लेखातील उष्णतेची व्याख्या उष्णतेचे यांत्रिक समतुल्य उष्णतेचे समीकरण
१. उष्णतेची व्याख्या
जर तापमानात फरक असलेल्या वस्तू एकमेकांना स्पर्श करतात, तर जास्त तापमानाच्या वस्तूंपासून कमी तापमानाच्या वस्तूंमध्ये उष्णतेचे हस्तांतरण होते. स्पर्श करणाऱ्या वस्तूंचे तापमान समान झाल्यावर उष्णतेचे हस्तांतरण थांबते. उदाहरणार्थ, जर आपण गरम पाणी थंड पाण्यात मिसळले, तर उष्णता सामान्यतः गरम पाण्याकडून थंड पाण्याकडे जाते. जेव्हा आपण गरम इस्त्री थंड पाण्यात टाकतो, तेव्हा उष्णता इस्त्रीकडून पाण्याकडे जाते. इस्त्री आणि पाण्याचे तापमान समान झाल्यावर उष्णतेचा प्रवाह थांबतो. जेव्हा एखादी नर्स तुमच्या शरीराला थर्मामीटर लावते, तेव्हा उष्णता...
तुमचे शरीर थर्मामीटरकडे जाते. एकदा तुमच्या शरीराचे आणि थर्मामीटरचे तापमान समान झाले की उष्णतेचे हस्तांतरण थांबते. जर वापरलेला थर्मामीटर पाऱ्याचा असेल, तर जेव्हा तुमच्या शरीराचे आणि थर्मामीटरचे तापमान समान होते, तेव्हा पाऱ्याच्या पृष्ठभागाची हालचाल थांबते. पाऱ्याच्या पृष्ठभागावर दिसणारा आकडा हे त्यावेळचे तुमच्या शरीराचे तापमान असते.
स्वाभाविकपणे, उष्णता आपोआप जास्त तापमान असलेल्या वस्तूंपासून कमी तापमान असलेल्या वस्तूंकडे जाते.
कमी तापमानाच्या वस्तू. उष्णता हस्तांतरणामुळे एकमेकांना स्पर्श करणाऱ्या वस्तूंचे तापमान समान होते. १८ व्या शतकात, भौतिकशास्त्रज्ञांना असा संशय आला की उष्णतेचा प्रवाह हा एका अदृश्य प्रकारच्या द्रवाची हालचाल आहे (द्रव म्हणजे वाहू शकणारा पदार्थ. द्रवामध्ये द्रव आणि वायू पदार्थांचा समावेश होतो. पाणी (द्रव) हे द्रवात गणले जाते कारण ते वाहू शकते. हवा देखील द्रवात गणली जाते कारण ती वाहू शकते). या द्रवाला कॅलरीक म्हटले जाते. कॅलरीकचा सिद्धांत आता वापरला जात नाही कारण प्रयोगांच्या निकालांवरून या कॅलरीकचे अस्तित्व सिद्ध करता आले नाही. १९ व्या शतकात, जेम्स प्रेस्कॉट जूल (१८१८-१८८९) नावाच्या एका इंग्रज भौतिकशास्त्रज्ञाने ढवळण्याच्या चाकाचा वापर करून भांड्यातील पाणी कसे गरम करायचे हे शिकून घेतले.
प्रयोगाच्या निकालांच्या आधारे, ज्यूलने आगीचा वापर करून 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 वाढणारे पाण्याचे तापमान आणि ढवळणीने केलेल्या कार्यामुळे वाढणारे पाण्याचे तापमान यांची तुलना केल्यानंतर, ज्यूलने 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 वस्तूंपासून कमी-तापमानाच्या वस्तूंकडे वाहते, तेव्हा ऊर्जा उच्च-तापमानाच्या वस्तूंपासून कमी-तापमानाच्या वस्तूंकडे जाते. स्पर्श करणाऱ्या वस्तूंचे तापमान समान झाल्यावर ऊर्जेचे हस्तांतरण थांबते.
२. उष्णतेचे एकक आणि उष्णतेचे यांत्रिक सममूल्य
उष्णतेचे एकक कॅलरी (संक्षिप्त रूपात cal) आहे. १ ग्रॅम पाण्याचे तापमान १°C ने वाढवण्यासाठी लागणारी उष्णता म्हणजे कॅलरी होय.o (नेमके सांगायचे तर, १४.५ पासून) oC ते 15.5 oC). पाण्याच्या वेगवेगळ्या तापमानांसाठी आवश्यक उष्णतेचे प्रमाण बदलते. तेवढ्याच उष्णतेसाठी, पाण्याच्या तापमानात १°C वाढ झाल्यास...o हे फक्त १४.५ ते ५ अंश तापमानाच्या दरम्यान घडते oC ते 15.5 oC. उष्णतेची एकके अनेकदा वापरली जातात, विशेषतः अन्नातील ऊर्जेचे मूल्य सांगण्यासाठी किलोकॅलरीज (kcal) हे एकक वापरले जाते. १ किलोकॅलरी = १००० कॅलरीज. १ किलोकॅलरीचे दुसरे नाव म्हणजे १ कॅलरी (मोठे K अक्षर). ब्रिटिश पद्धतीनुसार उष्णतेचे एकक Btu (ब्रिटिश थर्मल युनिट) आहे. १ Btu = १ पाउंड (०.४५ किलो) पाण्याचे तापमान १°F ने वाढवण्यासाठी लागणारी उष्णता. (अचूकपणे ६३°F पासून) oएफ ते 64 oF).
उष्णतेचा संबंध ऊर्जेशी आहे, म्हणून आपल्याला उष्णतेची एकके आणि ऊर्जेची एकके यांच्यातील संबंध माहित असणे आवश्यक आहे. जूल आणि इतर शास्त्रज्ञांनी केलेल्या प्रयोगांवरून हे ज्ञात आहे की ४,१८६ जूलचे कार्य हे १ कॅलरी उष्णतेच्या समतुल्य असते.
१ कॅलरी = ४.१८६ जूल
१ किलोकॅलरी = १००० कॅलरीज = ४१८६ जूल
१ बीटीयू = ७७८ फूट (०.२४ किमी). पाउंड = २५२ कॅलरीज = १०५५ जूल
(१ कॅलरी = ४,१८६ जूल आणि १ किलोकॅलरी = ४१८६, ज्याला उष्णतेचे यांत्रिक समतुल्य म्हणतात)
३. उष्णतेचे समीकरण
तापमानातील फरक असलेल्या वस्तू एकमेकांना स्पर्श केल्यास, स्वाभाविकपणे उष्णता जास्त तापमानाच्या वस्तूंपासून कमी तापमानाच्या वस्तूंकडे जाते. दोन्ही वस्तू औष्णिक समतोलात आल्यानंतर उष्णता हस्तांतरण थांबते. उष्णता हस्तांतरणामुळे एकमेकांना स्पर्श करणाऱ्या वस्तूंच्या तापमानात बदल होतो. या संक्षिप्त स्पष्टीकरणाच्या आधारे, तुम्ही असा निष्कर्ष काढू शकता की उष्णता (Q) ही वस्तू, वस्तूच्या तापमानातील बदल (ΔT), वस्तूचे वस्तुमान (m) आणि वस्तूचा प्रकार यांच्याशी संबंधित असते.
उष्णता (Q) आणि तापमानातील बदल (ΔT) यांच्यातील संबंध
उष्णता जितकी जास्त, तितका तापमानातील बदल जास्त. यावरून असा निष्कर्ष काढता येतो की, उष्णतेचे प्रमाण (Q) हे वस्तूच्या तापमानातील बदलाच्या समानुपाती असते.
Q α ΔT —– तुलना १
उष्णता (Q) आणि वस्तूंचे वस्तुमान (m) यांच्यातील संबंध
उष्णतेचे प्रमाण (Q) हे वस्तूच्या तापमानातील बदलाच्या समानुपाती असते. पाणी जितके जास्त असेल, पाण्याचे तापमान वाढवण्यासाठी तितकी जास्त उष्णता लागते.
Q α m —– तुलना २
उष्णता (Q) आणि वस्तूचा प्रकार (c) यांच्यातील संबंध
एखाद्या वस्तूचे तापमान वाढवण्यासाठी लागणारी उष्णता ही वस्तूच्या प्रकाराच्या प्रमाणात असते.
Q α c —– तुलना ३
वरील तीन तुलना एकत्र करून एक समीकरण तयार केले आहे:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
हे उष्णतेचे समीकरण आहे.
वर्णन: Q = उष्णता (जूल), m = वस्तूचे वस्तुमान (किलो), c = विशिष्ट उष्णता (जूल / किलोग्रॅम C o किंवा K)
