ਲੇਖ ਗਰਮੀ ਦੀ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ ਗਰਮੀ ਦੇ ਮਕੈਨੀਕਲ ਸਮਾਨ ਗਰਮੀ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ
1. ਗਰਮੀ ਦੀ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ
ਜੇਕਰ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨੂੰ ਛੂਹਦੀਆਂ ਹਨ, ਤਾਂ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਤੋਂ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਵਿੱਚ ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਹੋਵੇਗਾ। ਵਸਤੂਆਂ ਨੂੰ ਛੂਹਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਉਸੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਪਹੁੰਚਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਬੰਦ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, ਜੇਕਰ ਅਸੀਂ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਨਾਲ ਮਿਲਾਉਂਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਗਰਮੀ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਤੋਂ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਚਲੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਅਸੀਂ ਗਰਮ ਲੋਹਾ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਪਾਉਂਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਗਰਮੀ ਲੋਹੇ ਤੋਂ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਚਲੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਲੋਹੇ ਅਤੇ ਪਾਣੀ ਦੇ ਇੱਕੋ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਪਹੁੰਚਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਗਰਮੀ ਵਗਣਾ ਬੰਦ ਹੋ ਜਾਵੇਗੀ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਨਰਸ ਤੁਹਾਡੇ ਸਰੀਰ ਨਾਲ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਜੋੜਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਗਰਮੀ
ਤੁਹਾਡਾ ਸਰੀਰ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਕੋਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਤੁਹਾਡਾ ਸਰੀਰ ਅਤੇ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਇੱਕੋ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਤਾਂ ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਬੰਦ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਪਾਰਾ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਹੈ, ਤਾਂ ਜਦੋਂ ਤੁਹਾਡਾ ਸਰੀਰ ਅਤੇ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਇੱਕੋ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਪਾਰਾ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ ਹਿੱਲਣਾ ਬੰਦ ਕਰ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਪਾਰਾ ਦੀ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਦਿਖਾਈ ਗਈ ਸੰਖਿਆ ਉਸ ਸਮੇਂ ਤੁਹਾਡੇ ਸਰੀਰ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ।
ਕੁਦਰਤੀ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਗਰਮੀ ਆਪਣੇ ਆਪ ਹੀ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਤੋਂ
ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ। ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਉਹਨਾਂ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਬਰਾਬਰ ਕਰਨ ਦੀ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨੂੰ ਛੂਹਦੀਆਂ ਹਨ। 18ਵੀਂ ਸਦੀ ਵਿੱਚ, ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਨੂੰ ਸ਼ੱਕ ਸੀ ਕਿ ਗਰਮੀ ਦਾ ਪ੍ਰਵਾਹ ਇੱਕ ਤਰਲ ਦੀ ਗਤੀ ਸੀ, ਇੱਕ ਕਿਸਮ ਦਾ ਤਰਲ ਜੋ ਦਿਖਾਈ ਨਹੀਂ ਦਿੰਦਾ ਸੀ (ਤਰਲ ਇੱਕ ਪਦਾਰਥ ਹੈ ਜੋ ਵਹਿ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਤਰਲ ਵਿੱਚ ਤਰਲ ਅਤੇ ਗੈਸੀ ਪਦਾਰਥ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਪਾਣੀ (ਤਰਲ) ਵਿੱਚ ਤਰਲ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਵਹਿ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਹਵਾ ਵਿੱਚ ਤਰਲ ਵੀ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਵਹਿ ਸਕਦਾ ਹੈ)। ਤਰਲ ਨੂੰ ਕੈਲੋਰੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕੈਲੋਰੀ ਦੇ ਸਿਧਾਂਤ ਦੀ ਹੁਣ ਵਰਤੋਂ ਨਹੀਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਕਿਉਂਕਿ ਪ੍ਰਯੋਗ ਦੇ ਨਤੀਜਿਆਂ ਦੇ ਅਧਾਰ ਤੇ, ਇਸ ਕੈਲੋਰੀ ਦੀ ਹੋਂਦ ਨੂੰ ਸਾਬਤ ਨਹੀਂ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ। 19ਵੀਂ ਸਦੀ ਵਿੱਚ, ਜੇਮਜ਼ ਪ੍ਰੈਸਕੋਟ ਜੂਲ (1818-1889) ਨਾਮਕ ਇੱਕ ਅੰਗਰੇਜ਼ੀ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ ਨੇ ਇੱਕ ਹਿਲਾਉਣ ਵਾਲੇ ਚੱਕਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇੱਕ ਡੱਬੇ ਵਿੱਚ ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਗਰਮ ਕਰਨਾ ਸਿੱਖਿਆ।
ਪ੍ਰਯੋਗ ਦੇ ਨਤੀਜਿਆਂ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ, ਜੂਲ ਨੇ ਅੱਗ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਨਾਲ ਤੁਲਨਾ ਕੀਤੀ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਲਾਟ ਅਤੇ ਪਾਣੀ ਵਾਲੇ ਕੰਟੇਨਰ ਦੇ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਆਉਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਗਰਮੀ ਅੱਗ (ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ) ਤੋਂ ਪਾਣੀ (ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ) ਵੱਲ ਚਲੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਅੱਗ ਨਾਲ ਸੰਪਰਕ ਕਾਰਨ ਪਾਣੀ ਦੇ ਵਧ ਰਹੇ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਸਟਰਰਰ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤੇ ਗਏ ਕੰਮ ਕਾਰਨ ਪਾਣੀ ਦੇ ਵਧ ਰਹੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿਚਕਾਰ ਤੁਲਨਾ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਜੂਲ ਨੇ ਸਿੱਟਾ ਕੱਢਿਆ ਕਿ ਗਰਮੀ ਉਹ ਊਰਜਾ ਹੈ ਜੋ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਵਸਤੂ ਤੋਂ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਵਸਤੂ ਵੱਲ ਚਲਦੀ ਹੈ। ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਨਹੀਂ ਹੈ (ਗਰਮੀ ਇੱਕ ਖਾਸ ਕਿਸਮ ਦੀ ਊਰਜਾ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਗਤੀ ਊਰਜਾ, ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ, ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ, ਆਦਿ)। ਗਰਮੀ ਉਹ ਊਰਜਾ ਹੈ ਜੋ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਅੰਤਰਾਂ ਕਾਰਨ ਚਲਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਜਦੋਂ ਗਰਮੀ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਤੋਂ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਵੱਲ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਊਰਜਾ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਤੋਂ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਵੱਲ ਚਲਦੀ ਹੈ। ਵਸਤੂਆਂ ਨੂੰ ਛੂਹਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਊਰਜਾ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਰੁਕ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਉਹੀ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
2. ਗਰਮੀ ਦੀ ਇਕਾਈ ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਦੇ ਮਕੈਨੀਕਲ ਬਰਾਬਰ
ਤਾਪ ਇਕਾਈਆਂ ਕੈਲੋਰੀਆਂ ਹਨ (ਸੰਖੇਪ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਕੈਲ)। ਕੈਲੋਰੀਆਂ 1 ਗ੍ਰਾਮ ਪਾਣੀ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ 1 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੀ ਗਰਮੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਹਨ।o (ਬਿਲਕੁਲ, 14.5 ਤੋਂ oC ਤੋਂ 15.5 ਤਕ oC). ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪਾਣੀ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨਾਂ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੀ ਗਰਮੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਗਰਮੀ ਦੀ ਇੱਕੋ ਮਾਤਰਾ ਲਈ, ਪਾਣੀ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ 1 C ਦਾ ਵਾਧਾo ਸਿਰਫ਼ 14.5 ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ oC ਤੋਂ 15.5 ਤਕ oC. ਗਰਮੀ ਇਕਾਈਆਂ ਅਕਸਰ ਵਰਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਇਹ ਦੱਸਣ ਲਈ ਕਿ ਭੋਜਨ ਊਰਜਾ ਦਾ ਮੁੱਲ ਕਿਲੋਕੈਲੋਰੀ (kcal) ਹੈ। 1 kcal = 1000 ਕੈਲੋਰੀ। 1 kcal = 1 ਕੈਲੋਰੀ (ਵੱਡਾ K ਅੱਖਰ) ਤੋਂ ਹੋਰ ਨਾਮ। ਬ੍ਰਿਟਿਸ਼ ਸਿਸਟਮ ਲਈ ਹੀਟਿੰਗ ਇਕਾਈ Btu (ਬ੍ਰਿਟਿਸ਼ ਥਰਮਲ ਇਕਾਈ) ਹੈ। 1 Btu = 1 ਪੌਂਡ (0.45 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ) ਪਾਣੀ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ 1 Fo (ਬਿਲਕੁਲ 63 ਤੋਂ) ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੀ ਗਰਮੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ। oF ਤੋਂ 64 oF).
ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਸਾਨੂੰ ਗਰਮੀ ਇਕਾਈਆਂ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਇਕਾਈਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਸਬੰਧ ਜਾਣਨ ਦੀ ਜ਼ਰੂਰਤ ਹੈ। ਜੂਲ ਅਤੇ ਹੋਰ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤੇ ਗਏ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਦੇ ਅਧਾਰ ਤੇ, ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ 4.186 ਜੂਲ ਦਾ ਕੰਮ 1 ਕੈਲੋਰੀ ਗਰਮੀ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੈ।
1 ਕੈਲੋਰੀ = 4.186 ਜੂਲ
1 kcal = 1000 ਕੈਲੋਰੀ = 4186 ਜੂਲ
1 Btu = 778 ਫੁੱਟ (0.24 ਕਿਲੋਮੀਟਰ)। lb = 252 ਕੈਲੋਰੀ = 1055 ਜੂਲ
(1 ਕੈਲੋਰੀ = 4.186 ਜੂਲ ਅਤੇ 1 kcal = 4186 ਜਿਸਨੂੰ ਗਰਮੀ ਦਾ ਮਕੈਨੀਕਲ ਸਮਾਨ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ)
3. ਗਰਮੀ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ
ਜੇਕਰ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨੂੰ ਛੂਹਦੀਆਂ ਹਨ, ਤਾਂ ਕੁਦਰਤੀ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਗਰਮੀ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਤੋਂ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਵਿੱਚ ਚਲੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਦੋਵੇਂ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਬੰਦ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨੂੰ ਛੂਹਣ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਸੰਖੇਪ ਵਿਆਖਿਆ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ, ਤੁਸੀਂ ਇਹ ਸਿੱਟਾ ਕੱਢ ਸਕਦੇ ਹੋ ਕਿ ਗਰਮੀ (Q) ਦਾ ਇੱਕ ਵਸਤੂ ਨਾਲ ਸਬੰਧ ਹੈ ਅਤੇ ਵਸਤੂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ (ΔT), ਵਸਤੂ ਦੇ ਪੁੰਜ (m) ਅਤੇ ਵਸਤੂ ਦੀ ਕਿਸਮ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਆਉਂਦੀਆਂ ਹਨ।
ਗਰਮੀ (Q) ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਤਬਦੀਲੀ (ΔT) ਵਿਚਕਾਰ ਸਬੰਧ
ਜਿੰਨੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਰਮੀ ਹੋਵੇਗੀ, ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਓਨਾ ਹੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਬਦਲਾਅ ਹੋਵੇਗਾ। ਇਹ ਸਿੱਟਾ ਕੱਢਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਗਰਮੀ (Q) ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਵਸਤੂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੈ।
Q α ΔT —– ਤੁਲਨਾ 1
ਗਰਮੀ (Q) ਅਤੇ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਪੁੰਜ (m) ਵਿਚਕਾਰ ਸਬੰਧ
ਗਰਮੀ (Q) ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਵਸਤੂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੈ। ਜਿੰਨਾ ਜ਼ਿਆਦਾ ਪਾਣੀ ਹੋਵੇਗਾ, ਪਾਣੀ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਓਨੀ ਹੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਰਮੀ ਦੀ ਲੋੜ ਹੋਵੇਗੀ।
Q α m —– ਤੁਲਨਾ 2
ਤਾਪ (Q) ਅਤੇ ਵਸਤੂ ਦੀ ਕਿਸਮ (c) ਵਿਚਕਾਰ ਸਬੰਧ
ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੀ ਗਰਮੀ ਵਸਤੂ ਦੀ ਕਿਸਮ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
Q α c —– ਤੁਲਨਾ 3
ਉੱਪਰ ਦਿੱਤੀਆਂ ਤਿੰਨ ਤੁਲਨਾਵਾਂ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਇਕੱਠਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
ਇਹ ਗਰਮੀ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ।
ਵਰਣਨ: Q = ਤਾਪ (ਜੂਲ), m = ਵਸਤੂ ਦਾ ਪੁੰਜ (ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ), c = ਖਾਸ ਤਾਪ (J / ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ C o ਜਾਂ K)
