താപത്തിന്റെ നിർവചനം, താപ ചാലകത, താപ ശേഷി

മെറ്റീരിയൽ: താപത്തിന്റെ നിർവചനം, താപ ചാലകത, താപ ശേഷി

നിങ്ങൾ എപ്പോഴെങ്കിലും ഐസ്ഡ് ടീ, ഐസ്ഡ് പാൽ, ഐസ്ഡ് സിറപ്പ് മുതലായവ കുടിച്ചിട്ടുണ്ടോ? ശരി, ഐസ്ഡ് ടീ ഉണ്ടാക്കുമ്പോൾ, നമ്മൾ സാധാരണയായി ഒരു ഗ്ലാസിൽ ചൂടുള്ളതോ ചെറുചൂടുള്ളതോ ആയ വെള്ളം ഐസ് ക്യൂബുകളുമായി കലർത്തുന്നു. ചൂടുവെള്ളത്തിനോ ചെറുചൂടുള്ള വെള്ളത്തിനോ ഉയർന്ന താപനിലയുണ്ട്, അതേസമയം ഐസ് ക്യൂബുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ താപനിലയുണ്ട്. കുറച്ചുനേരം സ്പർശിച്ചതിനുശേഷം, ഐസ് ക്യൂബുകളുടെയും ചൂടുള്ള ചായയുടെയും മിശ്രിതം ഐസ്ഡ് ചായയായി മാറുന്നു (ഐസ് ക്യൂബുകളുടെയും ചൂടുള്ള ചായയുടെയും മിശ്രിതം ഒരേ താപനിലയിലെത്തിയിരിക്കുന്നു). ചൂടുവെള്ളം തണുത്ത വെള്ളവുമായി കലർത്തുമ്പോഴും ഇതേ പ്രക്രിയ സംഭവിക്കുന്നു. സ്പർശിച്ചതിനുശേഷം, ചൂടുവെള്ളവും തണുത്ത വെള്ളവും ചെറുചൂടുള്ള വെള്ളമായി മാറുന്നു (ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെയും തണുത്ത വെള്ളത്തിന്റെയും മിശ്രിതം ഒരേ താപനിലയിലെത്തിയിരിക്കുന്നു). സ്പർശിച്ചതിനുശേഷം ഈ വസ്തുക്കൾക്ക് ഒരേ താപനിലയിൽ എത്താൻ കഴിയുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

താപത്തിന്റെ നിർവചനം

വ്യത്യസ്ത താപനിലകളുള്ള വസ്തുക്കൾ പരസ്പരം സമ്പർക്കത്തിൽ വരുമ്പോൾ, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുവിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുവിലേക്ക് താപ കൈമാറ്റം, പലപ്പോഴും താപം എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു. സമ്പർക്കത്തിലുള്ള വസ്തുക്കൾ ഒരേ താപനിലയിൽ എത്തുമ്പോൾ ഈ താപ കൈമാറ്റം നിലയ്ക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, നമ്മൾ ചൂടുവെള്ളം തണുത്ത വെള്ളവുമായി കലർത്തുകയാണെങ്കിൽ, ചൂട് സാധാരണയായി ചൂടുവെള്ളത്തിൽ നിന്ന് തണുത്ത വെള്ളത്തിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. നമ്മൾ ഒരു ചൂടുള്ള ഇരുമ്പ് തണുത്ത വെള്ളത്തിൽ ഇടുമ്പോൾ, ചൂടുള്ള ഇരുമ്പിൽ നിന്ന് വെള്ളത്തിലേക്ക് താപം നീങ്ങുന്നു. ഇരുമ്പും വെള്ളവും ഒരേ താപനിലയിൽ എത്തുമ്പോൾ താപപ്രവാഹം നിലയ്ക്കുന്നു. ഒരു ഡോക്ടറോ നഴ്സോ നിങ്ങളുടെ ശരീരത്തിൽ ഒരു തെർമോമീറ്റർ ഘടിപ്പിക്കുമ്പോൾ, നിങ്ങളുടെ ശരീരത്തിൽ നിന്ന് തെർമോമീറ്ററിലേക്ക് താപം നീങ്ങുന്നു. നിങ്ങളുടെ ശരീരവും തെർമോമീറ്ററും ഒരേ താപനിലയിൽ എത്തുമ്പോൾ ഈ താപ കൈമാറ്റം നിലയ്ക്കുന്നു. ഉപയോഗിക്കുന്ന തെർമോമീറ്റർ ഒരു മെർക്കുറി തെർമോമീറ്ററാണെങ്കിൽ, നിങ്ങളുടെ ശരീരവും തെർമോമീറ്ററും ഒരേ താപനിലയിൽ എത്തുമ്പോൾ, മെർക്കുറിയുടെ ഉപരിതലം ചലിക്കുന്നത് നിർത്തുന്നു. മെർക്കുറിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന സംഖ്യ ആ സമയത്തെ നിങ്ങളുടെ ശരീര താപനിലയാണ്.

സ്വാഭാവികമായും, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുക്കളിലേക്ക് താപം സ്വാഭാവികമായി നീങ്ങുന്നു. പരസ്പരം സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന വസ്തുക്കളുടെ താപനിലയെ താപ കൈമാറ്റം തുല്യമാക്കുന്നു. പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിൽ, താപപ്രവാഹം ഒരു ദ്രാവകത്തിന്റെ ചലനമാണെന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ സംശയിച്ചു, ഒരു അദൃശ്യ തരം ദ്രാവകം (ദ്രാവകങ്ങൾ ഒഴുകാൻ കഴിയുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളാണ്. ദ്രാവകങ്ങളിൽ ദ്രാവകങ്ങളും വാതകങ്ങളും ഉൾപ്പെടുന്നു. വെള്ളം (ഒരു ദ്രാവകം) ഒരു ദ്രാവകമാണ്, കാരണം അതിന് ഒഴുകാൻ കഴിയും. വായുവും ഒഴുകാൻ കഴിയുന്നതിനാൽ ഒരു ദ്രാവകമാണ്). ഈ ദ്രാവകത്തിന് കലോറിക് എന്ന് പേരിട്ടു . പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഈ കലോറിക്കിന്റെ നിലനിൽപ്പ് തെളിയിക്കാൻ കഴിയാത്തതിനാൽ കലോറിക് സിദ്ധാന്തം ഇപ്പോൾ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല .

പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടിൽ, ജെയിംസ് പ്രെസ്കോട്ട് ജൂൾ (1818-1889) എന്ന ഇംഗ്ലീഷ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഒരു സ്റ്റിറിങ് വീൽ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു പാത്രത്തിൽ വെള്ളം എങ്ങനെ ചൂടാക്കാമെന്ന് പഠിച്ചു. തന്റെ പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ജൂൾ തീ ഉപയോഗിച്ച് ചൂടാക്കിയ വെള്ളവുമായി ഒരു താരതമ്യം നടത്തി. ഒരു ജ്വാലയും വെള്ളം അടങ്ങിയ ഒരു പാത്രവും സമ്പർക്കത്തിൽ വരുമ്പോൾ, താപം തീയിൽ നിന്ന് (ഉയർന്ന താപനില) വെള്ളത്തിലേക്ക് (കുറഞ്ഞ താപനില) നീങ്ങുന്നു. തീയുമായുള്ള സമ്പർക്കം മൂലമുള്ള ജല താപനിലയിലെ വർദ്ധനവും സ്റ്റിറർ ചെയ്യുന്ന ജോലി മൂലമുള്ള ജല താപനിലയിലെ വർദ്ധനവും തമ്മിൽ താരതമ്യം ചെയ്ത ശേഷം, താപം ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തുവിലേക്ക് നീങ്ങുന്ന ഊർജ്ജമാണെന്ന് ജൂൾ നിഗമനം ചെയ്തു. താപം ഊർജ്ജമല്ല (താപം ഒരു പ്രത്യേക തരം ഊർജ്ജമല്ല, ഗതികോർജ്ജം, സാധ്യതോർജ്ജം, രാസ ഊർജ്ജം മുതലായവ പോലെ) . താപനില വ്യത്യാസങ്ങൾ കാരണം ചലിക്കുന്ന ഊർജ്ജമാണ് താപം . അതിനാൽ ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തുവിലേക്ക് താപം ഒഴുകുമ്പോൾ , ഊർജ്ജം യഥാർത്ഥത്തിൽ ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുവിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. സമ്പർക്കത്തിലുള്ള വസ്തുക്കൾ ഒരേ താപനിലയിലോ താപ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലോ എത്തുമ്പോൾ ഊർജ്ജ കൈമാറ്റം നിലയ്ക്കുന്നു.

താപ ചാലകത

എന്തുകൊണ്ടാണ് മിക്ക പാത്രങ്ങളും അലുമിനിയം കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്? നിങ്ങളുടെ ഇടതു കൈയിൽ ഇരുമ്പ് പിടിച്ചിരിക്കുന്നു, വലതു കൈയിൽ ഒരു ഗ്ലാസ് പിടിച്ചിരിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ഇരുമ്പും ഗ്ലാസും തീയിൽ തൊടുന്നു എന്ന് കരുതുക. നിങ്ങളുടെ ഇടതു കൈയിലോ വലതു കൈയിലോ കൂടുതൽ ചൂടുണ്ടോ? ഈ ചോദ്യങ്ങളും ഒരുപക്ഷേ നിങ്ങൾ ചോദിച്ചേക്കാവുന്ന മറ്റുള്ളവയും ഒരു വസ്തുവിന്റെ താപ ചാലകതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടതാണ്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ താപ ചാലകത എന്നത് ഒരു വസ്തുവിലൂടെ താപം കൈമാറാനുള്ള കഴിവാണ് . ഉയർന്ന താപ ചാലകത (k) ഉള്ള വസ്തുക്കൾ നല്ല താപ ചാലകങ്ങളാണ് (നല്ല താപ ചാലകങ്ങൾ). നേരെമറിച്ച്, കുറഞ്ഞ താപ ചാലകതയുള്ള വസ്തുക്കൾ മോശം താപ ചാലകങ്ങളാണ് (മോശം താപ ചാലകങ്ങൾ).

താപ ശേഷി

ഒരു വസ്തുവിന്റെ മുഴുവൻ താപനിലയും ഒരു ഡിഗ്രി ഉയർത്താൻ ആവശ്യമായ താപത്തിന്റെ അളവാണ് താപ ശേഷി (C) . താപ ശേഷിയുടെ സൂത്രവാക്യം:

സി = എംസി

വിവരങ്ങൾ: C = താപ ശേഷി, m = വസ്തുവിന്റെ പിണ്ഡം, c = വസ്തുവിന്റെ പ്രത്യേക താപം .