ऊष्मा सूत्र

यदि अलग-अलग तापमान वाली वस्तुएं एक दूसरे को छूती हैं, तो स्वाभाविक रूप से गर्मी ऊष्मा का स्थानांतरण उच्च तापमान वाली वस्तु से कम तापमान वाली वस्तु की ओर होता है। दोनों वस्तुओं के आपस में टकराने के बाद ऊष्मा का स्थानांतरण रुक जाता है। ऊष्मीय संतुलनयह कहा जा सकता है कि गर्मी का हस्तांतरण परिवर्तन का कारण सुहू वे वस्तुएँ जो एक दूसरे को स्पर्श करती हैं। इस संक्षिप्त व्याख्या के आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि गर्मी (Q) का संबंध है एक वस्तु सज्जन तापमान परिवर्तन वस्तु का (डेल्टा T)। प्रत्येक वस्तु का एक द्रव्यमान (m) होता है और वस्तुओं के प्रकार भी भिन्न-भिन्न होते हैं।

पेनरुनाण ऊष्मा सूत्र इस लेख में तर्क का प्रयोग किया गया है। आप अपने दैनिक अनुभवों के आधार पर इस तर्क की सत्यता सिद्ध कर सकते हैं, या आप एक प्रयोग भी कर सकते हैं।

बीच का रिश्ता kप्रवाह (Q) और pतापमान परिवर्तन (डेल्टा टी)

दो पात्र समान द्रव्यमान के पानी से भरे हैं। पानी को दो अलग-अलग बर्नर से गर्म किया जाता है। एक बर्नर की आंच धीमी है, जबकि दूसरे की आंच तेज है। यदि दोनों को दस मिनट तक गर्म किया जाए, तो कौन सा पात्र अधिक गर्म होगा? यदि आपने कभी पानी गर्म किया है, तो आप इस बात से सहमत होंगे कि तेज आंच वाले चूल्हे पर गर्म किया गया पानी अधिक गर्म होता है (पानी का अंतिम तापमान अधिक होता है या तापमान में परिवर्तन अधिक होता है)।

लौ ऊष्मा की मात्रा (Q) को दर्शाती है। छोटी लौ में कम ऊष्मा होती है, जबकि बड़ी लौ में अधिक ऊष्मा होती है। जब ऊष्मा कम होती है, तो तापमान में परिवर्तन कम होता है। जब ऊष्मा अधिक होती है, तो तापमान में परिवर्तन अधिक होता है। जितनी अधिक ऊष्मा होगी, तापमान में परिवर्तन उतना ही अधिक होगा। इससे यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि ऊष्मा की मात्रा (Q) वस्तु के तापमान में परिवर्तन के समानुपाती होती है।

बीच का रिश्ता ऊष्मा (Q) और वस्तु का द्रव्यमान (m)

दो पात्र पानी से भरे हैं, जिनका द्रव्यमान अलग-अलग है। एक पात्र में अधिक पानी है और दूसरे में कम। दोनों पात्रों को एक ही तरह की लौ वाले दो चूल्हों से गर्म किया जाता है। यदि दोनों को दस मिनट तक गर्म किया जाए, तो किस पात्र का पानी अधिक गर्म होगा? यदि आपने कभी पानी गर्म किया है, तो आप इस बात से सहमत होंगे कि कम पानी वाले पात्र का पानी अधिक गर्म होता है (पानी का अंतिम तापमान अधिक होता है या तापमान में परिवर्तन अधिक होता है)। अधिक पानी के तापमान में उतना ही परिवर्तन लाने के लिए जितना कम पानी के तापमान में हुआ है, अधिक पानी को गर्म करने वाली लौ को बड़ा करना होगा।

पानी की मात्रा पानी के द्रव्यमान (m³) को दर्शाती है। लौ का आकार ऊष्मा की मात्रा को दर्शाता है। इससे यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि ऊष्मा की मात्रा (Q) वस्तु के तापमान में परिवर्तन के समानुपाती होती है। जितना अधिक पानी होगा, उसका तापमान बढ़ाने के लिए उतनी ही अधिक ऊष्मा की आवश्यकता होगी।

बीच का रिश्ता ऊष्मा (Q) और जेनिस वस्तु (c)

यदि आप एक ही आकार की लोहे की छड़ और कांच की छड़ को एक ही लौ से एक साथ गर्म करें, तो कौन सी छड़ पहले गर्म होगी, लोहा या कांच? ज़ाहिर है, लोहा पहले गर्म होगा। इससे यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि किसी वस्तु का तापमान बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा वस्तु के प्रकार के समानुपाती होती है।

ऊपर दिए गए तीनों तुलनाओं को एक समीकरण में संयोजित किया गया है:

यह सूत्र या ऊष्मा समीकरण है।
जानकारी: Q = ऊष्मा (जूल), m = वस्तु का द्रव्यमान (किलोग्राम), c = वस्तु की विशिष्ट ऊष्मा (जूल/किलोग्राम सेल्सियस)^o), डेल्टा T = तापमान में परिवर्तन (C^o या K)

1. -22 डिग्री सेल्सियस तापमान पर पाँच किलोग्राम बर्फ^oसेल्सियस को तब तक गर्म किया जाता है जब तक कि 0 डिग्री सेल्सियस तापमान पर सारी बर्फ पिघल न जाए।^oसी. यदि अव्यक्त गर्मी बर्फ की विशिष्ट ऊष्मा 333 kJ/kg और बर्फ की विशिष्ट ऊष्मा 2100 J/kg C है।^oफिर संख्या गर्मी जिसकी आवश्यकता है वह है...

ए. 1496 केजे

बी. 1596 केजे

सी. 1696 केजे

डी. 1796 केजे

ई. 1896 केजे

विचार-विमर्श

यह ज्ञात है:

बर्फ का द्रव्यमान (मी) = 5 किलोग्राम

प्रारंभिक तापमान (T) = -22^oC

बर्फ की गुप्त ऊष्मा (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg

बर्फ की विशिष्ट ऊष्मा (सी) = 2100 जूल/किलोग्राम सेल्सियस^o

पूछा गया: आवश्यक ऊष्मा की मात्रा (Q)

उत्तर:

प्रक्रिया 1: बर्फ का तापमान -22 डिग्री सेल्सियस से बढ़ाएं^oC से 0^oC

Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 जूल

प्रक्रिया 2: सारी बर्फ को पिघलाकर पानी बना लें।

Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J

कुल ऊष्मा = 231.000 जे + 1.665.000 जे = 1.896.000 जे = 1.896 केजे

सही उत्तर E है।

प्रश्न का स्रोत:

एसबीएमपीटीएन भौतिकी प्रश्न

संदर्भ