गुप्त ऊष्मा, विशिष्ट ऊष्मा और ऊष्मा धारिता

गुप्त ऊष्मा, विशिष्ट ऊष्मा और ऊष्मा धारिता के बारे में लेख

यदि आप ठंडे पानी और बर्फ के मिश्रण से भरे किसी पात्र में पारा थर्मामीटर डालते हैं, तो आप देखेंगे कि नीचे की ओर बढ़ते हुए पारे की सतह हिलना बंद कर देती है। पानी के हिमांक (0 ^° C) तक पहुँचने पर पारे की सतह हिलना बंद कर देती है। यदि पात्र खुला है, तो अधिक तापमान वाली हवा से बर्फ और ठंडे पानी के मिश्रण में ऊष्मा प्रवाहित होती है। हवा से ऊष्मा के जुड़ने से बर्फ पिघलने लगती है। क्या बर्फ के पिघलने के दौरान बर्फ और ठंडे पानी के मिश्रण का तापमान बदलता है? बर्फ के पिघलने के दौरान 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 100 ^{डिग्री} सेल्सियस तक बढ़ जाता है। 100 ^{डिग्री} सेल्सियस पर, पानी वाष्पीकृत होने लगता है। यदि 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 अधिकतम तापमान।

तापमान में परिवर्तन और जल की अवस्था में परिवर्तन के साथ ऊष्मा के संबंध को दर्शाने वाला ग्राफ

AB = अतिरिक्त ऊष्मा से बर्फ का तापमान बढ़कर 0 ^° C हो जाता है

BC = अतिरिक्त ऊष्मा से बर्फ पिघलकर पानी बन जाती है

अतिरिक्त ऊष्मा से जल का तापमान 0 ^° C से बढ़कर 100 ^° C हो जाता है।

DE = अतिरिक्त ऊष्मा से पानी वाष्पित हो जाता है

EF = अतिरिक्त ऊष्मा से भाप का तापमान बढ़ जाता है

ऊपर दिया गया ग्राफ तापमान परिवर्तन और जल अवस्था में होने वाले परिवर्तनों को दर्शाता है, जब तक जल ऊष्मा अवशोषित करता है (एक वायुमंडलीय दाब पर)। यदि जल ऊष्मा उत्सर्जित करता है, तो होने वाली प्रक्रिया ऊपर बताई गई प्रक्रिया के विपरीत होती है। बर्फ से ऊष्मा मिलने पर जल के तापमान में कोई परिवर्तन नहीं होता, बल्कि बर्फ पिघलकर पानी में बदल जाती है।

ऊष्मा अवशोषन से ऊष्मा मिलने पर जल के तापमान में कोई परिवर्तन नहीं होता, बल्कि जल भाप में परिवर्तित हो जाता है। जल इसका एक उदाहरण मात्र है। ऊष्मा अवशोषित करने पर सभी वस्तुओं में जल की तरह अवस्था परिवर्तन और तापमान परिवर्तन होता है। अंतर हिमांक और क्वथनांक में निहित है। प्रत्येक वस्तु का हिमांक और क्वथनांक भिन्न होता है। यदि वस्तुएँ ऊष्मा मुक्त करती हैं, तो होने वाली प्रक्रिया उपरोक्त प्रक्रिया के विपरीत होती है।

1. संलयन की ऊष्मा (L _F )

संलयन ऊष्मा वह ऊष्मा है जो 1 किलोग्राम वस्तु द्वारा ठोस अवस्था से द्रव अवस्था में परिवर्तित होने के लिए अवशोषित की जाती है, या 1 किलोग्राम वस्तु द्वारा द्रव अवस्था से ठोस अवस्था में परिवर्तित होने के लिए मुक्त की जाती है। किसी वस्तु की ठोस अवस्था से द्रव (या द्रव अवस्था से ठोस) में परिवर्तन के लिए अवशोषित (या मुक्त) ऊष्मा की मात्रा ज्ञात करने का सूत्र इस प्रकार है:

Q = m L _F

विवरण: Q = अवशोषित या मुक्त ऊष्मा, m = वस्तु का द्रव्यमान, L ₌ संलयन ऊष्मा

2. वाष्पीकरण की ऊष्मा ( _LV )

वाष्पीकरण की ऊष्मा वह ऊष्मा है जो 1 किलोग्राम वस्तु द्वारा द्रव अवस्था से गैस अवस्था में परिवर्तित होने के लिए अवशोषित की जाती है, या वह ऊष्मा है जो 1 किलोग्राम वस्तु द्वारा गैस अवस्था से द्रव अवस्था में परिवर्तित होने के लिए मुक्त की जाती है। किसी वस्तु को द्रव से गैस (या गैस से द्रव) में परिवर्तित करने के लिए अवशोषित (या मुक्त) ऊष्मा की मात्रा ज्ञात करने का सूत्र इस प्रकार है:

Q = m L _V

विवरण: Q = अवशोषित या मुक्त ऊष्मा, m = वस्तु का द्रव्यमान, L ₌ वाष्पीकरण की ऊष्मा

संलयन की ऊष्मा और वाष्पीकरण की ऊष्मा को गुप्त ऊष्मा कहा जाता है।

विशिष्ट ऊष्मा (सी)

विशिष्ट ऊष्मा (c) = किसी वस्तु के एक इकाई द्रव्यमान (m) का तापमान (T) एक डिग्री बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा (Q)। विशिष्ट ऊष्मा का समीकरण:

विशिष्ट ऊष्मा की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली इकाई जूल/किलोग्राम किलोमीटर है।

किसी वस्तु की विशिष्ट ऊष्मा तापमान के साथ बदलती है। यदि तापमान में परिवर्तन बहुत अधिक न हो, तो ऊष्मा को स्थिर माना जा सकता है।

निम्नलिखित मान 1 atm के दाब और 20 ^° C के तापमान पर कई वस्तुओं की ऊष्मा को दर्शाते हैं (प्रयोगों के माध्यम से प्राप्त)।

ऊष्मा धारिता (C)

ऊष्मा धारिता (C) = सभी वस्तुओं का तापमान एक डिग्री बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा। ऊष्मा धारिता का समीकरण:

C = mc

विवरण: C = ऊष्मा धारिता, m = द्रव्यमान, c = वस्तु की विशिष्ट ऊष्मा।