තාපය පිළිබඳ ලිපියේ අර්ථ දැක්වීම තාපයේ යාන්ත්රික සමානතාවය තාපයේ සමීකරණය
1. තාපය පිළිබඳ අර්ථ දැක්වීම
උෂ්ණත්ව වෙනස්කම් ඇති වස්තූන් එකිනෙක ස්පර්ශ වුවහොත්, ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තූන්ගෙන් අඩු උෂ්ණත්ව වස්තූන් වෙත තාප හුවමාරුව සිදු වේ. වස්තූන් ස්පර්ශ කිරීමෙන් පසු තාප හුවමාරුව නතර වේ. උදාහරණයක් ලෙස, අපි උණු වතුර සීතල වතුර සමඟ මිශ්ර කළහොත්, තාපය සාමාන්යයෙන් උණු වතුරේ සිට සීතල වතුරට ගමන් කරයි. අපි උණුසුම් යකඩ සීතල වතුරට දැමූ විට, තාපය යකඩෙන් ජලයට ගමන් කරයි. යකඩ හා ජලය එකම උෂ්ණත්වයට ළඟා වූ පසු තාපය ගලා යාම නතර වේ. හෙදියක් ඔබේ ශරීරයට උෂ්ණත්වමානයක් සවි කරන විට, තාපය චලනය වන්නේ
ඔබේ ශරීරය උෂ්ණත්වමානයට යයි. ඔබේ ශරීරය සහ උෂ්ණත්වමානය එකම උෂ්ණත්වයට ළඟා වූ පසු තාප හුවමාරුව නතර වේ. භාවිතා කරන උෂ්ණත්වමානය රසදිය උෂ්ණත්වමානයක් නම්, ඔබේ ශරීරය සහ උෂ්ණත්වමානය එකම උෂ්ණත්වයට ළඟා වූ විට, රසදිය මතුපිට චලනය නතර වේ. රසදිය මතුපිට දැක්වෙන අංකය එම අවස්ථාවේ ඔබේ ශරීර උෂ්ණත්වය වේ.
ස්වාභාවිකවම, තාපය ස්වයංක්රීයව ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තූන්ගෙන්
අඩු උෂ්ණත්ව වස්තූන්. තාප හුවමාරුව එකිනෙකා ස්පර්ශ කරන වස්තූන්ගේ උෂ්ණත්වය සමාන කිරීමට නැඹුරු වේ. 18 වන සියවසේදී, භෞතික විද්යාඥයින් සැක කළේ තාප ප්රවාහය යනු දෘශ්යමාන නොවන තරල වර්ගයක චලනය බවයි (තරලය යනු ගලා යා හැකි ද්රව්යයකි. තරලයට ද්රව සහ වායුමය ද්රව්ය ඇතුළත් වේ. ජලයට (ද්රවයට) තරලය ඇතුළත් වන්නේ එයට ගලා යා හැකි බැවිනි. වාතයට තරලය ද ඇතුළත් වන්නේ එයට ගලා යා හැකි බැවිනි). තරලය කැලරි ලෙස හැඳින්වේ. අත්හදා බැලීමේ ප්රතිඵල මත පදනම්ව, මෙම කැලරි වල පැවැත්ම ඔප්පු කළ නොහැකි බැවින් කැලරි පිළිබඳ න්යාය තවදුරටත් භාවිතා නොකෙරේ. 19 වන සියවසේදී, ජේම්ස් ප්රෙස්කොට් ජූල් (1818-1889) නම් ඉංග්රීසි භෞතික විද්යාඥයා ඇවිස්සීමේ රෝදයක් භාවිතයෙන් කන්ටේනරයක ජලය රත් කරන ආකාරය ඉගෙන ගත්තේය.
අත්හදා බැලීමේ ප්රතිඵල මත පදනම්ව, ජූල් රත් වූ ජලය සමඟ ගින්න භාවිතා කරමින් සංසන්දනයක් කළේය. දැල්ලක් සහ ජලය අඩංගු භාජනයක් ස්පර්ශ වන විට, තාපය ගින්නෙන් (ඉහළ උෂ්ණත්වය) ජලයට (අඩු උෂ්ණත්වය) ගමන් කරයි. ගින්න සමඟ ස්පර්ශ වීම නිසා ඉහළ යන ජල උෂ්ණත්වය සහ කලවම් කරන්නා විසින් සිදු කරන ලද කාර්යය හේතුවෙන් ඉහළ යන ජල උෂ්ණත්වය අතර සංසන්දනය කිරීමෙන් පසු, ජූල් නිගමනය කළේ තාපය යනු ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තුවක සිට අඩු උෂ්ණත්ව වස්තුවකට ගමන් කරන ශක්තිය බවයි. තාපය ශක්තිය නොවේ (තාපය යනු චාලක ශක්තිය, විභව ශක්තිය, රසායනික ශක්තිය වැනි නිශ්චිත ශක්තියක් නොවේ). තාපය යනු උෂ්ණත්ව වෙනස්කම් නිසා චලනය වන ශක්තියයි. එබැවින්, ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තූන්ගෙන් අඩු උෂ්ණත්ව වස්තූන් වෙත තාපය ගලා යන විට, ශක්තිය ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තූන්ගෙන් අඩු උෂ්ණත්ව වස්තූන් වෙත ගමන් කරයි. වස්තූන් ස්පර්ශ කිරීමෙන් පසු ශක්ති හුවමාරුව නතර වේ.
2. තාප ඒකකය සහ තාපයේ යාන්ත්රික සමානතාවය
තාප ඒකක යනු කැලරි (කෙටියෙන් කැලරි ලෙස හැඳින්වේ). කැලරි යනු ජලය ග්රෑම් 1 ක උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 1 කින් ඉහළ නැංවීමට අවශ්ය තාප ප්රමාණයයි.o (හරියටම, 14.5 සිට oC සිට 15.5 දක්වා oC). විවිධ ජල උෂ්ණත්ව සඳහා අවශ්ය තාප ප්රමාණය වෙනස් වේ. එකම තාප ප්රමාණය සඳහා, ජල උෂ්ණත්වය 1 C කින් වැඩි වේ.o 14.5 ක උෂ්ණත්වයක් අතර පමණක් සිදු වේ. oC සිට 15.5 දක්වා oC. තාප ඒකක බොහෝ විට භාවිතා වේ, විශේෂයෙන් ආහාර ශක්තියේ වටිනාකම කිලෝ කැලරි (kcal) බව ප්රකාශ කිරීමට. 1 kcal = කැලරි 1000. 1 kcal = 1 කැලරි (විශාල K අකුර) යන වෙනත් නම් වලින්. බ්රිතාන්ය පද්ධතිය සඳහා තාපන ඒකකය Btu (බ්රිතාන්ය තාප ඒකකය) වේ. 1 Btu = ජලය රාත්තල් 1 (කිලෝග්රෑම් 0.45) ක උෂ්ණත්වය 1 Fo කින් ඉහළ නැංවීමට අවශ්ය තාප ප්රමාණය (හරියටම 63 සිට) oඑෆ් සිට 64 දක්වා oF).
තාපය ශක්තියට සම්බන්ධයි, ඒ නිසා අපි තාප ඒකක සහ ශක්ති ඒකක අතර සම්බන්ධතාවය දැනගත යුතුයි. ජූල් සහ අනෙකුත් විද්යාඥයින් විසින් සිදු කරන ලද අත්හදා බැලීම් මත පදනම්ව, ජූල් 4.186 ක කාර්යයක් තාප කැලරි 1 කට සමාන බව දන්නා කරුණකි.
කැලරි 1 = ජූල් 4.186
1 kcal = කැලරි 1000 = ජූල් 4186
1 Btu = අඩි 778 (කිලෝමීටර 0.24). lb = කැලරි 252 = ජූල් 1055
(1 කැලරි = 4.186 ජූල් සහ 1 kcal = 4186 තාපයේ යාන්ත්රික සමානතාවය ලෙස හැඳින්වේ)
3. තාපයේ සමීකරණය
උෂ්ණත්ව වෙනස්කම් ඇති වස්තූන් එකිනෙක ස්පර්ශ කරන්නේ නම්, ස්වාභාවිකවම, තාපය ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තූන්ගෙන් අඩු උෂ්ණත්ව වස්තූන් වෙත ගමන් කරයි. වස්තූන් දෙකම තාප සමතුලිතතාවයට පත් වූ පසු තාප හුවමාරුව නතර වේ. තාප හුවමාරුව එකිනෙකා ස්පර්ශ කරන වස්තූන්ගේ උෂ්ණත්වයේ වෙනස්කම් ඇති කරයි. මෙම කෙටි පැහැදිලි කිරීම මත පදනම්ව, තාපය (Q) වස්තුවක් සමඟ සම්බන්ධතාවයක් ඇති බවත් වස්තුවේ උෂ්ණත්වයේ (ΔT) වෙනස්වීම්, වස්තුවේ ස්කන්ධය (m) සහ වස්තුවේ වර්ගය බවත් ඔබට නිගමනය කළ හැකිය.
තාපය (Q) සහ උෂ්ණත්ව වෙනස (ΔT) අතර සම්බන්ධතාවය
තාපය වැඩි වන තරමට උෂ්ණත්ව වෙනස වැඩි වේ. තාප ප්රමාණය (Q) වස්තුවේ උෂ්ණත්වයේ වෙනසට සමානුපාතික බව නිගමනය කළ හැකිය.
Q α ΔT —– සංසන්දනය 1
තාපය (Q) සහ වස්තූන්ගේ ස්කන්ධය (m) අතර සම්බන්ධතාවය
තාප ප්රමාණය (Q) වස්තුවේ උෂ්ණත්වයේ වෙනසට සමානුපාතික වේ. ජලය වැඩි වන තරමට ජලයේ උෂ්ණත්වය වැඩි කිරීමට වැඩි තාපයක් අවශ්ය වේ.
Q α m —– සංසන්දනය 2
තාපය (Q) සහ වස්තු වර්ගය (c) අතර සම්බන්ධතාවය
වස්තුවක උෂ්ණත්වය ඉහළ නැංවීමට අවශ්ය තාපය, වස්තුවේ වර්ගයට සමානුපාතික වේ.
Q α c —– සංසන්දනය 3
ඉහත සංසන්දනයන් තුන සමීකරණයකට ඒකාබද්ධ කර ඇත:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
මෙය තාපයේ සමීකරණයයි.
විස්තරය: Q = තාපය (ජූල්), m = වස්තුවක ස්කන්ධය (kg), c = නිශ්චිත තාපය (J / kg C o හෝ K)
