ताप वक्र: यह क्या है, यह कैसे किया जाता है, उदाहरण - शारीरिक - 2025

एक ताप वक्र एक ग्राफिकल प्रतिनिधित्व है कि कैसे एक नमूना का तापमान समय के एक समारोह के रूप में बदलता है, दबाव को स्थिर रखता है और एक समान दर पर समान रूप से गर्मी जोड़ता है।

इस प्रकार के एक ग्राफ का निर्माण करने के लिए, तापमान और समय मानों के जोड़े लिए जाते हैं, जिन्हें बाद में तापमान को ऊर्ध्वाधर अक्ष (समन्वित) और क्षैतिज अक्ष (abscissa) पर समय रखकर चित्रित किया जाता है।

चित्र 1. किसी पदार्थ का ताप वक्र ताप को जोड़ने और तापमान को हर निश्चित समय में मापने से प्राप्त होता है। स्रोत: पिक्साबे

फिर सबसे उपयुक्त वक्र को इन प्रायोगिक बिंदुओं पर फिट किया जाता है और अंत में तापमान T के एक ग्राफ के रूप में समय t: T (t) प्राप्त होता है।

हीटिंग कर्व क्या है?

जैसा कि इसे गर्म किया जाता है, एक पदार्थ उत्तराधिकार में विभिन्न राज्यों से गुजरता है: एक ठोस होने से यह वाष्प बन सकता है, लगभग हमेशा तरल अवस्था से गुजरता है। इन प्रक्रियाओं को राज्य परिवर्तन कहा जाता है, जिसमें गर्मी को जोड़ते समय नमूना अपनी आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाता है, जैसा कि आणविक गतिज सिद्धांत द्वारा इंगित किया गया है।

एक नमूने में गर्मी जोड़ते समय दो संभावनाएँ होती हैं:

- पदार्थ अपने तापमान को बढ़ाता है, यह देखते हुए कि इसके कण अधिक तीव्रता के साथ उत्तेजित होते हैं।

- सामग्री एक चरण परिवर्तन से गुजर रही है, जिसमें तापमान स्थिर रहता है। गर्मी जोड़ने से कुछ हद तक कमजोर पड़ने का प्रभाव होता है, जो कणों को एक साथ पकड़ते हैं, यही वजह है कि उदाहरण के लिए, बर्फ से तरल पानी तक जाना आसान है।

चित्र 2 पदार्थ की चार अवस्थाओं को दर्शाता है: ठोस, तरल, गैस और प्लाज्मा, और उन प्रक्रियाओं के नाम जो उनके बीच संक्रमण की अनुमति देते हैं। तीर प्रक्रिया की दिशा का संकेत देते हैं।

चित्रा 2. एक और दूसरे के बीच पारित करने के लिए आवश्यक पदार्थ और प्रक्रिया की अवस्थाएँ। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

-एक पदार्थ में स्थिर परिवर्तन

ठोस अवस्था में एक नमूने के साथ शुरू होने पर, जब यह पिघलता है तो यह एक तरल अवस्था में चला जाता है, जब यह वाष्पीकृत होता है तो यह एक गैस में बदल जाता है और आयनीकरण के माध्यम से यह प्लाज्मा में बदल जाता है।

ठोस को सीधे गैस में परिवर्तित किया जा सकता है जिसे उच्च बनाने की क्रिया के रूप में जाना जाता है। ऐसे पदार्थ हैं जो आसानी से कमरे के तापमान पर उदासीन होते हैं। ज्ञात सबसे अच्छा सीओ ₂ या सूखी बर्फ, साथ ही नेफ़थलीन और आयोडीन है।

जबकि नमूना राज्य के एक परिवर्तन से गुजरता है, तापमान तब तक स्थिर रहता है जब तक कि यह नए राज्य तक नहीं पहुंचता। इसका मतलब है कि यदि, उदाहरण के लिए, आपके पास तरल पानी का एक हिस्सा है जो अपने उबलते बिंदु तक पहुंच गया है, तो इसका तापमान स्थिर रहता है जब तक कि सभी पानी भाप में बदल गए हों।

इस कारण से, वार्मिंग वक्र को बढ़ते वर्गों और क्षैतिज वर्गों के संयोजन से बना होने की उम्मीद है, जहां बाद के चरण परिवर्तन के अनुरूप हैं। इनमें से एक वक्र किसी दिए गए पदार्थ के लिए चित्र 3 में दिखाया गया है।

चित्रा 3. किसी दिए गए पदार्थ का एक ताप वक्र, जिसमें चरण और ढलान पर आधारित विशिष्ट विन्यास है।

हीटिंग वक्र की व्याख्या

विकास अंतराल में ab, cd और ef पदार्थ क्रमशः ठोस, तरल और गैस के रूप में पाए जाते हैं। इन क्षेत्रों में गतिज ऊर्जा बढ़ती है और इसके साथ तापमान बढ़ता है।

जबकि ई.पू. में यह अपनी अवस्था को ठोस से तरल में बदल रहा है, इसलिए दोनों चरण सह-अस्तित्ववादी हैं। यह उस खंड में होता है, जिसमें नमूना तरल से गैस में बदल जाता है। यहां संभावित ऊर्जा बदल रही है, और तापमान स्थिर बना हुआ है।

रिवर्स प्रक्रिया भी संभव है, अर्थात, नमूना को अन्य राज्यों को सफलतापूर्वक अपनाने के लिए ठंडा किया जा सकता है। इस मामले में हम शीतलन वक्र की बात करते हैं।

हीटिंग कर्व्स में सभी पदार्थों के लिए एक ही सामान्य उपस्थिति है, हालांकि निश्चित रूप से समान संख्यात्मक मूल्य नहीं हैं। कुछ पदार्थ राज्य बदलने के लिए दूसरों की तुलना में अधिक समय लेते हैं, और वे अलग-अलग तापमान पर पिघलते और वाष्पीकृत होते हैं।

इन बिंदुओं को क्रमशः पिघलने बिंदु और क्वथनांक के रूप में जाना जाता है, और प्रत्येक पदार्थ की विशेषताएं हैं।

यही कारण है कि हीटिंग वक्र बहुत उपयोगी होते हैं, क्योंकि वे इन पदार्थों के संख्यात्मक मूल्य को लाखों पदार्थों के लिए इंगित करते हैं जो सामान्य माना जाता है और वायुमंडलीय दबाव पर तापमान की सीमा में ठोस और तरल पदार्थ के रूप में मौजूद हैं।

वार्म-अप वक्र कैसे बनाते हैं?

सिद्धांत रूप में, यह बहुत सरल है: बस एक कंटेनर में पदार्थ का एक नमूना एक स्टिरर के साथ फिट होता है, एक थर्मामीटर डालें और उसी तरह गर्मी करें।

इसके साथ ही, प्रक्रिया की शुरुआत में, एक स्टॉपवॉच सक्रिय होता है और इसी तापमान-समय के जोड़े समय-समय पर नोट किए जाते हैं।

ताप स्रोत एक गैस बर्नर हो सकता है, एक अच्छी हीटिंग दर के साथ, या एक विद्युत प्रतिरोध जो गर्म होने पर गर्मी का उत्सर्जन करता है, जिसे विभिन्न शक्तियों को प्राप्त करने के लिए एक चर स्रोत से जोड़ा जा सकता है।

अधिक सटीकता के लिए रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में व्यापक रूप से दो तकनीकों का उपयोग किया जाता है:

- विभेदक थर्मल विश्लेषण।

- अंतर अवलोकन उष्मापन संबंधी।

वे अध्ययन के तहत नमूने के बीच तापमान अंतर की तुलना करते हैं और एक उच्च पिघलने वाले तापमान के साथ एक अन्य संदर्भ नमूना, लगभग हमेशा एक एल्यूमीनियम ऑक्साइड। इन तरीकों के साथ पिघलने और उबलते बिंदुओं को ढूंढना आसान है।

उदाहरण (पानी, लोहा…)

आंकड़े में दिखाए गए पानी और लोहे के लिए हीटिंग घटता पर विचार करें। समय के पैमाने को नहीं दिखाया गया है, हालांकि यह दोनों पदार्थों के पिघलने के तापमान को अलग करने के लिए तत्काल है जो प्रत्येक ग्राफ के बिंदु बी के अनुरूप है: पानी के लिए 0, C, लोहे के लिए 1500 shown C।

चित्र 4. पानी और लोहे के लिए ताप घटता।

पानी एक सार्वभौमिक पदार्थ है और इसकी अवस्था को देखने के लिए आवश्यक तापमान की सीमा प्रयोगशाला में प्राप्त करना आसान है। लोहे के लिए बहुत अधिक तापमान की आवश्यकता होती है, लेकिन जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, ग्राफ का आकार पर्याप्त रूप से नहीं बदलता है।

बर्फ पिघलना

बर्फ के नमूने को गर्म करते समय, ग्राफ के अनुसार हम बिंदु A पर हैं, 0.C से नीचे के तापमान पर। यह देखा गया है कि तापमान 0ºC तक पहुंचने तक स्थिर दर से बढ़ता है।

बर्फ के भीतर पानी के अणु अधिक आयाम के साथ कंपन करते हैं। एक बार पिघलने का तापमान (बिंदु बी) तक पहुँचने के बाद, अणु पहले से ही एक दूसरे के सामने जा सकते हैं।

आने वाली ऊर्जा को अणुओं के बीच आकर्षक बल को कम करने में निवेश किया जाता है, इसलिए बी और सी के बीच का तापमान स्थिर रहता है जब तक कि सभी बर्फ पिघल नहीं जाते।

पानी को भाप में बदलना

एक बार जब पानी पूरी तरह से तरल अवस्था में हो जाता है, तो अणुओं का कंपन फिर से बढ़ जाता है और तापमान तेजी से C और D के बीच 100iling C के क्वथनांक तक बढ़ जाता है। D और E के बीच का तापमान उस मान पर रहता है जबकि जो ऊर्जा आती है वह सुनिश्चित करती है कि कंटेनर का सारा पानी वाष्पित हो जाए।

यदि सभी जल वाष्प को एक कंटेनर में रखा जा सकता है, तो यह बिंदु E से बिंदु F तक हीटिंग जारी रख सकता है, जिसकी सीमा ग्राफ पर नहीं दिखाई गई है।

लोहे का नमूना इन्हीं परिवर्तनों से गुजर सकता है। हालांकि, सामग्री की प्रकृति को देखते हुए, तापमान रेंज बहुत अलग हैं।

संदर्भ

1. एटकिन्स, पी। प्रिंसिपल्स ऑफ केमिस्ट्री: द पाथ्स ऑफ डिस्कवरी। संपादकीय मेदिका पानामेरिकाना। 219-221।
2. चुंग, पी। ताप घटता। से पुनर्प्राप्त: chem.libretexts.org।
3. ताप घटता है। फ्यूजन और वाष्पीकरण की गर्मी। से पुनर्प्राप्त: wikipremed.com।
4. हेविट, पॉल। 2012. वैचारिक शारीरिक विज्ञान। 5 वीं। एड। पियर्सन। 174-180।
5. वल्लडोल विश्वविद्यालय। रसायन विज्ञान में डिग्री, से पुनर्प्राप्त: lod.uva.es।