ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ಬಂದರೆ, ಶಾಖವು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳು ಉಷ್ಣ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ತಲುಪಿದ ನಂತರ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುಗಳ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳಬಹುದು . ಈ ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಶಾಖ (Q) ಒಂದು ವಸ್ತುವಿಗೆ ಮತ್ತು ಆ ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗೆ (ಡೆಲ್ಟಾ T) ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಲಾಗಿದೆ . ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಸ್ತುವು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು (m) ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಕಾರವೂ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ ಶಾಖ ಸೂತ್ರದ ವ್ಯುತ್ಪತ್ತಿಯನ್ನು ತಾರ್ಕಿಕತೆಯ ಮೂಲಕ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿಮ್ಮ ದೈನಂದಿನ ಅನುಭವಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಅಥವಾ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ನಡೆಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ತಾರ್ಕಿಕತೆಯ ಸಿಂಧುತ್ವವನ್ನು ನೀವು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಬಹುದು.
ಶಾಖ (Q) ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆ (ಡೆಲ್ಟಾ T) ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ
ಒಂದೇ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ನೀರಿನಿಂದ ತುಂಬಿದ ಎರಡು ಪಾತ್ರೆಗಳಿವೆ. ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಬರ್ನರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ನೀರನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಬರ್ನರ್‌ನಲ್ಲಿನ ಜ್ವಾಲೆ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೆ, ಇನ್ನೊಂದು ಬರ್ನರ್‌ನಲ್ಲಿನ ಜ್ವಾಲೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡನ್ನೂ ಹತ್ತು ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದರೆ, ಯಾವ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಬಿಸಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ? ನೀವು ಎಂದಾದರೂ ನೀರನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದ್ದರೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಜ್ವಾಲೆಯೊಂದಿಗೆ ಒಲೆ ಬಳಸಿ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದ ನೀರು ಬಿಸಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನೀವು ಒಪ್ಪುತ್ತೀರಿ (ನೀರಿನ ಅಂತಿಮ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ).
ಜ್ವಾಲೆಯು ಶಾಖದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ (Q). ಸಣ್ಣ ಜ್ವಾಲೆಯು ಕಡಿಮೆ ಶಾಖವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ದೊಡ್ಡ ಜ್ವಾಲೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಶಾಖವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ಶಾಖವಿದ್ದಾಗ, ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಬಹಳಷ್ಟು ಶಾಖವಿದ್ದಾಗ, ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯು ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚು ಶಾಖವಿದ್ದಾಗ, ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಶಾಖದ ಪ್ರಮಾಣವು (Q) ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು.
ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ ವಸ್ತುವಿನ ಶಾಖ (Q) ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (m)
ವಿಭಿನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನೀರಿನಿಂದ ತುಂಬಿದ ಎರಡು ಪಾತ್ರೆಗಳಿವೆ, ಒಂದು ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ನೀರು ತುಂಬಿದ್ದರೆ, ಇನ್ನೊಂದು ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ನೀರು ತುಂಬಿರುತ್ತದೆ. ಒಂದೇ ಜ್ವಾಲೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಎರಡು ಒಲೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ನೀರನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎರಡನ್ನೂ ಹತ್ತು ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದರೆ, ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವ ನೀರು ಬಿಸಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ? ನೀವು ಎಂದಾದರೂ ನೀರನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದ್ದರೆ, ಕಡಿಮೆ ನೀರಿನಲ್ಲಿರುವ ನೀರು ಬಿಸಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನೀವು ಒಪ್ಪುತ್ತೀರಿ (ನೀರಿನ ಅಂತಿಮ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ). ಕಡಿಮೆ ನೀರಿನಂತೆಯೇ ಹೆಚ್ಚಿನ ನೀರು ಅದೇ ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಅನುಭವಿಸಲು, ಹೆಚ್ಚು ನೀರನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡುವ ಜ್ವಾಲೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬೇಕು.
ನೀರಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ನೀರಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು (m) ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಜ್ವಾಲೆಯ ಗಾತ್ರವು ಶಾಖದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಶಾಖದ ಪ್ರಮಾಣ (Q) ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚು ನೀರು, ನೀರಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಾಖದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.
ಶಾಖ (Q) ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಕಾರ ( c ) ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ
ನೀವು ಒಂದು ಕಬ್ಬಿಣದ ಬಾರ್ ಮತ್ತು ಒಂದೇ ಗಾತ್ರದ ಗಾಜಿನ ಬಾರ್ ಅನ್ನು ಒಂದೇ ಜ್ವಾಲೆಯನ್ನು ಬಳಸಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದರೆ, ಯಾವುದು ವೇಗವಾಗಿ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಕಬ್ಬಿಣವೋ ಅಥವಾ ಗಾಜೋ? ಖಂಡಿತ, ಕಬ್ಬಿಣವು ವೇಗವಾಗಿ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಬೇಕಾದ ಶಾಖವು ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಕಾರಕ್ಕೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು.
ಮೇಲಿನ ಮೂರು ಹೋಲಿಕೆಗಳನ್ನು ಒಂದು ಸಮೀಕರಣವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗಿದೆ:
ಇದು ಸೂತ್ರ ಅಥವಾ ಶಾಖ ಸಮೀಕರಣ.
ಮಾಹಿತಿ: Q = ಶಾಖ (ಜೌಲ್), m = ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (ಕೆಜಿ), c = ವಸ್ತುವಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖ (ಜೆ/ಕೆಜಿ ಸಿo), ಡೆಲ್ಟಾ T = ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆ (Co ಅಥವಾ ಕೆ)
1. -22 o C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಐದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂಗಳಷ್ಟು ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯನ್ನು ಎಲ್ಲಾ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಗಳು 0 o C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕರಗುವವರೆಗೆ ಬಿಸಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ . ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಸುಪ್ತ ಶಾಖವು 333 kJ/kg ಆಗಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖವು 2100 J/kg C o ಆಗಿದ್ದರೆ, ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಶಾಖದ ಪ್ರಮಾಣ ...
ಎ. 1496 ಕೆಜೆ
ಬಿ. 1596 ಕೆಜೆ
ಸಿ. 1696 ಕೆಜೆ
ಡಿ. 1796 ಕೆಜೆ
ಇ. 1896 ಕೆಜೆ
ಚರ್ಚೆ
ಇದು ತಿಳಿದಿದೆ:
ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (ಮೀ) = 5 ಕೆಜಿ
ಆರಂಭಿಕ ತಾಪಮಾನ (T) = -22 o C
ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಸುಪ್ತ ಶಾಖ (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖ (c) = 2100 J/kg C o
ಪ್ರಶ್ನೆ: ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಶಾಖದ ಪ್ರಮಾಣ (ಪ್ರ)
ಉತ್ತರ:
ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ 1: ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ತಾಪಮಾನವನ್ನು -22 o C ನಿಂದ 0 o C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಿ
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 ಜೌಲ್‌ಗಳು
ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ 2: ಎಲ್ಲಾ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯನ್ನು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಿ
ಪ್ರಶ್ನೆ = ಮೀ ಎಲ್ = (5)(333.000) = 1.665.000 ಜೆ
ಒಟ್ಟು ಶಾಖ = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ
ಸರಿಯಾದ ಉತ್ತರ E.
ಪ್ರಶ್ನೆ ಮೂಲ:
SBMPTN ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು
