સામગ્રી: ગરમીની વ્યાખ્યા, થર્મલ વાહકતા, ગરમી ક્ષમતા
શું તમે ક્યારેય આઈસ્ડ ટી, આઈસ્ડ મિલ્ક, આઈસ્ડ સીરપ વગેરે પીધી છે? સારું, આઈસ્ડ ટી બનાવતી વખતે, આપણે સામાન્ય રીતે ગ્લાસમાં ગરમ અથવા ગરમ પાણી બરફના ટુકડા સાથે ભેળવીએ છીએ. ગરમ પાણી અથવા ગરમ પાણીનું તાપમાન વધારે હોય છે, જ્યારે બરફના ટુકડાનું તાપમાન ઓછું હોય છે. થોડા સમય માટે સ્પર્શ કર્યા પછી, બરફના ટુકડા અને ગરમ ચાનું મિશ્રણ આઈસ્ડ ટીમાં ફેરવાય છે (આઈસ્ડ ક્યુબ અને ગરમ ચાનું મિશ્રણ સમાન તાપમાને પહોંચી ગયું છે). જ્યારે આપણે ગરમ પાણીને ઠંડા પાણી સાથે ભેળવીએ છીએ ત્યારે પણ આ જ પ્રક્રિયા થાય છે. સ્પર્શ કર્યા પછી, ગરમ પાણી અને ઠંડુ પાણી ગરમ પાણીમાં ફેરવાય છે (ગરમ પાણી અને ઠંડા પાણીનું મિશ્રણ સમાન તાપમાને પહોંચી ગયું છે). સ્પર્શ કર્યા પછી આ વસ્તુઓ સમાન તાપમાને કેમ પહોંચી શકે છે?
ગરમીની વ્યાખ્યા
જ્યારે અલગ અલગ તાપમાન ધરાવતી વસ્તુઓ એકબીજાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે ગરમીનું સ્થાનાંતરણ, જેને ઘણીવાર ગરમી કહેવાય છે, તે વધુ તાપમાન ધરાવતી વસ્તુથી ઓછી તાપમાન ધરાવતી વસ્તુમાં થાય છે. સંપર્કમાં રહેલી વસ્તુઓ સમાન તાપમાને પહોંચી જાય પછી આ ગરમીનું સ્થાનાંતરણ અટકી જાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો આપણે ગરમ પાણીને ઠંડા પાણીમાં ભેળવીએ છીએ, તો ગરમી સામાન્ય રીતે ગરમ પાણીથી ઠંડા પાણીમાં જાય છે. જ્યારે આપણે ઠંડા પાણીમાં ગરમ લોખંડ નાખીએ છીએ, ત્યારે ગરમી ગરમ લોખંડમાંથી પાણીમાં જાય છે. લોખંડ અને પાણી સમાન તાપમાને પહોંચી જાય પછી ગરમીનો પ્રવાહ બંધ થઈ જાય છે. જ્યારે ડૉક્ટર અથવા નર્સ તમારા શરીરમાં થર્મોમીટર જોડે છે, ત્યારે ગરમી તમારા શરીરમાંથી થર્મોમીટરમાં જાય છે. જ્યારે તમારું શરીર અને થર્મોમીટર સમાન તાપમાને પહોંચી જાય ત્યારે આ ગરમીનું સ્થાનાંતરણ અટકી જાય છે. જો વપરાયેલ થર્મોમીટર પારો થર્મોમીટર હોય, તો જ્યારે તમારું શરીર અને થર્મોમીટર સમાન તાપમાને પહોંચે છે, ત્યારે પારાની સપાટી ફરવાનું બંધ થઈ જાય છે. પારાની સપાટી પર દર્શાવેલ સંખ્યા એ તે સમયે તમારા શરીરનું તાપમાન છે.
સ્વાભાવિક રીતે, ગરમી કુદરતી રીતે ઉચ્ચ તાપમાન ધરાવતી વસ્તુઓમાંથી નીચા તાપમાન ધરાવતી વસ્તુઓમાં જાય છે. ગરમીનું સ્થાનાંતરણ એકબીજાના સંપર્કમાં રહેલા પદાર્થોના તાપમાનને સમાન બનાવે છે. 18મી સદીમાં, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને શંકા હતી કે ગરમીનો પ્રવાહ પ્રવાહીની ગતિ છે, એક અદ્રશ્ય પ્રકારનું પ્રવાહી (પ્રવાહી એવા પદાર્થો છે જે વહેતા થઈ શકે છે. પ્રવાહીમાં પ્રવાહી અને વાયુઓનો સમાવેશ થાય છે. પાણી (પ્રવાહી) એક પ્રવાહી છે કારણ કે તે વહેતું થઈ શકે છે. હવા પણ પ્રવાહી છે કારણ કે તે વહેતું થઈ શકે છે). આ પ્રવાહીને કેલરી નામ આપવામાં આવ્યું હતું . કેલરીનો સિદ્ધાંત હવે ઉપયોગમાં લેવાતો નથી કારણ કે પ્રાયોગિક પરિણામોના આધારે, આ કેલરીનું અસ્તિત્વ સાબિત કરી શકાતું નથી.
૧૯મી સદીમાં, જેમ્સ પ્રેસ્કોટ જુલે (૧૮૧૮-૧૮૮૯) નામના એક અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રીએ સ્ટિરિંગ વ્હીલનો ઉપયોગ કરીને કન્ટેનરમાં પાણી કેવી રીતે ગરમ કરવું તેનો અભ્યાસ કર્યો. તેમના પ્રયોગના પરિણામોના આધારે, જુલે અગ્નિ દ્વારા ગરમ કરાયેલા પાણી સાથે સરખામણી કરી. જ્યારે જ્યોત અને પાણી ધરાવતું પાત્ર સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે ગરમી અગ્નિ (ઉચ્ચ તાપમાન) થી પાણી (નીચા તાપમાન) તરફ જાય છે. અગ્નિ સાથે સંપર્કને કારણે પાણીના તાપમાનમાં વધારો અને સ્ટિરર દ્વારા કરવામાં આવેલા કાર્યને કારણે પાણીના તાપમાનમાં વધારો વચ્ચે સરખામણી કર્યા પછી, જુલે તારણ કાઢ્યું કે ગરમી એ ઊર્જા છે જે ઉચ્ચ-તાપમાન પદાર્થમાંથી નીચા-તાપમાન પદાર્થ તરફ જાય છે. ગરમી એ ઊર્જા નથી (ગરમી કોઈ ચોક્કસ પ્રકારની ઊર્જા નથી, જેમ કે ગતિ ઊર્જા, સ્થિતિમાન ઊર્જા, રાસાયણિક ઊર્જા, વગેરે) . ગરમી એ ઊર્જા છે જે તાપમાનના તફાવતને કારણે ગતિ કરે છે . તેથી જ્યારે ગરમી ઉચ્ચ-તાપમાન પદાર્થમાંથી નીચા-તાપમાન પદાર્થ તરફ વહે છે, ત્યારે ઊર્જા વાસ્તવમાં ઉચ્ચ-તાપમાન પદાર્થમાંથી નીચા-તાપમાન પદાર્થ તરફ જાય છે. સંપર્કમાં રહેલા પદાર્થો સમાન તાપમાન અથવા થર્મલ સંતુલન પર પહોંચી જાય પછી ઊર્જાનું ટ્રાન્સફર બંધ થઈ જાય છે.
થર્મલ વાહકતા
મોટાભાગના વાસણો એલ્યુમિનિયમના બનેલા કેમ હોય છે? ધારો કે તમારા ડાબા હાથમાં લોખંડ છે, તમારા જમણા હાથમાં કાચ છે, અને પછી લોખંડ અને કાચ આગમાં સળગી જાય છે. શું તમારો ડાબો હાથ વધુ ગરમ છે કે જમણો? આ પ્રશ્નો, અને કદાચ તમે પૂછી શકો તેવા અન્ય પ્રશ્નો, કોઈ વસ્તુની થર્મલ વાહકતા સાથે સંબંધિત છે. કોઈ વસ્તુની થર્મલ વાહકતા એ વસ્તુની ગરમીને તેના દ્વારા સ્થાનાંતરિત કરવાની ક્ષમતા છે. ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા (k) ધરાવતી વસ્તુઓ ગરમીના સારા વાહક (સારા થર્મલ વાહક) હોય છે. તેનાથી વિપરીત, ઓછી થર્મલ વાહકતા ધરાવતી વસ્તુઓ ગરમીના નબળા વાહક (ખરાબ થર્મલ વાહક) હોય છે.
ગરમી ક્ષમતા
ગરમી ક્ષમતા (C) એ સમગ્ર પદાર્થના તાપમાનમાં એક ડિગ્રી વધારો કરવા માટે જરૂરી ગરમીનું પ્રમાણ છે . ગરમી ક્ષમતા માટેનું સૂત્ર છે:
સી = એમસી
માહિતી: C = ગરમી ક્ષમતા, m = પદાર્થનું દળ, c = પદાર્થની વિશિષ્ટ ગરમી .
