तापमान और ऊष्मा को समझना
तापमान । तापमान की अवधारणा वास्तव में हमारी स्पर्श इंद्रिय द्वारा अनुभव की जाने वाली गर्मी और ठंड की अनुभूति से उत्पन्न होती है। हमारी स्पर्श इंद्रिय जो महसूस करती है, उसके आधार पर हम कहते हैं कि कोई वस्तु दूसरी वस्तु से अधिक गर्म है या ठंडी है। गर्म वस्तुओं का तापमान अधिक होता है जबकि ठंडी वस्तुओं का तापमान कम होता है। कोई वस्तु जितनी ठंडी होती है, उसका तापमान उतना ही कम होता है। इसके विपरीत, कोई वस्तु जितनी गर्म होती है, उसका तापमान उतना ही अधिक होता है। किसी वस्तु की इस गर्माहट या ठंडक को तापमान कहते हैं। कक्षा 11 में आगे चलकर हम गैसों के गतिज सिद्धांत के विषय में तापमान के अर्थ को और गहराई से समझेंगे; किसी वस्तु को बनाने वाले अणुओं में क्या परिवर्तन होते हैं, जिसके कारण वह वस्तु गर्म, गुनगुनी, ठंडी या सर्द महसूस होती है।
ऊष्मा । जब अलग-अलग तापमान वाली वस्तुएँ एक-दूसरे के संपर्क में आती हैं, तो अधिक तापमान वाली वस्तु से कम तापमान वाली वस्तु की ओर ऊष्मा का स्थानांतरण होता है। ऊष्मा का स्थानांतरण तब रुक जाता है जब संपर्क में आने वाली वस्तुएँ एक ही तापमान पर पहुँच जाती हैं। उदाहरण के लिए, यदि हम गर्म पानी को ठंडे पानी में मिलाते हैं, तो ऊष्मा आमतौर पर गर्म पानी से ठंडे पानी की ओर स्थानांतरित होती है। जब हम गर्म इस्त्री को ठंडे पानी में डालते हैं, तो ऊष्मा गर्म इस्त्री से पानी में स्थानांतरित होती है। ऊष्मा का प्रवाह तब रुक जाता है जब इस्त्री और पानी एक ही तापमान पर पहुँच जाते हैं। जब कोई डॉक्टर या नर्स आपके शरीर पर थर्मामीटर लगाता है, तो ऊष्मा आपके शरीर से थर्मामीटर में स्थानांतरित होती है। ऊष्मा का स्थानांतरण तब रुक जाता है जब आपका शरीर और थर्मामीटर एक ही तापमान पर पहुँच जाते हैं। यदि उपयोग किया जाने वाला थर्मामीटर पारा थर्मामीटर है, तो जब आपका शरीर और थर्मामीटर एक ही तापमान पर पहुँच जाते हैं, तो पारे की सतह हिलना बंद कर देती है। पारे की सतह पर दिखाई देने वाला अंक उस समय आपके शरीर का तापमान होता है।
स्वाभाविक रूप से, ऊष्मा अधिक तापमान वाली वस्तुओं से कम तापमान वाली वस्तुओं की ओर प्रवाहित होती है। ऊष्मा स्थानांतरण से एक-दूसरे के संपर्क में आने वाली वस्तुओं का तापमान बराबर हो जाता है। 18वीं शताब्दी में, भौतिकविदों को संदेह था कि ऊष्मा का प्रवाह किसी अदृश्य द्रव की गति के कारण होता है (द्रव वह पदार्थ है जो प्रवाहित हो सकता है। द्रवों में तरल और गैसें शामिल हैं। जल (तरल) एक द्रव है क्योंकि यह प्रवाहित हो सकता है। वायु भी एक द्रव है क्योंकि यह प्रवाहित हो सकती है)। इस द्रव को कैलोरिक नाम दिया गया । कैलोरिक सिद्धांत का प्रयोग बंद हो गया क्योंकि प्रायोगिक परिणामों के आधार पर इस कैलोरिक के अस्तित्व को सिद्ध नहीं किया जा सका। 19वीं शताब्दी में, जेम्स प्रेस्कॉट जूल (1818-1889) नामक एक अंग्रेज भौतिक विज्ञानी ने एक बर्तन में पानी को हिलाने वाले पहिये का उपयोग करके गर्म करने का अध्ययन किया और हिलाने वाले पहिये के घूमने के कारण पानी के गर्म होने की तुलना लौ या विद्युत स्रोत से स्पर्श किए गए बर्तन में पानी के गर्म होने से की। अपने प्रयोगों के आधार पर जूल ने यह निष्कर्ष निकाला कि ऊष्मा ऊर्जा नहीं है (ऊष्मा किसी विशिष्ट प्रकार की ऊर्जा नहीं है, जैसे गतिज ऊर्जा, स्थितिज ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा आदि)। ऊष्मा तापमान के अंतर के कारण स्थानांतरित होने वाली ऊर्जा है। अतः, जब ऊष्मा किसी उच्च तापमान वाली वस्तु से निम्न तापमान वाली वस्तु की ओर प्रवाहित होती है, तो वास्तव में ऊर्जा उच्च तापमान वाली वस्तु से निम्न तापमान वाली वस्तु में स्थानांतरित होती है। यह ऊर्जा स्थानांतरण तब रुक जाता है जब संपर्क में आने वाली वस्तुएँ समान तापमान पर पहुँच जाती हैं, या ऊष्मीय संतुलन स्थापित हो जाता है।
