ہائی اسکول فزکس

سسٹمز اور ماحولیات کو سمجھنا

نظام ایک شے یا اشیاء کا گروپ ہے جس کا مطالعہ کیا جا رہا ہے۔ کائنات میں موجود دیگر اشیاء کو ماحول کہا جاتا ہے۔ عام طور پر، ایک نظام کو اس کے ماحول سے "تقسیم/حد/ جدا کرنے والے" کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے۔

مثال کے طور پر، ہم کہتے ہیں کہ ہم تھرموس میں پانی کی تحقیقات کرنا چاہتے ہیں۔ تھرموس کے اندر پانی اس نظام کو تشکیل دیتا ہے، جب کہ تھرموس کے باہر ہوا اور دیگر اشیاء ماحول کو تشکیل دیتی ہیں۔ تھرموس کی دیواریں، دونوں شیشے کے اندر اور باہر پلاسٹک، ایک ڈیوائیڈر کا کام کرتی ہیں۔ پانی کا تھرموس ایک مثال ہے۔

مزید پڑھ

اویکت حرارت کو سمجھنا

اگر آپ مرکری تھرمامیٹر کو کسی کنٹینر میں ڈالتے ہیں جس میں ٹھنڈے پانی اور برف کا مرکب ہوتا ہے، تو آپ دیکھیں گے کہ نیچے جانے کے بعد، پارے کی سطح ساکن ہے یا اب حرکت نہیں کرتی۔ پارے کی سطح پانی کے پگھلنے والے مقام یا پانی کے نقطہ انجماد (0 ^o C) تک پہنچنے کے بعد حرکت کرنا بند کر دیتی ہے۔ اگر کنٹینر کھلا ہے تو، گرمی زیادہ درجہ حرارت پر ہوا سے کم درجہ حرارت پر برف اور پانی کے مرکب کی طرف بہتی ہے۔ ہوا سے اضافی گرمی برف کو پگھلنے کا سبب بنتی ہے۔ جیسے جیسے برف پگھلتی ہے، کیا برف اور پانی کے مرکب کا درجہ حرارت تبدیل ہوتا ہے؟ جیسے جیسے برف پگھلتی ہے، پانی اور برف کے مرکب کا درجہ حرارت تبدیل نہیں ہوتا ہے۔

مزید پڑھ

مخصوص حرارت (c) حرارت (Q) کی مقدار ہے جو کسی چیز کے ایک یونٹ ماس (m) کے درجہ حرارت (T) کو ایک ڈگری تک بڑھانے کے لیے درکار ہے۔ سی کا فارمولا ہے:

اکائیوں کا بین الاقوامی نظام J/Kg K ہے

کسی چیز کی مخصوص حرارت درجہ حرارت کے ساتھ تبدیل ہوتی ہے۔ اگر درجہ حرارت میں تبدیلی بہت زیادہ نہیں ہے تو، قدر کو مستقل سمجھا جا سکتا ہے۔ 1 atm کے دباؤ اور 20 ^° C کے درجہ حرارت پر کئی اشیاء کے لیے c کی قدریں درج ذیل ہیں (تجرباتی طور پر حاصل کی گئی)۔

مزید پڑھ

اگر مختلف درجہ حرارت والی اشیاء ایک دوسرے کے ساتھ رابطے میں آتی ہیں، تو حرارت قدرتی طور پر زیادہ درجہ حرارت والی شے سے کم درجہ حرارت والی چیز کی طرف منتقل ہوتی ہے۔ دونوں اشیاء کے تھرمل توازن تک پہنچنے کے بعد حرارت کی منتقلی رک جاتی ہے ۔ یہ کہا جا سکتا ہے کہ حرارت کی منتقلی رابطے میں موجود اشیاء کے درجہ حرارت میں تبدیلی کا سبب بنتی ہے ۔ اس مختصر وضاحت کی بنیاد پر یہ نتیجہ اخذ کیا گیا ہے کہ حرارت (Q) کا تعلق کسی چیز اور اس چیز کے درجہ حرارت (ڈیلٹا ٹی) میں تبدیلی سے ہے۔ ہر چیز کا ایک ماس (m) ہوتا ہے اور شے کی قسم بھی مختلف ہوتی ہے۔

مزید پڑھ

حرارت کی اکائی کیلوری ہے (مختصرا کال)۔ کیلوری گرمی کی وہ مقدار ہے جو 1 گرام پانی کے درجہ حرارت کو 1 سینٹی ^گریڈ تک بڑھانے کے لیے درکار ہوتی ہے (بالکل 14,5 ^o C سے 15,5 ^o C تک)۔ گرمی کی مقدار مختلف پانی کے درجہ حرارت کے لیے مختلف ہوتی ہے۔ گرمی کی اتنی ہی مقدار کے لیے، پانی کے درجہ حرارت میں 1 C ^o اضافہ صرف 14,5 ^o C اور 15,5 ^o C کے درمیان ہوتا ہے۔ حرارت کی اکائی جو اکثر استعمال ہوتی ہے، خاص طور پر کھانے کی توانائی کی قیمت کو ظاہر کرنے کے لیے، کلوکالوری (kcal) ہے۔ 1 کیلوری = 1000 کیلوری۔ 1 kcal = 1 کیلوری کا دوسرا نام (کیپٹل K)۔ برطانوی نظام کے لیے حرارت کی اکائی Btu (برطانوی تھرمل یونٹ) ہے۔ 1 Btu = 1 پاؤنڈ پانی کے درجہ حرارت کو 1 F ^o (بالکل 63 ^o F سے 64 ^o F تک) بڑھانے کے لیے درکار حرارت کی مقدار ۔

مزید پڑھ

پانی کی بے ضابطگیوں کو سمجھنا

ہر چیز پھیلتی ہے (حجم بڑھتا ہے) جب آبجیکٹ کا درجہ حرارت بڑھتا ہے اور سکڑتا ہے (حجم کم ہوتا ہے) جب آبجیکٹ کا درجہ حرارت کم ہوتا ہے۔ پانی بھی پھیلتا ہے جب درجہ حرارت بڑھتا ہے اور سکڑتا ہے جب درجہ حرارت کم ہوتا ہے، لیکن 0 ^o C - 4 ^o C کے درجہ حرارت پر نہیں۔ 0 ^o C اور 4 ^o C کے درمیان، درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ ہی پانی کا حجم کم ہو جاتا ہے ( پانی سکڑ جاتا ہے)۔ اگر ہم پانی کو 0 ^o C کے درجہ حرارت پر گرم کرتے ہیں تو پانی جتنا گرم ہوگا، پانی کا حجم اتنا ہی کم ہوگا۔ سکڑنے کا عمل اس وقت رک جاتا ہے جب پانی 4 ^o C کے درجہ حرارت تک پہنچ جاتا ہے۔ 4 ^o C سے اوپر، درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ پانی کا حجم بڑھتا ہے (پانی پھیلتا ہے)۔ اس کے برعکس، پانی پھیلتا ہے (پانی کا حجم بڑھتا ہے) جب درجہ حرارت 4 ^o C سے 0 ^{o C تک کم ہو جاتا ہے۔ پانی کی اس عجیب و غریب کیفیت کو} پانی کی بے ضابطگی کہا جاتا ہے ۔

مزید پڑھ

اگر آپ برقی تاروں کو قریب سے دیکھیں گے، تو آپ دیکھیں گے کہ وہ سست ہونے کی وجہ سے نیچے کی طرف مڑے ہوئے ہیں۔ برقی تاروں کو محض تناؤ کے بجائے جان بوجھ کر ڈھیلے کیوں کیا جاتا ہے؟ فلوریس اور لیمباٹا، مشرقی نوسا ٹینگارا میں زیادہ تر چھتیں زنک (Zn) سے بنی ہیں۔ دن کے وقت یا رات کے وقت، زنک کی چھتیں شور مچاتی ہیں۔ زنک کیوں شور کرتا ہے؟ اگر آپ جاوا کے جزیرے پر رہتے ہیں، تو آپ نے ریلوے کی پٹریوں کا مشاہدہ کیا ہوگا۔ ریل کے جوائنٹس میں خلا ہیں۔ ریل کے جوڑوں پر ان خلا کا کیا کام ہے؟ توسیع کے موضوع سے متعلق بہت سی چیزیں ہیں جن کے بارے میں آپ سوچ سکتے ہیں اور پوچھ سکتے ہیں ۔

مزید پڑھ

اگر ہم مختلف قسم کے تھرمامیٹروں کو کیلیبریٹ کرتے ہیں ، مثال کے طور پر مرکری تھرمامیٹر اور الکحل تھرمامیٹر، دونوں تھرمامیٹر کے پیمانے صرف 0 ^o C (یا 32 ^o F) اور 100 ^o C (یا 212 ^o F) پر ایک جیسے ہوتے ہیں۔ اگر ہم ہوا کے درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے دونوں تھرمامیٹر استعمال کرتے ہیں، تو ضروری نہیں کہ ہر تھرمامیٹر کی طرف سے دکھائے گئے نمبر ایک جیسے ہوں۔ یہ ہو سکتا ہے کہ پارے کا تھرمامیٹر 48 ^o C دکھاتا ہے، جبکہ الکحل تھرمامیٹر 46 ^o C دکھاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ پارے اور الکحل کی توسیع کی شرح مختلف ہے۔ اسی طرح دیگر قسم کے تھرمامیٹروں کے ساتھ، جیسے کہ بائی میٹالک تھرمامیٹر وغیرہ۔ اس طریقے سے طے شدہ درجہ حرارت کا پیمانہ استعمال شدہ مواد کی خصوصیات پر بہت زیادہ منحصر ہوتا ہے۔

مزید پڑھ

سیلسیس اور فارن ہائیٹ کے پیمانے مختلف درجہ حرارت کے پیمانے ہیں۔ اگر کسی چیز کا درجہ حرارت سیلسیس میں ماپا اور ظاہر کیا جاتا ہے اور پھر ہم فارن ہائیٹ میں آبجیکٹ کا درجہ حرارت ظاہر کرنا چاہتے ہیں تو ہم سیلسیس سے فارن ہائیٹ میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ اس حصے میں، ہم درجہ حرارت کی پیمائش کو تبدیل کرنے یا انجام دینے کا طریقہ سیکھتے ہیں ۔

1 atm کے دباؤ پر، سیلسیس تھرمامیٹر کے لیے آئس پوائنٹ کا درجہ حرارت = 0 ^oC، جبکہ فارن ہائیٹ تھرمامیٹر پیمانہ = 32 ^oF. اس کے برعکس، 1 atm کے دباؤ پر، سیلسیس پیمانے کے تھرمامیٹر کے لیے بخارات کا درجہ حرارت = 100 ^oC، جبکہ فارن ہائیٹ تھرمامیٹر پیمانہ = 212 ^oF. نیچے دی گئی تصویر کا مشاہدہ کریں!

مزید پڑھ

ترمامیٹر پیمانے کی اقسام

درجہ حرارت کی پیمائش کرنے کے لیے استعمال کیے جانے والے تھرمامیٹر کے لیے، اسے پیمانے پر بیان کرنے کی ضرورت ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے تھرمامیٹر کے دو پیمانے سیلسیس اسکیل اور فارن ہائیٹ اسکیل ہیں۔ انڈونیشیا میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا درجہ حرارت کا پیمانہ سیلسیس پیمانہ ہے۔ سیلسیس اسکیل کا دوسرا نام سینٹی گریڈ اسکیل ہے۔ سینٹی گریڈ = ایک سو قدم۔ فارن ہائیٹ پیمانہ اکثر ریاستہائے متحدہ یا سرد سردی والے ممالک میں استعمال ہوتا ہے۔ سائنس میں درجہ حرارت کا ایک خاص پیمانہ مطلق پیمانہ یا کیلون پیمانہ ہے۔ کیلون پیمانے پر بعد میں بات کی جائے گی۔

سیلسیس اور فارن ہائیٹ پیمانہ پانی کے جمنے اور ابلتے ہوئے مقامات کو مقررہ پوائنٹس کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ کسی مادے کا نقطہ انجماد وہ درجہ حرارت ہے جس پر ٹھوس اور مائع کے مراحل تھرمل توازن میں ہوتے ہیں ۔ اس کے برعکس، مادہ کا ابلتا نقطہ وہ درجہ حرارت ہے جس پر مائع اور گیس کے مراحل تھرمل توازن میں ہوتے ہیں۔ منجمد اور ابلتے ہوئے مقامات ہمیشہ ہوا کے دباؤ کے ساتھ تبدیل ہوتے ہیں، اس لیے پہلے ہوا کے دباؤ کا تعین کرنا ضروری ہے۔ ہم عام طور پر معیاری دباؤ کا استعمال کرتے ہیں، جو کہ 1 atm (ایک ماحول) ہے۔ ماحول ہوا کے دباؤ کی اکائی ہے۔

مزید پڑھ