گردشی حرکیات میکانکس کی ایک شاخ ہے جو گردشی حرکت کا مطالعہ کرتی ہے جس میں قوتیں، عوام اور دیگر عوامل شامل ہوتے ہیں جو گردشی حرکت کو متاثر کرتے ہیں۔ ایک چیز گھومتی ہے اگر آبجیکٹ کے تمام حصے ایک محور یا محور کے گرد گھومتے ہیں جو آبجیکٹ کے کسی ایک حصے پر واقع ہے۔ اس موضوع میں زیر مطالعہ گردشی حرکت ایک مقررہ محور کے بارے میں گردشی حرکت پر مرکوز ہے۔ گھرنی، پنکھے کی حرکت، CD/DVD کمرے میں CD/DVD کی حرکت ، دروازے یا کھڑکی کی حرکت، انجن کے سلنڈر، ہیلی کاپٹر یا ہوائی جہاز کے پروپیلر کی حرکت، یا جہاز کا پروپیلر ایک مقررہ محور کے گرد گھومنے والی حرکت کی کچھ مثالیں ہیں۔ کیا آپ نے کبھی اسپننگ ٹاپ کا مشاہدہ کیا ہے؟ گھومنے والے ٹاپ کے محور کی پوزیشن ہمیشہ بدلتی رہتی ہے (سب سے اوپر کا جھکاؤ تبدیل ہوتا ہے)، اس لیے گھومنے والی حرکت جیسا کہ گھومنے والے ٹاپ کے ذریعے تجربہ کیا جاتا ہے اس موضوع میں مطالعہ نہیں کیا جاتا ہے۔
سیاہ اصول
سیاہ اصولوں کو سمجھنا
اگر ہم ایک کھلے برتن (مثال کے طور پر، بالٹی) میں گرم اور ٹھنڈا پانی ملاتے ہیں، تو گرمی گرم پانی سے ٹھنڈے پانی میں منتقل ہوتی ہے۔ چونکہ کنٹینر کھلا ہے، کچھ حرارت ہوا میں منتقل ہوتی ہے۔ کنٹینر بھی گرم ہو جاتا ہے۔ گرم پانی سے خارج ہونے والی گرمی نہ صرف ٹھنڈے پانی سے جذب ہوتی ہے بلکہ ہوا اور کنٹینر سے بھی جذب ہوتی ہے۔ اس صورت میں، بالٹی ایک غیر الگ تھلگ نظام ہے.
جب ہم بند تھرموس میں گرم اور ٹھنڈے پانی کو ملاتے ہیں تو گرمی گرم پانی سے ٹھنڈے پانی میں منتقل ہوتی ہے۔ تھرموس ایک الگ تھلگ نظام ہے ، لہذا کوئی حرارت ہوا یا تھرموس میں منتقل نہیں ہوتی ہے۔ گرم پانی سے جاری ہونے والی حرارت کو ٹھنڈے پانی سے اس وقت تک جذب کیا جاتا ہے جب تک کہ مرکب تھرمل توازن تک نہ پہنچ جائے ۔
نظام اور ماحول
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۔
اویکت گرمی
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۔
مخصوص حرارت
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)۔
حرارت کا فارمولا
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۔
مکینیکل ہیٹ ٹیر
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 ۔
پانی کی بے ضابطگی
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 ۔
توسیع
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 ۔
گیس تھرمامیٹر
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۔