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۔
اس مضمون میں حرارت کے فارمولے کا اخذ استدلال کے ذریعے کیا گیا ہے۔ آپ اپنے روزمرہ کے تجربات کی بنیاد پر یا تجربہ کر کے اس استدلال کی صداقت کو ثابت کر سکتے ہیں۔
حرارت (Q) اور درجہ حرارت کی تبدیلی (ڈیلٹا T) کے درمیان تعلق
ایک ہی بڑے پیمانے پر پانی سے بھرے دو کنٹینر ہیں۔ پانی کو دو مختلف برنرز کا استعمال کرتے ہوئے گرم کیا جاتا ہے۔ ایک برنر پر شعلہ کم ہے، جبکہ دوسرے برنر پر شعلہ زیادہ ہے۔ اگر دونوں کو دس منٹ کے لیے گرم کیا جائے تو کون سا برتن زیادہ گرم ہے؟ اگر آپ نے کبھی پانی گرم کیا ہے، تو آپ اس بات سے اتفاق کریں گے کہ چولہے کا استعمال کرتے ہوئے جو پانی زیادہ شعلہ کے ساتھ گرم کیا گیا ہے وہ زیادہ گرم ہے (پانی کا آخری درجہ حرارت زیادہ ہے یا درجہ حرارت میں تبدیلی زیادہ ہے)۔
شعلہ گرمی کی مقدار (Q) کی نمائندگی کرتا ہے۔ ایک چھوٹے شعلے میں تھوڑی گرمی ہوتی ہے، بڑے شعلے میں زیادہ حرارت ہوتی ہے۔ جب تھوڑی گرمی ہوتی ہے تو درجہ حرارت میں تبدیلی کم ہوتی ہے۔ جب بہت زیادہ گرمی ہوتی ہے تو درجہ حرارت میں تبدیلی بڑی ہوتی ہے۔ 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۔
کے درمیان رشتہ حرارت (Q) اور آبجیکٹ کی کمیت (m)
پانی سے بھرے دو کنٹینر مختلف ماسوں سے بھرے ہوئے ہیں، ایک کنٹینر زیادہ پانی سے بھرا ہوا ہے، دوسرا کنٹینر کم پانی سے بھرا ہوا ہے۔ پانی کو دو چولہے استعمال کرتے ہوئے گرم کیا جاتا ہے جن میں ایک ہی شعلہ ہوتا ہے۔ اگر دونوں کو دس منٹ تک گرم کیا جائے تو برتن میں کون سا پانی زیادہ گرم ہے؟ اگر آپ نے کبھی پانی گرم کیا ہے تو آپ اس بات سے اتفاق کریں گے کہ کم پانی میں پانی زیادہ گرم ہے (پانی کا آخری درجہ حرارت زیادہ ہے یا درجہ حرارت میں تبدیلی زیادہ ہے)۔ کم پانی کی طرح زیادہ پانی کے درجہ حرارت میں تبدیلی کا تجربہ کرنے کے لیے، شعلہ جو زیادہ پانی کو گرم کرتا ہے اسے بڑا کرنا چاہیے۔
پانی کی مقدار پانی کے بڑے پیمانے (m) کی نمائندگی کرتی ہے۔ شعلے کا سائز گرمی کی مقدار کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ حرارت کی مقدار (Q) چیز کے درجہ حرارت میں تبدیلی کے متناسب ہے۔ زیادہ پانی، پانی کے درجہ حرارت کو بڑھانے کے لئے زیادہ گرمی کی ضرورت ہوتی ہے.
حرارت (Q) اور شے کی قسم ( c ) کے درمیان تعلق
اگر آپ لوہے کی ایک بار اور ایک ہی سائز کے شیشے کی ایک بار کو ایک ہی شعلے کا استعمال کرتے ہوئے بیک وقت گرم کرتے ہیں، جو تیزی سے گرم ہو جائے گا، لوہا یا شیشہ؟ یقینا، لوہا تیزی سے گرم ہو جائے گا. یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ کسی چیز کے درجہ حرارت کو بڑھانے کے لیے درکار حرارت آبجیکٹ کی قسم کے متناسب ہے۔
مندرجہ بالا تینوں موازنہ کو ایک مساوات میں ملایا گیا ہے:
یہ فارمولا یا حرارت کی مساوات ہے۔
معلومات: Q = حرارت (جول)، m = آبجیکٹ کی کمیت (کلوگرام)، c = آبجیکٹ کی مخصوص حرارت (J/kg Co)، ڈیلٹا T = درجہ حرارت میں تبدیلی (Co یا K)
1. -22 o C کے درجہ حرارت پر پانچ کلو گرام برف کو اس وقت تک گرم کیا جاتا ہے جب تک کہ تمام برف 0 o C کے درجہ حرارت پر پگھل نہ جائے۔ اگر برف کی اویکت حرارت 333 kJ/kg ہے اور برف کی مخصوص حرارت 2100 J/kg C o ہے ، تو حرارت کی ضرورت ہے...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
C. 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
بحث
یہ معلوم ہے:
برف کا ماس (m) = 5 کلوگرام
ابتدائی درجہ حرارت (T) = -22 o C
برف کی اویکت حرارت (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
برف کی مخصوص حرارت (c) = 2100 J/kg C o
سوال: مطلوبہ حرارت کی مقدار (Q)
جواب:
عمل 1: برف کا درجہ حرارت -22 o C سے 0 o C تک بڑھا دیں۔
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 Joules
عمل 2: تمام برف کو پانی میں پگھلا دیں۔
Q = m L = (5) (333.000) = 1.665.000 J
کل حرارت = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ
درست جواب E ہے۔
سوال کا ذریعہ:
SBMPTN طبیعیات کے سوالات
