इल्मु पेंगेताहुआन

सेल्सियस और फ़ारेनहाइट तापमान मापने के अलग-अलग पैमाने हैं। यदि किसी वस्तु का तापमान सेल्सियस में मापा और व्यक्त किया जाता है और फिर हम उसी तापमान को फ़ारेनहाइट में व्यक्त करना चाहते हैं, तो हम सेल्सियस से फ़ारेनहाइट में परिवर्तित करते हैं। इस भाग में, हम तापमान मापने या उसे परिवर्तित करने का तरीका सीखेंगे ।

1 atm के दबाव पर, सेल्सियस थर्मामीटर के लिए हिम बिंदु तापमान = 0 ^oसेल्सियस, जबकि फारेनहाइट थर्मामीटर का पैमाना = 32 ^oइसके विपरीत, 1 atm के दबाव पर, सेल्सियस स्केल थर्मामीटर के लिए वाष्प बिंदु तापमान = 100 होता है। ^oसेल्सियस, जबकि फारेनहाइट थर्मामीटर का पैमाना = 212 ^oएफ. नीचे दी गई तस्वीर को ध्यान से देखें!

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थर्मामीटर स्केल के प्रकार

तापमान मापने के लिए थर्मामीटर का उपयोग करने हेतु, उसे एक पैमाने पर परिभाषित करना आवश्यक है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले दो थर्मामीटर पैमाने सेल्सियस और फारेनहाइट हैं। इंडोनेशिया में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला तापमान पैमाना सेल्सियस है। सेल्सियस पैमाने का एक अन्य नाम सेंटीग्रेड है। सेंटीग्रेड = सौ चरण। फारेनहाइट पैमाने का उपयोग अक्सर संयुक्त राज्य अमेरिका या ठंडी सर्दियों वाले देशों में किया जाता है। विज्ञान में एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण तापमान पैमाना निरपेक्ष पैमाना, या केल्विन पैमाना है। केल्विन पैमाने पर आगे चर्चा की जाएगी।

सेल्सियस और फ़ारेनहाइट पैमाने जल के हिमांक और क्वथनांक को स्थिर बिंदु मानते हैं। किसी पदार्थ का हिमांक वह तापमान होता है जिस पर ठोस और द्रव अवस्थाएँ ऊष्मीय संतुलन में होती हैं । इसके विपरीत, किसी पदार्थ का क्वथनांक वह तापमान होता है जिस पर द्रव और गैस अवस्थाएँ ऊष्मीय संतुलन में होती हैं। हिमांक और क्वथनांक वायु दाब के साथ बदलते रहते हैं, इसलिए पहले वायु दाब ज्ञात करना आवश्यक है। हम आमतौर पर मानक दाब का उपयोग करते हैं, जो 1 atm (एक वायुमंडल) होता है। वायुमंडल वायु दाब की इकाई है।

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थर्मामीटर कैलिब्रेशन थर्मामीटर पर स्केल बनाने की प्रक्रिया है। थर्मामीटर को कैलिब्रेट करने के कुछ चरण इस प्रकार हैं : सबसे पहले , एक मरकरी थर्मामीटर या बिना स्केल वाला अल्कोहल थर्मामीटर तैयार करें। दूसरा , पर्याप्त बर्फ तैयार करें। तीसरा , पर्याप्त पानी तैयार करें। चौथा , पानी को उबालने के लिए एक वॉटर हीटर तैयार करें। पांचवां , बर्फ और पानी को एक बर्तन में डालें (पानी और बर्फ का द्रव्यमान बराबर होना चाहिए)। इसके बाद, थर्मामीटर को पानी और बर्फ वाले बर्तन में डालें।

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थर्मामीटर एक ऐसा उपकरण है जो तापमान मापता है । थर्मामीटर कई प्रकार के होते हैं, लेकिन वे सभी एक ही सिद्धांत पर काम करते हैं। आमतौर पर, हम ऐसे पदार्थों का उपयोग करते हैं जिनके गुण तापमान के साथ बदलते हैं। यदि किसी वस्तु का तापमान बदलता है, तो उसका आकार और माप भी बदल जाता है। अधिकांश थर्मामीटर ऐसे पदार्थों से बने होते हैं जो तापमान में परिवर्तन के साथ फैलते या सिकुड़ते हैं।

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ऊष्मागतिकी का शून्य नियम पदार्थ

अब तक हमने केवल दो संपर्क में मौजूद वस्तुओं के बीच ऊष्मीय संतुलन पर विचार किया है । ऊष्मीय संतुलन की अवधारणा को और गहराई से समझने के लिए, आइए तीन वस्तुओं (मान लीजिए वस्तु A, वस्तु B और वस्तु C) पर विचार करें। उदाहरण के लिए, वस्तु B और C एक दूसरे को स्पर्श नहीं कर रही हैं, लेकिन वस्तु A, वस्तु B के संपर्क में है और वस्तु A, वस्तु C के संपर्क में है। नीचे दिए गए चित्र को देखें।

वस्तु A और B एक दूसरे को स्पर्श कर रही हैं, इसलिए वे ऊष्मीय संतुलन में हैं, और इसी प्रकार वस्तु A और C भी ऊष्मीय संतुलन में हैं। क्या वस्तु B और C, जो एक दूसरे को स्पर्श नहीं कर रही हैं, भी ऊष्मीय संतुलन में हैं?

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थर्मल संतुलन सामग्री

क्या आपने कभी आइस्ड टी पी है? आइस्ड टी गर्म पानी और बर्फ को मिलाकर बनाई जाती है। कुछ सेकंड या मिनट तक हिलाने या रखने के बाद, गर्म पानी और बर्फ का मिश्रण ठंडी आइस्ड टी में बदल जाता है। गर्म पानी का तापमान अधिक होता है, जबकि बर्फ का तापमान कम होता है। जब गर्म पानी को गिलास जैसे किसी बर्तन में बर्फ के साथ मिलाया जाता है, तो गर्म पानी की कुछ ऊष्मा बर्फ में स्थानांतरित हो जाती है, इसलिए आइस्ड टी का तापमान गर्म पानी के तापमान से कम और बर्फ के तापमान से अधिक होता है।

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अगर आप किसी गर्म दिन में या दिन में व्यायाम करते समय काले कपड़े पहनते हैं तो कैसा लगता है? इसकी तुलना सफेद कपड़े पहनने से करें। अगर आप दिन में काले कपड़े पहनते हैं, तो आपको आसानी से गर्मी लगेगी। ऐसा क्यों होता है? सुबह के समय सूर्य और पृथ्वी के बीच की दूरी दोपहर और शाम के समय सूर्य और पृथ्वी के बीच की दूरी के लगभग बराबर होती है। तो फिर सुबह और शाम ठंडी क्यों होती हैं, और दोपहर बाद गर्मी क्यों होती है? इन सवालों का जवाब विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण से संबंधित है ।

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अगर आप लकड़ी की कुर्सी पर बैठते हैं, तो उसकी सतह गर्म हो जाती है। इसके विपरीत, अगर आप प्लास्टिक या धातु की कुर्सी पर बैठते हैं, तो बैठने के बाद उसकी सतह गर्म नहीं होती। लकड़ी की कुर्सी की सतह गर्म क्यों होती है, जबकि धातु की कुर्सी की सतह गर्म नहीं होती? बिना गद्दे के ठंडी ज़मीन पर सोने से दर्द क्यों होता है? क्या आपने कभी ठंड से बचने के लिए जैकेट पहनी है? ज़्यादातर जैकेट ऊन की क्यों बनी होती हैं? ऊष्मा चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण के विषय में अभी भी बहुत कुछ सोचने और पूछने लायक है ।

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क्या आपने कभी धूप वाले दिन समुद्र तट पर समय बिताया है? धूप वाले दिन, समुद्र तट पर हमेशा समुद्र से ज़मीन की ओर हवा चलती रहती है। समुद्र तट पर हमेशा हवा क्यों चलती है और दिन के समय समुद्र से ज़मीन की ओर चलने वाली हवा (सी ब्रीज़) और रात में ज़मीन से समुद्र की ओर चलने वाली हवा (लैंड ब्रीज़) क्यों चलती है? बरसात के मौसम में पहाड़ की ढलानों पर बादल क्यों उतर आते हैं? हवा ठंडी क्यों लगती है? इन सवालों के जवाब ज़मीन और समुद्र की विशिष्ट ऊष्मा, प्रसार, घनत्व और संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण ( हीट ट्रांसफर ) से संबंधित हैं। इस विषय को अच्छी तरह और सही ढंग से समझकर, आप ऊपर दिए गए सवालों और भविष्य में पूछे जाने वाले अन्य सवालों के जवाब दे सकते हैं।

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ऊष्मा स्थानांतरण तीन प्रकार का होता है , जिनमें चालन, संवहन और विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण शामिल हैं ।

चालन द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण। जब कोई उच्च तापमान वाली वस्तु किसी निम्न तापमान वाली वस्तु के संपर्क में आती है, तो ऊर्जा उच्च तापमान वाली वस्तु से निम्न तापमान वाली वस्तु में स्थानांतरित होती है। इस अतिरिक्त ऊर्जा के कारण वस्तु के परमाणु और अणु अधिक तेज़ी से गति करने लगते हैं। गति करते समय, अणुओं में गतिज ऊर्जा होती है (EK = ½ mv² ⁾ । अधिक गति से गतिमान अणु (अधिक गतिज ऊर्जा वाले) अपने आस-पास के अणुओं से टकराते हैं। ये अणु फिर अपने आस-पास के अन्य अणुओं से टकराते हैं। यह प्रक्रिया चलती रहती है। इस प्रकार अणु आपस में टकराते हैं और ऊर्जा का स्थानांतरण होता है। किसी वस्तु के अणुओं के बीच होने वाली टक्करों के माध्यम से होने वाले ऊष्मा स्थानांतरण को चालन कहते हैं। चालन आमतौर पर ठोस पदार्थों में या ठोस से द्रव (द्रव से ठोस) या ठोस से गैस (गैस से ठोस) में होता है।

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