अव्यक्त गर्मी

गुप्त ऊष्मा को समझना

यदि आप ठंडे पानी और बर्फ के मिश्रण से भरे किसी पात्र में पारा थर्मामीटर डालते हैं , तो आप देखेंगे कि नीचे जाने के बाद पारा की सतह स्थिर हो जाती है या हिलना बंद कर देती है। पानी के गलनांक या हिमांक (0°C) तक पहुँचने पर पारा की सतह हिलना बंद कर देती है । यदि ^{पात्र} खुला है, तो अधिक तापमान वाली हवा से कम तापमान वाले बर्फ और पानी के मिश्रण में ऊष्मा प्रवाहित होती है। हवा से मिलने वाली अतिरिक्त ऊष्मा के कारण बर्फ पिघल जाती है। क्या बर्फ पिघलने पर बर्फ और पानी के मिश्रण का तापमान बदलता है? बर्फ पिघलने पर पानी और बर्फ के मिश्रण का तापमान नहीं बदलता है।

उदाहरण के लिए, यदि बर्फ और पानी के मिश्रण को आग या इलेक्ट्रिक हीटर से गर्म किया जाए, तो सारी बर्फ पानी में बदल जाती है। यदि इसे गर्म करना जारी रखा जाए, तो पानी का तापमान तब तक बढ़ता है जब तक वह 100 ^{डिग्री सेल्सियस तक नहीं पहुँच जाता। 100 डिग्री} सेल्सियस के तापमान पर , पानी वाष्पीकृत होने लगता है। यदि लौ को बढ़ाया जाए या पानी को गर्म करना जारी रखा जाए, तो पानी तेजी से भाप में बदल जाता है, जबकि पानी का तापमान अपरिवर्तित रहता है या 100 ^{डिग्री} सेल्सियस पर स्थिर रहता है। यही पानी का क्वथनांक है , यानी पानी का वह अधिकतम तापमान जिस तक वह पहुँच सकता है।

ऊष्मा और तापमान में परिवर्तन तथा जल की अवस्था में परिवर्तन के बीच संबंध को दर्शाने वाला ग्राफ।

AB = अतिरिक्त ऊष्मा से बर्फ का तापमान बढ़कर 0 हो जाता है ^oC
BC = बर्फ को पानी में पिघलाने के लिए आवश्यक अतिरिक्त ऊष्मा
अतिरिक्त ऊष्मा से पानी का तापमान 0 से बढ़ जाता है। ^oC से 100 ^oC
DE = पानी को वाष्पित करने के लिए अतिरिक्त ऊष्मा
EF = अतिरिक्त ऊष्मा से भाप का तापमान बढ़ जाता है

ऊपर दिया गया ग्राफ ऊष्मा अवशोषित करने पर जल के तापमान परिवर्तन और अवस्था परिवर्तन की प्रक्रिया को दर्शाता है (1 वायुमंडलीय दाब पर)। यदि जल ऊष्मा उत्सर्जित करता है , तो होने वाली प्रक्रिया ऊपर दी गई प्रक्रिया के विपरीत होती है (तीर उलट जाता है)। B से C तक ऊष्मा के जुड़ने से जल के तापमान में कोई परिवर्तन नहीं होता, बल्कि बर्फ पिघलकर पानी बन जाती है। इसी प्रकार, D से E तक ऊष्मा के जुड़ने से जल के तापमान में कोई परिवर्तन नहीं होता, बल्कि पानी भाप में बदल जाता है। जल केवल एक उदाहरण है। मूलतः, ऊष्मा अवशोषित करने पर सभी वस्तुएँ जल की तरह ही अवस्था परिवर्तन और तापमान परिवर्तन से गुजरती हैं। अंतर हिमांक और क्वथनांक में होता है। प्रत्येक वस्तु का हिमांक और क्वथनांक अलग-अलग होता है। यदि कोई वस्तु ऊष्मा उत्सर्जित करती है, तो होने वाली प्रक्रिया ऊपर दी गई प्रक्रिया के विपरीत होती है।

संलयन की ऊष्मा (लीटर में)_F)
संलयन की ऊष्मा किसी वस्तु के 1 किलोग्राम द्वारा उसकी ठोस अवस्था को द्रव अवस्था में बदलने के लिए अवशोषित ऊष्मा की मात्रा या द्रव अवस्था को ठोस अवस्था में बदलने के लिए उत्सर्जित ऊष्मा की मात्रा ज्ञात करना इस प्रकार है:
Q = m L_F
विवरण: Q = अवशोषित या उत्सर्जित ऊष्मा, m = वस्तु का द्रव्यमान, L_F = संलयन की ऊष्मा (F = विलय).

भाप ऊष्मा (एल_V)
भाप की गर्मी किसी वस्तु के 1 किलोग्राम द्वारा उसकी द्रव अवस्था को गैसीय अवस्था में बदलने के लिए अवशोषित ऊष्मा की मात्रा या किसी वस्तु के 1 किलोग्राम द्वारा उसकी गैसीय अवस्था को द्रव अवस्था में बदलने के लिए उत्सर्जित ऊष्मा की मात्रा ज्ञात करना इस प्रकार है:
Q = m L_V
विवरण: Q = अवशोषित या उत्सर्जित ऊष्मा, m = वस्तु का द्रव्यमान, L_V = भाप की ऊष्मा (V = Vअपोराइज़ेशन)
संलयन की ऊष्मा और वाष्पीकरण की ऊष्मा को गुप्त ऊष्मा कहा जाता है।

प्रत्येक वस्तु का गलनांक और क्वथनांक भिन्न-भिन्न होता है। प्रत्येक वस्तु की संलयन ऊष्मा और वाष्पीकरण ऊष्मा भी भिन्न होती है।

संदर्भ