विषय: उष्णतेची व्याख्या, औष्णिक वाहकता, उष्णता क्षमता
तुम्ही कधी आईस्ड टी, आईस्ड मिल्क, आईस्ड सिरप इत्यादी प्यायले आहे का? तर, आईस्ड टी बनवताना, आपण सहसा एका ग्लासमध्ये गरम किंवा कोमट पाण्यात बर्फाचे तुकडे मिसळतो. गरम किंवा कोमट पाण्याचे तापमान जास्त असते, तर बर्फाच्या तुकड्यांचे तापमान कमी असते. थोड्या वेळाने एकमेकांना स्पर्श केल्यावर, बर्फाचे तुकडे आणि गरम चहाच्या मिश्रणाचे आईस्ड टीमध्ये रूपांतर होते (बर्फाचे तुकडे आणि कोमट चहाच्या मिश्रणाचे तापमान समान होते). जेव्हा आपण गरम पाण्यात थंड पाणी मिसळतो, तेव्हाही अशीच प्रक्रिया घडते. एकमेकांना स्पर्श केल्यावर, गरम आणि थंड पाण्याचे मिश्रण कोमट होते (गरम आणि थंड पाण्याच्या मिश्रणाचे तापमान समान होते). एकमेकांना स्पर्श केल्यावर या वस्तूंचे तापमान समान का होऊ शकते?
उष्णतेची व्याख्या
जेव्हा वेगवेगळ्या तापमानाच्या वस्तू एकमेकांच्या संपर्कात येतात, तेव्हा जास्त तापमानाच्या वस्तूपासून कमी तापमानाच्या वस्तूकडे उष्णता हस्तांतरण (ज्याला अनेकदा उष्णता म्हटले जाते) होते. एकदा संपर्कातील वस्तू समान तापमानाला पोहोचल्या की हे उष्णता हस्तांतरण थांबते. उदाहरणार्थ, जर आपण गरम पाणी थंड पाण्यात मिसळले, तर उष्णता सामान्यतः गरम पाण्याकडून थंड पाण्याकडे जाते. जेव्हा आपण गरम इस्त्री थंड पाण्यात ठेवतो, तेव्हा उष्णता जास्त गरम इस्त्रीकडून पाण्याकडे जाते. एकदा इस्त्री आणि पाणी समान तापमानाला पोहोचले की उष्णतेचा प्रवाह थांबतो. जेव्हा डॉक्टर किंवा नर्स तुमच्या शरीराला थर्मामीटर लावतात, तेव्हा उष्णता तुमच्या शरीरातून थर्मामीटरकडे जाते. एकदा तुमचे शरीर आणि थर्मामीटर समान तापमानाला पोहोचले की हे उष्णता हस्तांतरण थांबते. जर वापरलेले थर्मामीटर पाऱ्याचे असेल, तर जेव्हा तुमचे शरीर आणि थर्मामीटर समान तापमानाला पोहोचतात, तेव्हा पाऱ्याच्या पृष्ठभागाची हालचाल थांबते. पाऱ्याच्या पृष्ठभागावर दिसणारा आकडा हे त्यावेळचे तुमच्या शरीराचे तापमान असते.
नैसर्गिकरित्या, उष्णता जास्त तापमान असलेल्या वस्तूंपासून कमी तापमान असलेल्या वस्तूंकडे जाते. उष्णता हस्तांतरणामुळे एकमेकांच्या संपर्कात असलेल्या वस्तूंचे तापमान समान होते. १८ व्या शतकात, भौतिकशास्त्रज्ञांना असा संशय आला की उष्णतेचा प्रवाह हा एका अदृश्य प्रकारच्या द्रवाची हालचाल आहे (द्रव म्हणजे असे पदार्थ जे वाहू शकतात. द्रवांमध्ये द्रव आणि वायू यांचा समावेश होतो. पाणी (एक द्रव) हा एक द्रव आहे कारण ते वाहू शकते. हवा देखील एक द्रव आहे कारण ती वाहू शकते). या द्रवाला कॅलरीक असे नाव देण्यात आले . कॅलरीकचा सिद्धांत आता वापरला जात नाही कारण प्रायोगिक परिणामांच्या आधारे, या कॅलरीकचे अस्तित्व सिद्ध करता आले नाही.
१९व्या शतकात, जेम्स प्रेस्कॉट जूल (१८१८-१८८९) नावाच्या एका इंग्रज भौतिकशास्त्रज्ञाने ढवळण्याच्या चाकाचा वापर करून भांड्यातील पाणी कसे गरम करावे याचा अभ्यास केला. आपल्या प्रयोगाच्या निष्कर्षांवर आधारित, जूलने आगीने गरम केलेल्या पाण्याशी तुलना केली. जेव्हा ज्योत आणि पाणी असलेले भांडे एकमेकांच्या संपर्कात येतात, तेव्हा उष्णता आगीकडून (उच्च तापमान) पाण्याकडे (कमी तापमान) जाते. आगीच्या संपर्कामुळे होणारी पाण्याच्या तापमानातील वाढ आणि ढवळणाऱ्या यंत्राने केलेल्या कार्यामुळे होणारी पाण्याच्या तापमानातील वाढ यांची तुलना केल्यानंतर, जूलने असा निष्कर्ष काढला की उष्णता ही एक ऊर्जा आहे जी उच्च-तापमानाच्या वस्तूपासून कमी-तापमानाच्या वस्तूकडे जाते. उष्णता ही ऊर्जा नाही (उष्णता हा गतिज ऊर्जा, स्थितिज ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा इत्यादींसारखा ऊर्जेचा विशिष्ट प्रकार नाही) . उष्णता ही तापमानातील फरकामुळे होणारी ऊर्जा आहे . म्हणून जेव्हा उष्णता उच्च-तापमानाच्या वस्तूपासून कमी-तापमानाच्या वस्तूकडे वाहते, तेव्हा प्रत्यक्षात ऊर्जा उच्च-तापमानाच्या वस्तूपासून कमी-तापमानाच्या वस्तूकडे जात असते. एकदा संपर्कातील वस्तू समान तापमानाला किंवा औष्णिक समतोलाला पोहोचल्या की ऊर्जेचे हस्तांतरण थांबते.
औष्णिक वाहकता
बहुतेक स्वयंपाकाची भांडी ॲल्युमिनियमची का बनवलेली असतात? समजा तुमच्या डाव्या हातात इस्त्री आहे आणि उजव्या हातात ग्लास आहे, आणि मग ती इस्त्री आणि ग्लास आगीला स्पर्श केले जातात. तुमचा डावा हात जास्त गरम होईल की उजवा? हे प्रश्न, आणि कदाचित तुम्ही विचारू शकाल असे इतरही प्रश्न, वस्तूच्या औष्णिक वाहकतेशी संबंधित आहेत. वस्तूची औष्णिक वाहकता म्हणजे त्या वस्तूची तिच्यामधून उष्णता हस्तांतरित करण्याची क्षमता होय . ज्या वस्तूंची औष्णिक वाहकता (k) जास्त असते , त्या उष्णतेच्या चांगल्या वाहक असतात . याउलट, ज्या वस्तूंची औष्णिक वाहकता कमी असते, त्या उष्णतेच्या खराब वाहक असतात.
उष्णता क्षमता
उष्णता धारकता (C) म्हणजे एखाद्या संपूर्ण वस्तूचे तापमान एक अंशाने वाढवण्यासाठी लागणारी उष्णता . उष्णता धारकतेचे सूत्र खालीलप्रमाणे आहे:
C = mc
माहिती: C = उष्णता धारकता, m = वस्तूचे वस्तुमान, c = वस्तूची विशिष्ट उष्णता .
