भौतिक विज्ञानसँग सम्बन्धित प्राकृतिक घटना आदि सम्बन्धी भौतिकशास्त्रका लेखहरू।
प्रणाली र वातावरण बुझ्दै
प्रणाली भनेको अध्ययन गरिने वस्तु वा वस्तुहरूको समूह हो। ब्रह्माण्डका अन्य वस्तुहरूलाई वातावरण भनिन्छ। सामान्यतया, प्रणालीलाई "विभाजन/सीमाकर्ता/विभाजक" द्वारा यसको वातावरणबाट अलग गरिन्छ।
उदाहरणका लागि, मानौं हामी थर्मसमा पानीको अनुसन्धान गर्न चाहन्छौं। थर्मस भित्रको पानीले प्रणाली बनाउँछ, जबकि थर्मस बाहिरको हावा र अन्य वस्तुहरूले वातावरण बनाउँछ। थर्मसको भित्ताहरू, भित्रको गिलास र बाहिरको प्लास्टिक दुवैले विभाजकको रूपमा काम गर्छन्। पानी थर्मस एउटा उदाहरण हो।
सुप्त ताप बुझ्ने
यदि तपाईंले चिसो पानी र बरफको मिश्रण भएको कन्टेनरमा पारा थर्मोमिटर घुसाउनुभयो भने, तपाईंले देख्नुहुनेछ कि तल सर्दा पाराको सतह स्थिर हुन्छ वा अब सर्दैन। पानीको पग्लने बिन्दु वा पानीको जम्ने बिन्दु (० डिग्री सेल्सियस) मा पुगेपछि पाराको सतह चल्न बन्द हुन्छ। यदि कन्टेनर खुला छ भने, ताप उच्च तापक्रममा हावाबाट कम तापक्रममा बरफ र पानीको मिश्रणमा बग्छ। हावाबाट आउने अतिरिक्त तापले बरफ पग्लन्छ। बरफ पग्लिँदा, के बरफ र पानीको मिश्रणको तापक्रम परिवर्तन हुन्छ? बरफ पग्लिँदा, पानी र बरफको मिश्रणको तापक्रम परिवर्तन हुँदैन।
विशिष्ट ताप (c) भनेको कुनै वस्तुको एक एकाइ पिण्ड (m) को तापक्रम (T) लाई एक डिग्रीले बढाउन आवश्यक पर्ने ताप (Q) को मात्रा हो । c को सूत्र यस प्रकार छ:
अन्तर्राष्ट्रिय एकाइ प्रणाली J/Kg K हो।
कुनै वस्तुको विशिष्ट ताप तापक्रमसँगै परिवर्तन हुन्छ। यदि तापक्रम परिवर्तन धेरै ठूलो छैन भने, मानलाई स्थिर मान्न सकिन्छ। १ एटीएमको दबाब र २० डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा धेरै वस्तुहरूको लागि c को मानहरू निम्नानुसार छन् (प्रयोगात्मक रूपमा प्राप्त गरिएको)।
यदि फरक तापक्रम भएका वस्तुहरू एकअर्काको सम्पर्कमा आउँछन् भने, ताप स्वाभाविक रूपमा उच्च तापक्रम भएको वस्तुबाट कम तापक्रम भएको वस्तुमा सर्छ। दुई वस्तुहरू तापीय सन्तुलनमा पुगेपछि ताप स्थानान्तरण रोकिन्छ । यो भन्न सकिन्छ कि ताप स्थानान्तरणले सम्पर्कमा रहेका वस्तुहरूको तापक्रममा परिवर्तन ल्याउँछ । यस संक्षिप्त व्याख्याको आधारमा, यो निष्कर्ष निकालिन्छ कि ताप (Q) कुनै वस्तु र त्यो वस्तुको तापक्रममा परिवर्तन (डेल्टा T) सँग सम्बन्धित छ । प्रत्येक वस्तुको द्रव्यमान (m) हुन्छ र वस्तुको प्रकार पनि फरक हुन्छ।
तापको एकाइ क्यालोरी (संक्षिप्तमा क्याल) हो। क्यालोरी भनेको १ ग्राम पानीको तापक्रम १ डिग्री सेल्सियस (ठ्याक्कै १४.५ डिग्री सेल्सियसबाट १५.५ डिग्री सेल्सियस) बढाउन आवश्यक तापको मात्रा हो। फरक-फरक पानीको तापक्रमको लागि आवश्यक तापको मात्रा फरक-फरक हुन्छ । उही मात्राको तापको लागि, पानीको तापक्रममा १ डिग्री सेल्सियसको वृद्धि १४.५ डिग्री सेल्सियस र १५.५ डिग्री सेल्सियसको बीचमा मात्र हुन्छ। विशेष गरी खानाको ऊर्जा मूल्य व्यक्त गर्न प्रायः प्रयोग गरिने तापको एकाइ किलोक्यालोरी (kcal) हो। १ किलोक्यालोरी = १००० क्यालोरी। १ किलोक्यालोरी = १ क्यालोरी (पूँजी K) को अर्को नाम। ब्रिटिश प्रणालीको तापको एकाइ Btu (ब्रिटिश थर्मल एकाइ) हो। १ Btu = १ पाउन्ड पानीको तापक्रम १ डिग्री सेल्सियस ( ठ्याक्कै ६३ डिग्री फारेनहाइटबाट ६४ डिग्री फारेनहाइट) बढाउन आवश्यक तापको मात्रा।
पानीको विसंगति बुझ्दै
प्रत्येक वस्तुको तापक्रम बढ्दा वस्तुको आयतन बढ्छ (आयतन बढ्छ) र वस्तुको तापक्रम घट्दा संकुचित हुन्छ (आयतन घट्छ)। तापक्रम बढ्दा पानी पनि फैलिन्छ र तापक्रम घट्दा संकुचित हुन्छ, तर ० डिग्री सेल्सियस - ४ डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा होइन। ० डिग्री सेल्सियस र ४ डिग्री सेल्सियसको तापक्रमको बीचमा , तापक्रम बढ्दै जाँदा पानीको आयतन घट्छ (पानी संकुचित हुन्छ)। यदि हामीले ० डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा पानी तताउँछौं भने , पानी जति तातो हुन्छ, पानीको आयतन त्यति नै घट्छ। पानी ४ डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा पुग्दा संकुचन प्रक्रिया रोकिन्छ। ४ डिग्री सेल्सियसभन्दा माथि, तापक्रम बढ्दै जाँदा पानीको आयतन बढ्छ (पानी विस्तार हुन्छ)। यसको विपरीत, तापक्रम ४ डिग्री सेल्सियसबाट ० डिग्री सेल्सियसमा घट्दा पानी विस्तार हुन्छ (पानीको आयतन बढ्छ)। पानीको यो अनौठोपनलाई पानीको विसंगति भनिन्छ ।
यदि तपाईंले बिजुलीका तारहरूलाई नजिकबाट हेर्नुभयो भने, तपाईंले याद गर्नुहुनेछ कि तिनीहरू ढिलो भएको कारणले तलतिर घुमेका छन्। किन बिजुलीका तारहरूलाई जानाजानी खुकुलो पारिन्छ, केवल तनाव दिनुको सट्टा? पूर्वी नुसा टेङ्गाराको फ्लोरेस र लेम्बाटामा धेरैजसो छानाहरू जिंक (Zn) बाट बनेका छन्। दिनको समयमा वा रातमा, जिंकका छानाहरूले आवाज निकाल्छन्। जिंकले किन आवाज निकाल्छ? यदि तपाईं जाभा टापुमा बस्नुहुन्छ भने, तपाईंले रेलवे ट्र्याकहरू देख्नुभएको हुन सक्छ। रेल जोइन्टहरूमा खाडलहरू छन्। रेल जोइन्टहरूमा यी खाडलहरूको काम के हो? विस्तारको विषयसँग सम्बन्धित धेरै कुराहरू छन् जुन तपाईं सोच्न र सोध्न सक्नुहुन्छ ।
यदि हामीले विभिन्न प्रकारका थर्मोमिटरहरू क्यालिब्रेट गर्छौं , उदाहरणका लागि पारा थर्मोमिटर र अल्कोहल थर्मोमिटर, दुवै थर्मोमिटरहरूको स्केल ० डिग्री सेल्सियस (वा ३२ डिग्री फारेनहाइट) र १०० डिग्री सेल्सियस (वा २१२ डिग्री फारेनहाइट ) मा मात्र समान हुन्छ। यदि हामीले हावाको तापक्रम मापन गर्न दुवै थर्मोमिटरहरू प्रयोग गर्छौं भने, प्रत्येक थर्मोमिटरले देखाइएका संख्याहरू आवश्यक रूपमा समान हुँदैनन्। यो हुन सक्छ कि पारा थर्मोमिटरले ४८ डिग्री सेल्सियस देखाउँछ, जबकि अल्कोहल थर्मोमिटरले ४६ डिग्री सेल्सियस देखाउँछ। यो किनभने पारा र अल्कोहलको विस्तार दर फरक छ। त्यस्तै गरी अन्य प्रकारका थर्मोमिटरहरू, जस्तै बाइमेटलिक थर्मोमिटरहरू, आदिसँग। यस तरिकाले निर्धारण गरिएको तापक्रम स्केल प्रयोग गरिएको सामग्रीको गुणहरूमा धेरै निर्भर गर्दछ।
सेल्सियस र फरेनहाइट स्केलहरू फरक तापक्रम स्केल हुन्। यदि कुनै वस्तुको तापक्रम सेल्सियसमा मापन गरिन्छ र व्यक्त गरिन्छ र त्यसपछि हामी वस्तुको तापक्रम फरेनहाइटमा व्यक्त गर्न चाहन्छौं भने, हामी सेल्सियसबाट फरेनहाइटमा रूपान्तरण गर्छौं। यस खण्डमा, हामी तापक्रम मापन कसरी रूपान्तरण गर्ने वा गर्ने भनेर सिक्छौं ।
१ एटीएमको चापमा, सेल्सियस थर्मोमिटरको लागि बरफ बिन्दुको तापक्रम = ० oC, जबकि फरेनहाइट थर्मामीटर स्केल = 32 oF. यसको विपरीत, १ atm को दबाबमा, सेल्सियस स्केल थर्मोमिटरको लागि वाष्प बिन्दुको तापक्रम = १०० oC, जबकि फरेनहाइट थर्मामीटर स्केल = 212 oF. तलको चित्र हेर्नुहोस्!
थर्मोमिटर स्केलका प्रकारहरू
तापक्रम मापन गर्न प्रयोग गरिने थर्मोमिटरको लागि, यसलाई स्केलमा परिभाषित गर्न आवश्यक छ। सामान्यतया प्रयोग हुने दुई थर्मामीटर स्केलहरू सेल्सियस स्केल र फरेनहाइट स्केल हुन्। इन्डोनेसियामा सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने तापक्रम स्केल सेल्सियस स्केल हो। सेल्सियस स्केलको अर्को नाम सेन्टिग्रेड स्केल हो। सेन्टिग्रेड = एक सय चरण। फरेनहाइट स्केल प्रायः संयुक्त राज्य अमेरिका वा चिसो जाडो भएका देशहरूमा प्रयोग गरिन्छ। विज्ञानमा विशेष गरी महत्त्वपूर्ण तापक्रम स्केल निरपेक्ष स्केल वा केल्भिन स्केल हो। केल्भिन स्केलको बारेमा पछि छलफल गरिनेछ।
सेल्सियस र फरेनहाइट स्केलहरूले पानीको जम्ने र उम्लने बिन्दुहरूलाई निश्चित बिन्दुको रूपमा प्रयोग गर्छन्। पदार्थको जम्ने बिन्दु भनेको ठोस र तरल चरणहरू तापीय सन्तुलनमा हुने तापक्रम हो । यसको विपरीत, पदार्थको उम्लने बिन्दु भनेको तरल र ग्यास चरणहरू तापीय सन्तुलनमा हुने तापक्रम हो। जम्ने र उम्लने बिन्दुहरू सधैं हावाको चापसँगै परिवर्तन हुन्छन्, त्यसैले पहिले हावाको चाप निर्धारण गर्नुपर्छ। हामी सामान्यतया मानक चाप प्रयोग गर्छौं, जुन १ एटीएम (एक वायुमण्डल) हो। वायुमण्डल हावाको चापको एकाइ हो।