, और इसे निम्नलिखित अभिव्यक्ति से शुरू किया जा सकता है:

c = Q / m.T

इस समीकरण में m पदार्थ का द्रव्यमान है। इसलिए, इस मामले में विशिष्ट गर्मी के लिए माप की इकाई जूल प्रति किलोग्राम केल्विन (J / kg K) है, या जूल प्रति ग्राम केल्विन (J / g K) भी है।

इसी प्रकार, मोलर विशिष्ट ताप उष्मा की मात्रा है जिसे एक पदार्थ के मोल में एक डिग्री केल्विन द्वारा अपना तापमान बढ़ाने के लिए आपूर्ति की जानी चाहिए। और यह निम्नलिखित अभिव्यक्ति से निर्धारित किया जा सकता है:

इस अभिव्यक्ति में n पदार्थ के मोल्स की संख्या है। इसका तात्पर्य है कि इस मामले में विशिष्ट गर्मी के लिए माप की इकाई जूल प्रति तिल प्रति केल्विन (जे / मोल के) है।

पानी की विशिष्ट गर्मी

कई पदार्थों के विशिष्ट हीट की गणना और तालिकाओं में आसानी से की जा सकती है। तरल अवस्था में पानी की विशिष्ट ऊष्मा का मान 1000 कैलोरी / किलोग्राम K = 4186 J / kg K होता है। इसके विपरीत, गैसीय अवस्था में पानी की विशिष्ट ऊष्मा 2080 J / kg K होती है और ठोस अवस्था में 2020 J / किलो के।

गर्मी का हस्तांतरण

इस तरह और यह देखते हुए कि पदार्थों के विशाल बहुमत के विशिष्ट मूल्यों की गणना पहले ही की जा चुकी है, दो निकायों या प्रणालियों के बीच निम्न अभिव्यक्तियों के साथ गर्मी हस्तांतरण निर्धारित करना संभव है:

क्यू = सेमी =T

या अगर दाढ़ की विशिष्ट गर्मी का उपयोग किया जाता है:

Q = cn.T

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि ये अभिव्यक्तियां गर्मी के प्रवाह को निर्धारित करने की अनुमति देती हैं बशर्ते कि राज्य का कोई परिवर्तन न हो।

राज्य परिवर्तन प्रक्रियाओं में हम अव्यक्त ऊष्मा (L) की बात करते हैं, जिसे चरण या अवस्था को बदलने के लिए पदार्थ की मात्रा से आवश्यक ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जाता है, या तो ठोस से तरल (संलयन की गर्मी, L _f) या तरल से गैसीय (वाष्पीकरण की गर्मी, एल _वी)।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि गर्मी के रूप में ऐसी ऊर्जा पूरी तरह से चरण परिवर्तन में खपत होती है और तापमान में भिन्नता को उल्टा नहीं करती है। ऐसे मामलों में वाष्पीकरण प्रक्रिया में गर्मी प्रवाह की गणना करने के लिए भाव निम्नलिखित हैं:

क्यू = एल _वी एम

यदि मोलर विशिष्ट गर्मी का उपयोग किया जाता है: Q = L _v n

एक संलयन प्रक्रिया में: क्यू = एल _एफ एम

यदि मोलर विशिष्ट गर्मी का उपयोग किया जाता है: क्यू = एल _एफ एन

सामान्य तौर पर, विशिष्ट गर्मी के साथ, अधिकांश पदार्थों के अव्यक्त हीट्स की गणना पहले से ही की जाती है और आसानी से तालिकाओं में सुलभ होती है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, पानी के मामले में:

0 ° C पर L _f = 334 kJ / kg (79.7 cal / g); 100 ° C पर L _v = 2257 kJ / kg (539.4 cal / g)।

उदाहरण

पानी के मामले में, अगर 1 किलो द्रव्यमान जमे हुए पानी (बर्फ) को -25 ºC के तापमान से 125 (C (जल वाष्प) के तापमान तक गर्म किया जाता है, तो इस प्रक्रिया में उपयोग की जाने वाली गर्मी की गणना निम्नानुसार की जाएगी।:

चरण 1

बर्फ -25 toC से 0 -C।

क्यू = सेमी =T = 2050 1 25 = 51250 जे

चरण 2

राज्य को बर्फ से तरल पानी में बदलना।

क्यू = एल _एफ एम = 334000 1 = 334000 जे

स्टेज 3

0ºC से 100ºC तक तरल पानी।

क्यू = सेमी =T = 4186 1 100 = 418600 जे

स्टेज 4

तरल पानी से जल वाष्प तक राज्य का परिवर्तन।

Q = L _v m = 2257000 1 = 2257000 J

स्टेज 5

100ºC से 125ºC तक जल वाष्प।

क्यू = सेमी = टी = 2080 1 25 = 52000 जे

इस प्रकार, इस प्रक्रिया में कुल ऊष्मा प्रवाह पांच चरणों में से प्रत्येक में उत्पादित होने का योग है और परिणाम 31112850 जे।

संदर्भ

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