ऊष्मा और तापमान

ऊष्मा की अवधारणा

परिभाषा: ऊष्मा एक प्रकार की ऊर्जा है जो तापमान अंतर के कारण गर्म पदार्थ से ठंडे पदार्थ की ओर स्थानांतरित होती है। उदाहरण: गर्म चाय ठंडे कप में डालने पर कप गर्म हो जाता है।

• ऊष्मा के कारण पदार्थ का तापमान बढ़ता है या अवस्था बदलती है। उदाहरण: बर्फ का पिघलना।
• ऊष्मा की मात्रा को कैलोरी या जूल में मापा जाता है।
• एक कैलोरी वह ऊष्मा है जो 1 ग्राम पानी का तापमान 1°C बढ़ाती है।
• विशिष्ट ऊष्मा: वह ऊष्मा जो 1 ग्राम पदार्थ का तापमान 1°C बढ़ाए। उदाहरण: पानी की विशिष्ट ऊष्मा 1 cal/g°C।
• गुप्त ऊष्मा: अवस्था परिवर्तन (जैसे पिघलना, वाष्पीकरण) के लिए आवश्यक ऊष्मा। उदाहरण: बर्फ को पानी में बदलने की गुप्त संलयन ऊष्मा।

उपयोग:

• खाना पकाने में: गैस स्टोव से बर्तन में ऊष्मा स्थानांतरण।
• ऊष्मा उत्पादन: हीटर में विद्युत ऊर्जा से ऊष्मा।

तापमान का मापन

परिभाषा: तापमान किसी पदार्थ की गर्मी या ठंडक का माप है, जिसे थर्मामीटर से मापा जाता है। उदाहरण: शरीर का तापमान 37°C।

थर्मामीटर के प्रकार:

• क्लिनिकल थर्मामीटर: शरीर का तापमान मापने के लिए, सीमा 35°C से 42°C। उदाहरण: बुखार मापना।
• प्रयोगशाला थर्मामीटर: वैज्ञानिक प्रयोगों के लिए, सीमा -10°C से 110°C। उदाहरण: पानी का तापमान मापना।
• पारा और अल्कोहल थर्मामीटर: पारा विषैला, अल्कोहल सुरक्षित।

तापमान पैमाने:

• सेल्सियस (°C): पानी का हिमांक 0°C, क्वथनांक 100°C (1 वायुमंडल दाब पर)।
• फारेनहाइट (°F): पानी का हिमांक 32°F, क्वथनांक 212°F।
• संबंध: °C = (°F - 32) × 5/9, °F = (°C × 9/5) + 32। उदाहरण: 37°C = 98.6°F।

ऊष्मा का मापन और निर्भरता

परिभाषा: ऊष्मा की मात्रा पदार्थ के द्रव्यमान, विशिष्ट ऊष्मा, और तापमान परिवर्तन पर निर्भर करती है।

सूत्र: ऊष्मा (Q) = द्रव्यमान (m) × विशिष्ट ऊष्मा (c) × तापमान परिवर्तन (ΔT)। उदाहरण: 100g पानी को 10°C गर्म करने के लिए 1000 cal।

गुप्त ऊष्मा:

• गुप्त संलयन ऊष्मा: ठोस को द्रव में बदलने की ऊष्मा। उदाहरण: बर्फ के लिए 80 cal/g।
• गुप्त वाष्पन ऊष्मा: द्रव को गैस में बदलने की ऊष्मा। उदाहरण: पानी के लिए 540 cal/g।

ऊष्मा स्थानांतरण की विधियाँ

चालन: ठोस पदार्थों में कणों के कंपन से ऊष्मा स्थानांतरण। उदाहरण: गर्म तवे पर रोटी पकाना।

संवहन: द्रव और गैसों में कणों की गति से ऊष्मा स्थानांतरण। उदाहरण: पानी गर्म करने पर संवहन धाराएं।

विकिरण: बिना माध्यम के, तरंगों के रूप में ऊष्मा स्थानांतरण। उदाहरण: सूर्य की ऊष्मा पृथ्वी तक।

उदाहरण:

• चालन: तांबे के बर्तन में खाना गर्म करना।
• संवहन: समुद्री हवा का जमीन की ओर बहना।
• विकिरण: सूरज की गर्मी महसूस करना।

ऊष्मा चालन के आधार पर पदार्थों का वर्गीकरण

सुचालक: अच्छे ऊष्मा चालक, जैसे धातुएं (तांबा, लोहा)। उदाहरण: रसोई के बर्तन।

कुचालक: ऊष्मा के खराब चालक, जैसे लकड़ी, प्लास्टिक, हवा। उदाहरण: बर्तनों के हैंडल।

उपयोग:

• सुचालक: खाना पकाने के बर्तनों में।
• कुचालक: थर्मस फ्लास्क, ऊनी कपड़े।

ऊष्मा के सापेक्ष अवस्था परिवर्तन

द्रवणांक: वह तापमान जिस पर ठोस द्रव में बदलता है। उदाहरण: बर्फ का द्रवणांक 0°C।

क्वथनांक: वह तापमान जिस पर द्रव गैस में बदलता है। उदाहरण: पानी का क्वथनांक 100°C।

वाष्पीकरण: द्रव का सतह से गैस में बदलना, शीतलन प्रक्रिया। उदाहरण: पसीना सूखने से ठंडक।

तापीय प्रसार

परिभाषा: ऊष्मा के कारण पदार्थ का फैलना। उदाहरण: रेलवे पटरियों में अंतराल।

प्रकार:

• ठोस: धातु की छड़ गर्म होने पर लंबी होती है।
• द्रव: थर्मामीटर में पारा फैलता है।
• गैस: गर्म हवा का गुब्बारा ऊपर उठता है।

उपयोग: बाइमेटलिक पट्टी थर्मोस्टेट में तापमान नियंत्रण के लिए।

दैनिक जीवन में ऊष्मा का प्रभाव और उपयोग

प्रभाव:

• मौसम संतुलन: पानी की उच्च विशिष्ट ऊष्मा के कारण।
• शीतलन: वाष्पीकरण से पसीना ठंडक देता है।

उपयोग:

• थर्मस फ्लास्क: निर्वात और चांदी की परत से ऊष्मा संरक्षण।
• प्रेशर कुकर: उच्च दाब पर तेज खाना पकाना।
• ऊनी कपड़े: सर्दियों में गर्मी बनाए रखना।
• हल्के रंग के कपड़े: गर्मियों में ऊष्मा परावर्तन।

1. ऊष्मा एक प्रकार की ऊर्जा है।
2. ऊष्मा गर्म से ठंडे पदार्थ की ओर जाती है।
3. तापमान गर्मी या ठंडक का माप है।
4. थर्मामीटर तापमान मापने का यंत्र है।
5. तापमान को सेल्सियस (°C) में मापा जाता है।
6. पानी का हिमांक 0°C होता है।
7. पानी का क्वथनांक 100°C होता है।
8. सेल्सियस और फारेनहाइट संबंध: °C = (°F - 32) × 5/9।
9. ऊष्मा संचरण के तीन तरीके: चालन, संवहन, विकिरण।
10. चालन ठोस में कणों के कंपन से होता है।
11. तांबा और लोहा ऊष्मा के सुचालक हैं।
12. लकड़ी और प्लास्टिक ऊष्मा के कुचालक हैं।
13. संवहन द्रव और गैसों में होता है।
14. पानी गर्म करने पर संवहन धाराएं बनती हैं।
15. विकिरण में ऊष्मा तरंगों के रूप में जाती है।
16. सूर्य की ऊष्मा विकिरण द्वारा पृथ्वी तक पहुंचती है।
17. काली सतहें ऊष्मा अधिक अवशोषित करती हैं।
18. सफेद सतहें ऊष्मा परावर्तित करती हैं।
19. ऊष्मा से पदार्थ की अवस्था बदलती है।
20. वाष्पीकरण एक शीतलन प्रक्रिया है।
21. पसीना वाष्पीकरण से ठंडक देता है।
22. ऊष्मा की मात्रा कैलोरी में मापी जाती है।
23. एक कैलोरी 1g पानी का तापमान 1°C बढ़ाती है।
24. विशिष्ट ऊष्मा पदार्थ का तापमान बढ़ाने की ऊष्मा है।
25. पानी की विशिष्ट ऊष्मा अधिक होती है।
26. गुप्त ऊष्मा अवस्था परिवर्तन के लिए चाहिए।
27. बर्फ को पिघलाने के लिए गुप्त संलयन ऊष्मा चाहिए।
28. पानी को भाप में बदलने के लिए गुप्त वाष्पन ऊष्मा चाहिए।
29. तापीय विस्तार ऊष्मा से पदार्थ का फैलना है।
30. गैसों का तापीय विस्तार सबसे अधिक होता है।
31. रेलवे पटरियों में अंतराल तापीय विस्तार के लिए छोड़ा जाता है।
32. बाइमेटलिक पट्टी दो धातुओं से बनी होती है।
33. बाइमेटलिक पट्टी थर्मोस्टेट में उपयोगी है।
34. क्लिनिकल थर्मामीटर की सीमा 35°C से 42°C है।
35. सामान्य मानव शरीर का तापमान 37°C है।
36. पारा विषैला है, अल्कोहल सुरक्षित है।
37. समुद्री हवा दिन में संवहन से बहती है।
38. स्थलीय हवा रात में संवहन से बहती है।
39. पानी की उच्च विशिष्ट ऊष्मा मौसम संतुलित रखती है।
40. वाष्पीकरण की दर तापमान पर निर्भर करती है।
41. थर्मस फ्लास्क ऊष्मा संचरण रोकता है।
42. थर्मस में निर्वात परत चालन रोकती है।
43. थर्मस की चांदी की परत विकिरण रोकती है।
44. प्रेशर कुकर में क्वथनांक बढ़ता है।
45. ऊनी कपड़े कुचालक होने से गर्मी देते हैं।
46. हल्के रंग के कपड़े ऊष्मा परावर्तित करते हैं।
47. द्रवणांक ठोस का द्रव में बदलने का तापमान है।
48. क्वथनांक द्रव का गैस में बदलने का तापमान है।
49. ऊष्मा जलवायु समझने में महत्वपूर्ण है।
50. प्रयोगशाला थर्मामीटर की सीमा -10°C से 110°C है।