तॉपर्स से विस्तृत नोट्स - घनत्व गुणों के ऊष्मीय गुणधर्म

1. तापमान:

• परिभाषा: तापमान एक प्रणाली में कणों की औसत किनेटिक ऊर्जा का माप होता है।
• मापन: तापमान को थर्मामीटर और थर्मोकपल की तरह के विभिन्न यंत्रों का उपयोग करके मापा जा सकता है।
• विभिन्न तापमान पैमानों:
  • सेल्सियस पैमाना (°C): समुद्रतल स्तर पर पानी के जमने को 0°C और उबलने को 100°C तापमान के रूप में परिभाषित किया गया है।
  • फारेनहाइट पैमाना (°F): समुद्रतल स्तर पर पानी के जमने को 32°F और उबलने को 212°F तापमान के रूप में परिभाषित किया गया है।
  • केल्विन पैमाना (K): उष्मीय गुणधर्मिकी पर आधारित पूर्णता तापमान पैमाना है, जहां 0 K अव्यावर्तक शून्य है।
• तापमान पैमानों के बीच परिवर्तन:
  • °C से °F: °F = (°C × 9/5) + 32
  • °F से °C: °C = (°F - 32) × 5/9
  • K से °C: °C = K - 273.15
  • °C से K: K = °C + 273.15

2. ऊष्मा और आंतरिक ऊर्जा:

• ऊष्मा: ऊष्मा तापमान में अंतर के कारण वस्तुओं के बीच संचारित ऊर्जा है।
• आंतरिक ऊर्जा: प्रणाली में कणों की किनेटिक और संभावित ऊर्जा का कुल होता है।
• ऊष्मा और आंतरिक ऊर्जा के बीच संबंध: ऊष्मा प्रवाह प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा को बदल सकता है।
• विशेष ऊष्मा धारण कर्मचारी (c): एक पदार्थ के 1 ग्राम के तापमान को 1 डिग्री सेल्सियस उठाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा।

3. ऊष्मीय विस्तार:

• रैखिक विस्तार: तापमान के परिवर्तन के समय दृढ़ पदार्थ की लंबाई में परिवर्तन।
• क्षेत्रफल विस्तार: तापमान के परिवर्तन के समय ठोस पृष्ठ के क्षेत्रफल में परिवर्तन।
• आयतन विस्तार: तापमान के परिवर्तन के समय पदार्थ के आयतन में परिवर्तन।
• ऊष्मीय विस्तार का समकक्ष (α): 1 डिग्री सेल्सियस तापमान पर प्रति इकाई लंबाई या आयतन के विस्तार की राशि।
• पानी का अद्वितीय विस्तार: पानी जंग 4°C से नीचे ठण्डा होने पर फैलता है, 4°C पर अधिकतम घनत्व तक पहुंचता है।

4. विशेष ऊष्मा धारण कर्मचारी:

• परिभाषा: एक पदार्थ के 1 ग्राम के तापमान को 1 डिग्री सेल्सियस उठाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा।
• विशेष ऊष्मा धारण कर्मचारी को प्रभावित करने वाले कारक:
  • परमाणु संरचना और जाल व्यवस्था।
  • संबंधवारी बल।
• डूलॉंग-पेटीट का नियम: एक ठोस तत्व की विशेष ऊष्मा धारण क्षमता लगभग 3R (R = 8.314 J/mol K) होती है।

5. अवस्था परिवर्तन:

• अवस्था: एक पदार्थ की विशिष्ट भौतिक गुणों की स्थिति (ठोस, तरल, गैस)।
• अवस्था परिवर्तन: पदार्थ के विभिन्न अवस्थाओं के बीच परिवर्तन।
  • पिघलाव: ठोस से तरल।
  • जमाव: तरल से ठोस।
  • वाष्पीकरण: तरल से गैस।
  • संकलन: गैस से तरल।
  • उदगमन: ठोस सीधे गैस में।
• अवस्था योजनाएँ: पदार्थ की विभिन्न अवस्थाओं को मौजूदा होने की स्थितियों को दिखाने वाले चित्रों।
• त्रिमाण बिंदु: एक पदार्थ के तीन अवस्थाओं का समानोन्न युग्मन जिसमें स्थिर में अवस्था पाती है, उसका तापमान और दबाव।
• लटेंट ऊष्मा: अवस्था परिवर्तन के दौरान स्थिर तापमान पर आपूर्ति या निकास होने वाली ऊर्जा।

6. हीत पारगमन:

• संधारण: पदार्थों के बीच सीधे संपर्क के माध्यम से ऊष्मा का पारगमन।
• अवहन: द्रव्य (तरल पदार्थ या गैसें) के गतिमान के माध्यम से ऊष्मा का पारगमन।
• प्रकाशन: विकिरण द्वारा ऊष्मा का पारगमन।
• तापीय चालकता (k): किसी पदार्थ की ऊष्मा कोन्डक्शन करने की क्षमता।
• न्यूटन का शीत निकासी का नियम: किसी वस्त्र की शीत निकासी की दर उसके और चारों ओर के तापमान के बीच सीधाप्रतिष्ठित है।
• हरितगृह प्रभाव: जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड आदि वायुओं द्वारा पृथ्वी के वातावरण में ऊष्मा को रोकने की प्रक्रिया होती है, जिससे वैश्विक तापमान बढ़ता है।

7. ऊष्मीय समता और ऊष्मीयतान्त्रिकी का शून्य नियम:

• ऊष्मीय समता: दो वस्तुओं या प्रणालियों के बीच ऊष्मा के कोई नेट विनिमय नहीं होता है, तबकि वे संपर्क में होते हैं।
• ऊष्मीयतान्त्रिकी का शून्य नियम: यदि दो वस्तुएं तीसरी वस्तु के साथ ऊष्मीय समता में होती हैं, तो वे एक दूसरे के साथ ऊष्मीय समता में होती हैं।
• तापमान को एक समता गुण के रूप में: तापमान पदार्थ की प्रवृत्ति को बताने वाला एक माप है, जिसमें वह अपने आप को अपने आसपासी पर्यावरण के साथ ऊष्मा विनिमय करने की प्रवृत्ति की माप होती है।

8. अनुप्रयोग:

• तापीय गुण विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण हैं:
  • इंजीनियरिंग: प्रभावी हीट एक्सचेंजर और तापीय इंसुलेशन सिस्टम के डिजाइन करना।
  • रसायनशास्त्र: रासायनिक प्रक्रियाओं में चरण बदलाव को समझना और नियंत्रित करना।
  • जीवविज्ञान: जीववैज्ञानिक प्रक्रियाओं और जीवजंतुओं पर तापमान के प्रभाव का विश्लेषण करना।
  • चिकित्सा: चिकित्सा निदान और उपचार के लिए शरीर के तापमान को मापन और नियंत्रित करना।

संदर्भ: एनसीईआरटी पुस्तकें

1. भौतिकी भाग-1, ग्यारहवीं कक्षा: अध्याय 12 (हीट), 14 (गैसों की गतिविज्ञान सिद्धांत)
2. भौतिकी भाग-2, बारहवीं कक्षा: अध्याय 11 (पदार्थों की ऊष्मीय गुण)