வெப்பம் & வெப்ப அளவீடு
வெப்பம் மற்றும் வெப்ப அளவீடு
வெப்பம் எப்போதும் சூடான பொருளிலிருந்து குளிர்ந்த பொருளுக்கு ஓடும், எப்போதும் மறுதிசையில் அல்ல, இரண்டும் அதே வெப்பநிலையை அடையும் வரை. அதற்கு எவ்வளவு ஆற்றல் தேவை என்பது மூன்று விஷயங்களை சார்ந்தது: நீங்கள் சூடாக்கும் பொருள் எவ்வளவு, அது எதால் ஆனது, மற்றும் நீங்கள் விரும்பும் வெப்பநிலை மாற்றம் எவ்வளவு பெரியது.
சூத்திரம்
Q = m · c · ΔT
- Q — வெப்ப ஆற்றல் (J): ஒரு பொருளிலிருந்து வெப்பமாக உள்ளேயோ வெளியேயோ மாற்றப்படும் ஆற்றல்
- m — நிறை (kg): சூடாக்கப்படும் அல்லது குளிர்விக்கப்படும் பொருள் எவ்வளவு
- c — வெப்பக் கொள்திறன் (J/(kg·K)): அந்த பொருளின் ஒரு கிலோகிராமை ஒரு கெல்வின் உயர்த்தத் தேவையான ஆற்றல்
- ΔT — வெப்பநிலை மாற்றம் (K): இறுதி மற்றும் தொடக்க வெப்பநிலைக்கு இடையேயான வேறுபாடு
தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
2 kg தண்ணீரை 5 கெல்வின் சூடாக்க எவ்வளவு வெப்ப ஆற்றல் தேவை? (தண்ணீரின் வெப்பக் கொள்திறன் ≈ 4000 J/(kg·K))
- m = 2 kg
- c = 4000 J/(kg·K)
- ΔT = 5 K
- Q = m · c · ΔT
- Q = 2 kg × 4000 J/(kg·K) × 5 K
Q = 40,000 J
உங்களைச் சோதியுங்கள்
2 kg-க்கு பதிலாக இப்போது உங்களிடம் 4 kg தண்ணீர் உள்ளது, இன்னும் அதை 5 கெல்வின் உயர்த்த விரும்புகிறீர்கள். எவ்வளவு வெப்ப ஆற்றல் தேவை?
- 40,000 J
- 160,000 J
- சரியான விடை: 80,000 J
சரி! நிறையை இரட்டிப்பாக்குவது தேவையான ஆற்றலை இரட்டிப்பாக்குகிறது: 4 kg × 4000 J/(kg·K) × 5 K = 80,000 J.
2 kg தண்ணீருக்குத் திரும்புங்கள், ஆனால் இப்போது 5-க்கு பதிலாக 10 கெல்வின் அதன் வெப்பநிலையை உயர்த்த விரும்புகிறீர்கள். எவ்வளவு வெப்ப ஆற்றல் தேவை?
- சரியான விடை: 80,000 J
- 40,000 J
- 20,000 J
சரியாக — வெப்பநிலை மாற்றத்தை இரட்டிப்பாக்குவது ஆற்றலை இரட்டிப்பாக்குகிறது: 2 kg × 4000 J/(kg·K) × 10 K = 80,000 J.
இதை எங்கே காண்கிறீர்கள்
அதே மாலையில், கடற்கரை மணல் உங்கள் கால்களை சுடுகிறது, கடல் குளிராகவே இருக்கிறது — ஒரு கிலோகிராம் தண்ணீர், கெல்வினுக்கு சுமார் 4000 ஜூலை விழுங்குகிறது, மணலுக்குத் தேவையானதை விட பல மடங்கு, எனவே கடல் முழு பருவமும் மெதுவாக சூடாகிறது. சூடான சூப்பில் ஒரு உலோக கரண்டி மறு பக்கத்தைக் காட்டுகிறது: குறைந்த வெப்பக் கொள்திறன், வேகமான வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கம்.
பொதுவான தவறுகள்
மிக ஆழமான குழப்பம், வெப்பமும் வெப்பநிலையும் ஒரே விஷயம் என்பது — வெப்பநிலை மூலக்கூறுகள் சராசரியாக எவ்வளவு வேகமாக நகர்கின்றன, வெப்பம் போக்குவரத்தில் உள்ள ஆற்றல், அவற்றுக்கு இடையேயான மாற்று விகிதம் இந்த விதி கூறுவது: Q = m · c · ΔT. பின்னர் விகிதாச்சாரத்தைக் கவனியுங்கள்: நிறையை இரட்டிப்பாக்குவது ஆற்றலை இரட்டிப்பாக்குகிறது (2 kg × 4000 J/(kg·K) × 5 K = 40,000 J, 4 kg இல் 80,000 J ஆகும்), வெப்பநிலை மாற்றத்தை இரட்டிப்பாக்குவதும் அப்படியே. வெவ்வேறு பொருட்கள் உண்மையில் வெவ்வேறு வீதங்களைச் செலுத்துகின்றன.
இது எவ்வாறு இணைகிறது
இலட்சிய வாயு விதி, ஒரு வாயுவின் வெப்பநிலை அதன் அழுத்தத்தை எப்படி அமைக்கிறது என்று சொன்னது; இது வெப்பநிலையை மாற்றுவதற்கான விலைப்பட்டியல் — நிறை, பொருள் மற்றும் மாற்றம், பெருக்கப்பட்டது. அடுத்து வரும் வெப்ப இயந்திரங்கள், அந்த வெப்ப ஓட்டத்தை ஒரு சுழற்சியில் இயக்கி அதிலிருந்து வேலையைப் பிரித்தெடுக்க முயற்சிக்கின்றன, மேலும் அவை எவ்வளவு வெப்பத்தை செலவழிக்க வேண்டியிருந்தது என்பதை ஆழமாகக் கவனிக்கும்.