භෞතික විද්යාවට අදාළ ස්වාභාවික සංසිද්ධි ආදිය පිළිබඳ භෞතික විද්යා ලිපි.
පද්ධති සහ පරිසරය අවබෝධ කර ගැනීම
පද්ධතියක් යනු අධ්යයනය කරනු ලබන වස්තුවක් හෝ වස්තු සමූහයකි. විශ්වයේ අනෙකුත් වස්තූන් පරිසරය ලෙස හැඳින්වේ. සාමාන්යයෙන්, පද්ධතියක් එහි පරිසරයෙන් "කොටසක්/සීමාවක්/වෙන් කරන්නෙකු" මගින් වෙන් කරනු ලැබේ.
උදාහරණයක් ලෙස, අපි තාපකයක් තුළ ජලය පරීක්ෂා කිරීමට අවශ්ය යැයි කියමු. තාපකය තුළ ඇති ජලය පද්ධතිය සාදයි, තාපකය පිටත වාතය සහ අනෙකුත් වස්තූන් පරිසරය සාදයි. තාපකයේ බිත්ති, ඇතුළත වීදුරු සහ පිටත ප්ලාස්ටික් යන දෙකම බෙදුම්කරුවෙකු ලෙස ක්රියා කරයි. ජල තාපකයක් එක් උදාහරණයකි.
ගුප්ත තාපය අවබෝධ කර ගැනීම
සීතල වතුර සහ අයිස් මිශ්රණයක් අඩංගු භාජනයකට රසදිය උෂ්ණත්වමානයක් ඇතුළු කළහොත් , පහළට ගමන් කිරීමෙන් පසු රසදිය මතුපිට නිශ්චලව පවතින බව හෝ තවදුරටත් චලනය නොවන බව ඔබට නිරීක්ෂණය වනු ඇත. ජලයේ ද්රවාංකයට හෝ ජලයේ කැටි කිරීමේ ස්ථානයට (0 o C) ළඟා වූ පසු රසදිය මතුපිට චලනය නතර වේ. බහාලුම විවෘතව තිබේ නම්, ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී වාතයේ සිට අඩු උෂ්ණත්වයකදී අයිස් සහ ජල මිශ්රණයට තාපය ගලා යයි. වාතයෙන් ලැබෙන අමතර තාපය අයිස් දියවීමට හේතු වේ. අයිස් දියවන විට, අයිස් සහ ජල මිශ්රණයේ උෂ්ණත්වය වෙනස් වේද? අයිස් දියවන විට, ජලය සහ අයිස් මිශ්රණයේ උෂ්ණත්වය වෙනස් නොවේ.
නිශ්චිත තාපය (c) යනු වස්තුවක ඒකක ස්කන්ධයක (m) උෂ්ණත්වය (T) අංශකයකින් ඉහළ නැංවීමට අවශ්ය තාප (Q) ප්රමාණයයි . c සඳහා සූත්රය:
ජාත්යන්තර ඒකක පද්ධතිය J/Kg K වේ.
වස්තුවක නිශ්චිත තාපය උෂ්ණත්වය සමඟ වෙනස් වේ. උෂ්ණත්ව වෙනස ඉතා විශාල නොවේ නම්, අගය නියත ලෙස සැලකිය හැකිය. 1 atm පීඩනයකදී සහ 20 ° C උෂ්ණත්වයකදී (පර්යේෂණාත්මකව ලබා ගත්) වස්තූන් කිහිපයක් සඳහා c හි අගයන් පහත දැක්වේ.
විවිධ උෂ්ණත්ව සහිත වස්තූන් එකිනෙක ස්පර්ශ වුවහොත්, තාපය ස්වභාවිකවම ඉහළ උෂ්ණත්වයක් ඇති වස්තුවේ සිට අඩු උෂ්ණත්වයක් ඇති වස්තුව වෙත ගමන් කරයි. වස්තූන් දෙක තාප සමතුලිතතාවයට ළඟා වූ පසු තාප හුවමාරුව නතර වේ. තාප හුවමාරුව ස්පර්ශ වන වස්තූන්ගේ උෂ්ණත්වයේ වෙනසක් ඇති කරන බව පැවසිය හැකිය . මෙම කෙටි පැහැදිලි කිරීම මත පදනම්ව, තාපය (Q) වස්තුවකට සහ එම වස්තුවේ උෂ්ණත්වයේ වෙනස (ඩෙල්ටා T) සමඟ සම්බන්ධ වන බව නිගමනය කෙරේ . සෑම වස්තුවකටම ස්කන්ධයක් (m) ඇති අතර වස්තුවේ වර්ගය ද වෙනස් වේ.
තාප ඒකකය කැලරි (කෙටියෙන් kal) වේ. කැලරි එකක් යනු ජලය ග්රෑම් 1 ක උෂ්ණත්වය 1 °C කින් (හරියටම 14,5 °C සිට 15,5 °C දක්වා) ඉහළ නැංවීමට අවශ්ය තාප ප්රමාණයයි . විවිධ ජල උෂ්ණත්ව සඳහා අවශ්ය තාප ප්රමාණය වෙනස් වේ . එකම තාප ප්රමාණය සඳහා, ජල උෂ්ණත්වයේ 1 ° C වැඩිවීමක් සිදුවන්නේ 14,5 ° C සහ 15,5 ° C අතර පමණි. විශේෂයෙන් ආහාරවල ශක්ති අගය ප්රකාශ කිරීම සඳහා බොහෝ විට භාවිතා කරන තාප ඒකකය කිලෝ කැලරි (kcal) වේ. 1 kcal = කැලරි 1000 කි. 1 kcal = 1 කැලරි (ප්රාග්ධන K) සඳහා තවත් නමක්. බ්රිතාන්ය පද්ධතිය සඳහා තාප ඒකකය Btu (බ්රිතාන්ය තාප ඒකකය) වේ. 1 Btu = ජලය රාත්තල් 1 ක උෂ්ණත්වය 1 °C කින් ( හරියටම 63 ° F සිට 64 ° F දක්වා) ඉහළ නැංවීමට අවශ්ය තාප ප්රමාණය.
ජල විෂමතා අවබෝධ කර ගැනීම
සෑම වස්තුවක්ම වස්තුවේ උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට ප්රසාරණය වේ (පරිමාව වැඩි වේ) සහ වස්තුවේ උෂ්ණත්වය අඩු වන විට හැකිලෙයි (පරිමාව අඩු වේ). උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට ජලය ද ප්රසාරණය වන අතර උෂ්ණත්වය අඩු වන විට හැකිලෙයි, නමුත් 0 o C - 4 o C උෂ්ණත්වවලදී නොවේ. 0 o C සහ 4 o C උෂ්ණත්වවලදී , උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට ජල පරිමාව අඩු වේ (ජලය හැකිලෙයි). අපි 0 o C උෂ්ණත්වයකදී ජලය රත් කළහොත් , ජලය උණුසුම් වන තරමට ජල පරිමාව අඩු වේ. ජලය 4 o C උෂ්ණත්වයකට ළඟා වූ විට හැකිලීමේ ක්රියාවලිය නතර වේ . 4 o C ට වැඩි, උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට ජල පරිමාව වැඩි වේ (ජලය ප්රසාරණය වේ). අනෙක් අතට, උෂ්ණත්වය 4 o C සිට 0 o C දක්වා අඩු වන විට ජලය ප්රසාරණය වේ (ජල පරිමාව වැඩි වේ). ජලයේ මෙම අමුතු බව ජලයේ විෂමතාවය ලෙස හැඳින්වේ.
ඔබ විදුලි රැහැන් හොඳින් නිරීක්ෂණය කළහොත්, ඒවා ස්ලැක් නිසා පහළට වක්ර වී ඇති බව ඔබට පෙනෙනු ඇත. විදුලි රැහැන් හුදෙක් ආතතියට පත් නොකර හිතාමතාම ලිහිල් කරන්නේ ඇයි? නැගෙනහිර නුසා ටෙන්ගාරා හි ෆ්ලෝරස් සහ ලෙම්බාටා හි බොහෝ වහලවල් සින්ක් (Zn) වලින් සාදා ඇත. දිවා කාලයේදී හෝ රාත්රියේදී සින්ක් වහලවල් ශබ්දය ඇති කරයි. සින්ක් ශබ්දය ඇති කරන්නේ ඇයි? ඔබ ජාවා දූපතේ ජීවත් වන්නේ නම්, ඔබ දුම්රිය මාර්ග නිරීක්ෂණය කර ඇති. දුම්රිය සන්ධිවල හිඩැස් තිබේ. දුම්රිය සන්ධිවල මෙම හිඩැස්වල ක්රියාකාරිත්වය කුමක්ද? ප්රසාරණය යන මාතෘකාවට අදාළව ඔබට සිතිය හැකි සහ අසන්නට හැකි බොහෝ දේ තිබේ.
අපි විවිධ වර්ගයේ උෂ්ණත්වමාන ක්රමාංකනය කරන්නේ නම් , උදාහරණයක් ලෙස රසදිය උෂ්ණත්වමානයක් සහ ඇල්කොහොල් උෂ්ණත්වමානයක්, උෂ්ණත්වමාන දෙකෙහිම පරිමාණයන් සමාන වන්නේ 0 ° C (හෝ 32 ° F) සහ 100 ° C (හෝ 212 ° F) හිදී පමණි. වායු උෂ්ණත්වය මැනීම සඳහා අපි උෂ්ණත්වමාන දෙකම භාවිතා කරන්නේ නම්, එක් එක් උෂ්ණත්වමානයෙන් පෙන්වන සංඛ්යා අනිවාර්යයෙන්ම සමාන නොවනු ඇත. රසදිය උෂ්ණත්වමානය 48 ° C පෙන්වන අතර ඇල්කොහොල් උෂ්ණත්වමානය 46 ° C පෙන්වනු ඇත. මෙයට හේතුව රසදිය සහ ඇල්කොහොල් වල ප්රසාරණ අනුපාතය වෙනස් වීමයි. ද්විලෝහ උෂ්ණත්වමාන වැනි අනෙකුත් වර්ගවල උෂ්ණත්වමාන සමඟද එසේමය. මේ ආකාරයෙන් තීරණය කරන ලද උෂ්ණත්ව පරිමාණය භාවිතා කරන ද්රව්යවල ගුණාංග මත බෙහෙවින් රඳා පවතී.
සෙල්සියස් සහ ෆැරන්හයිට් පරිමාණයන් විවිධ උෂ්ණත්ව පරිමාණයන් වේ. වස්තුවක උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් වලින් මනිනු ලබන අතර ප්රකාශ කරනු ලබන්නේ නම්, අපට එම වස්තුවේ උෂ්ණත්වය ෆැරන්හයිට් වලින් ප්රකාශ කිරීමට අවශ්ය නම්, අපි සෙල්සියස් සිට ෆැරන්හයිට් දක්වා පරිවර්තනය කරමු. මෙම කොටසේදී, අපි උෂ්ණත්ව මිනුම් පරිවර්තනය කරන්නේ කෙසේද හෝ සිදු කරන්නේ කෙසේදැයි ඉගෙන ගනිමු.
1 atm පීඩනයකදී, සෙල්සියස් උෂ්ණත්වමානයක් සඳහා අයිස් ලක්ෂ්ය උෂ්ණත්වය = 0 වේ. oC, ෆැරන්හයිට් උෂ්ණත්වමාන පරිමාණය = 32 oF. අනෙක් අතට, 1 atm පීඩනයකදී, සෙල්සියස් පරිමාණ උෂ්ණත්වමානයක් සඳහා වාෂ්ප ලක්ෂ්ය උෂ්ණත්වය = 100 oC, ෆැරන්හයිට් උෂ්ණත්වමාන පරිමාණය = 212 oF. පහත පින්තූරය නිරීක්ෂණය කරන්න!
උෂ්ණත්වමාන පරිමාණ වර්ග
උෂ්ණත්වය මැනීම සඳහා උෂ්ණත්වමානයක් භාවිතා කිරීමට නම්, එය පරිමාණයකින් අර්ථ දැක්විය යුතුය. බහුලව භාවිතා වන උෂ්ණත්වමාන පරිමාණයන් දෙකක් වන්නේ සෙල්සියස් පරිමාණය සහ ෆැරන්හයිට් පරිමාණයයි. ඉන්දුනීසියාවේ බහුලව භාවිතා වන උෂ්ණත්ව පරිමාණය සෙල්සියස් පරිමාණයයි. සෙල්සියස් පරිමාණයට තවත් නමක් වන්නේ සෙන්ටිග්රේඩ් පරිමාණයයි. සෙන්ටිග්රේඩ් = පියවර සියයක්. ෆැරන්හයිට් පරිමාණය බොහෝ විට එක්සත් ජනපදයේ හෝ සීතල ශීත සහිත රටවල භාවිතා වේ. විද්යාවේ විශේෂයෙන් වැදගත් උෂ්ණත්ව පරිමාණයක් වන්නේ නිරපේක්ෂ පරිමාණය හෙවත් කෙල්වින් පරිමාණයයි. කෙල්වින් පරිමාණය පසුව සාකච්ඡා කෙරේ.
සෙල්සියස් සහ ෆැරන්හයිට් පරිමාණයන් ජලයේ කැටි කිරීමේ සහ තාපාංක ස්ථාවර ලක්ෂ්ය ලෙස භාවිතා කරයි. ද්රව්යයක කැටි කිරීමේ ලක්ෂ්යය යනු ඝන සහ ද්රව අවධීන් තාප සමතුලිතතාවයේ පවතින උෂ්ණත්වයයි . ප්රතිවිරුද්ධව, ද්රව්යයක තාපාංකය යනු ද්රව සහ වායු අවධීන් තාප සමතුලිතතාවයේ පවතින උෂ්ණත්වයයි. කැටි කිරීමේ සහ තාපාංක සෑම විටම වායු පීඩනය සමඟ වෙනස් වේ, එබැවින් වායු පීඩනය පළමුව තීරණය කළ යුතුය. අපි සාමාන්යයෙන් සම්මත පීඩනය භාවිතා කරමු, එය 1 atm (එක් වායුගෝලයක්) වේ. වායුගෝලයක් යනු වායු පීඩනයේ ඒකකයකි.