آرٹیکل گرمی کی تعریف حرارت کی مکینیکل مساوی حرارت کی مساوات
1. حرارت کی تعریف
اگر درجہ حرارت میں فرق رکھنے والی اشیاء ایک دوسرے کو چھوتی ہیں تو اعلی درجہ حرارت والی اشیاء سے کم درجہ حرارت والی اشیاء میں حرارت کی منتقلی ہوگی۔ چھونے والی اشیاء کے اسی درجہ حرارت پر پہنچنے کے بعد حرارت کی منتقلی رک جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، اگر ہم گرم پانی کو ٹھنڈے پانی میں ملاتے ہیں، تو گرمی عام طور پر گرم پانی سے ٹھنڈے پانی کی طرف جاتی ہے۔ جب ہم گرم لوہے کو ٹھنڈے پانی میں ڈالتے ہیں تو گرمی لوہے سے پانی میں منتقل ہوتی ہے۔ لوہے اور پانی کے ایک ہی درجہ حرارت پر پہنچنے کے بعد گرمی کا بہنا بند ہو جائے گا۔ جب نرس آپ کے جسم سے تھرمامیٹر لگاتی ہے، تو حرارت وہاں سے نکل جاتی ہے۔
آپ کا جسم تھرمامیٹر پر جاتا ہے۔ جب آپ کا جسم اور تھرمامیٹر ایک ہی درجہ حرارت پر پہنچ جاتا ہے تو حرارت کی منتقلی رک جاتی ہے۔ اگر استعمال کیا جانے والا تھرمامیٹر مرکری تھرمامیٹر ہے، جب آپ کا جسم اور تھرمامیٹر ایک ہی درجہ حرارت پر پہنچ جاتے ہیں تو پارے کی سطح حرکت کرنا بند کر دیتی ہے۔ عطارد کی سطح پر دکھایا گیا نمبر اس وقت آپ کے جسم کا درجہ حرارت ہے۔
قدرتی طور پر، گرمی خود بخود اعلی درجہ حرارت والی اشیاء سے منتقل ہو جاتی ہے۔
کم درجہ حرارت والی اشیاء حرارت کی منتقلی ایک دوسرے کو چھونے والی اشیاء کے درجہ حرارت کو برابر کرتی ہے۔ 18ویں صدی میں، طبیعیات دانوں نے شبہ کیا کہ حرارت کا بہاؤ ایک سیال کی حرکت ہے، ایک قسم کا سیال جو نظر نہیں آتا تھا (سیال ایک ایسا مادہ ہے جو بہ سکتا ہے۔ سیال میں مائع اور گیسی مواد شامل ہوتا ہے۔ پانی (مائع) میں سیال شامل ہوتا ہے کیونکہ یہ بہ سکتا ہے۔ ہوا بھی شامل ہوتی ہے کیونکہ یہ بہہ سکتا ہے)۔ سیال کو کیلورک کہتے ہیں۔ کیلوریز کا نظریہ اب استعمال نہیں کیا جاتا کیونکہ تجربے کے نتائج کی بنیاد پر اس کیلوریز کا وجود ثابت نہیں کیا جا سکتا۔ 19ویں صدی میں، جیمز پریسکوٹ جول (1818-1889) نامی ایک انگریز ماہر طبیعیات نے ہلچل مچانے والے پہیے کا استعمال کرتے ہوئے برتن میں پانی کو گرم کرنے کا طریقہ سیکھا۔
تجربے کے نتائج کی بنیاد پر، جول نے آگ کا استعمال کرتے ہوئے گرم پانی سے موازنہ کیا۔ جب ایک شعلہ اور ایک کنٹینر جس میں پانی ہوتا ہے، تو حرارت آگ (اعلی درجہ حرارت) سے پانی (کم درجہ حرارت) میں منتقل ہوتی ہے۔ آگ سے رابطے کی وجہ سے پانی کے بڑھتے ہوئے درجہ حرارت اور اسٹررر کے کام کی وجہ سے پانی کے بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے درمیان موازنہ کرنے کے بعد، جول نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ حرارت وہ توانائی ہے جو اعلی درجہ حرارت والی چیز سے کم درجہ حرارت والی چیز کی طرف منتقل ہوتی ہے۔ حرارت توانائی نہیں ہے (حرارت ایک خاص قسم کی توانائی نہیں ہے، جیسے حرکی توانائی، ممکنہ توانائی، کیمیائی توانائی، وغیرہ)۔ حرارت توانائی ہے جو درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے حرکت کرتی ہے۔ لہذا، جب گرمی زیادہ درجہ حرارت والی اشیاء سے کم درجہ حرارت والی اشیاء کی طرف جاتی ہے، تو توانائی زیادہ درجہ حرارت والی اشیاء سے کم درجہ حرارت والی اشیاء کی طرف جاتی ہے۔ چھونے والی اشیاء کے ایک ہی درجہ حرارت پر پہنچنے کے بعد توانائی کی منتقلی رک جاتی ہے۔
2. حرارت کی اکائی اور حرارت کے مکینیکل برابر
حرارت کی اکائیاں کیلوریز ہیں (مختصراً کیل)۔ کیلوریز گرمی کی وہ مقدار ہیں جو 1 گرام پانی کے درجہ حرارت کو 1 سینٹی گریڈ تک بڑھانے کے لیے درکار ہوتی ہیں۔o (بالکل، 14.5 سے oسی 15.5 سے oسی)۔ گرمی کی مقدار مختلف پانی کے درجہ حرارت کے لیے مختلف ہوتی ہے۔ گرمی کی اسی مقدار کے لیے، پانی کے درجہ حرارت میں 1 سینٹی گریڈ اضافہo صرف 14.5 کے درجہ حرارت کے درمیان ہوتا ہے۔ oسی 15.5 سے oC. حرارت کی اکائیوں کو اکثر استعمال کیا جاتا ہے، خاص طور پر یہ بتانے کے لیے کہ کھانے کی توانائی کی قدر کلوکالوریز (kcal) ہے۔ 1 کیلوری = 1000 کیلوری۔ 1 kcal = 1 کیلوری (بڑا K خط) سے دوسرے نام۔ برطانوی نظام کے لیے حرارتی یونٹ Btu (برطانوی تھرمل یونٹ) ہے۔ 1 Btu = 1 پاؤنڈ (0.45 کلوگرام) پانی کے درجہ حرارت کو 1 Fo (بالکل 63 سے) بڑھانے کے لیے درکار حرارت کی مقدار oایف سے 64 oF).
حرارت کا تعلق توانائی سے ہے، لہذا ہمیں حرارت کی اکائیوں اور توانائی کی اکائیوں کے درمیان تعلق کو جاننے کی ضرورت ہے۔ جول اور دیگر سائنسدانوں کے تجربات کی بنیاد پر، یہ معلوم ہوا ہے کہ 4.186 جول کا کام 1 کیلوری حرارت کے برابر ہے۔
1 کیلوری = 4.186 جول
1 کیلوری = 1000 کیلوریز = 4186 جولز
1 Btu = 778 فٹ (0.24 کلومیٹر)۔ ایل بی = 252 کیلوریز = 1055 جولز
(1 کیلوری = 4.186 جول اور 1 kcal = 4186 جسے حرارت کا مکینیکل مساوی کہا جاتا ہے)
3. حرارت کی مساوات
اگر درجہ حرارت میں فرق رکھنے والی اشیاء ایک دوسرے کو چھوتی ہیں تو قدرتی طور پر، گرمی زیادہ درجہ حرارت والی اشیاء سے کم درجہ حرارت والی اشیاء کی طرف منتقل ہوتی ہے۔ دونوں اشیاء کے تھرمل توازن میں ہونے کے بعد حرارت کی منتقلی رک جاتی ہے۔ حرارت کی منتقلی ایک دوسرے کو چھونے والی اشیاء کے درجہ حرارت میں تبدیلی کا باعث بنتی ہے۔ اس مختصر وضاحت کی بنیاد پر، آپ یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ حرارت (Q) کا کسی شے کے ساتھ تعلق ہے اور شے کے درجہ حرارت (ΔT)، شے کی کمیت (m) اور شے کی قسم میں تبدیلی ہے۔
حرارت (Q) اور درجہ حرارت کی تبدیلی (ΔT) کے درمیان تعلق
زیادہ گرمی، زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت میں تبدیلی. یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ حرارت کی مقدار (Q) چیز کے درجہ حرارت میں تبدیلی کے متناسب ہے۔
Q α ΔT —– موازنہ 1
حرارت (Q) اور اشیاء کی کمیت (m) کے درمیان تعلق
حرارت کی مقدار (Q) آبجیکٹ کے درجہ حرارت میں تبدیلی کے متناسب ہے۔ زیادہ پانی، پانی کے درجہ حرارت کو بڑھانے کے لئے زیادہ گرمی کی ضرورت ہے.
Q α m —– موازنہ 2
حرارت (Q) اور شے کی قسم (c) کے درمیان تعلق
کسی چیز کا درجہ حرارت بڑھانے کے لیے درکار حرارت آبجیکٹ کی قسم کے متناسب ہے۔
Q α c —– موازنہ 3
مندرجہ بالا تینوں موازنہ کو ایک مساوات میں ایک ساتھ رکھا گیا ہے:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
یہ حرارت کی مساوات ہے۔
تفصیل: Q = حرارت (جول)، m = آبجیکٹ کا ماس (کلوگرام)، c = مخصوص حرارت (J/kg C o یا K)
