तातो शरीर गठन गर्ने अणुहरूको आन्तरिक ऊर्जा हो। सम्पर्कमा राख्दा यो तातो शरीरबाट चिसो शरीरमा बग्छ। तापको मात्रा नाप्ने कामलाई क्यालोरीमेट्री भनिन्छ। हाम्रो दैनिक अनुभवबाट, हामीले पत्ता लगायौं कि विभिन्न शरीरहरूलाई उनीहरूको तापक्रममा समान वृद्धिको लागि विभिन्न मात्रामा ताप ऊर्जा चाहिन्छ। शरीरको यो गुण यसको थर्मल वा गर्मी क्षमताको सन्दर्भमा व्यक्त गरिएको छ। शरीरको ताप क्षमता 1°C वा 1K ले तापक्रम बढाउन आवश्यक ताप ऊर्जाको मात्रा हो, र प्रतीक C' द्वारा जनाइएको छ। उदाहरण को लागी, यदि एक शरीर को ताप क्षमता 60 JK -1 छ, यसको मतलब 60 J ताप ऊर्जा आवश्यक छ कि शरीर को तापक्रम 1K वा 1 डिग्री सेल्सियस सम्म बढाउन।
ताप क्षमता C' = तापक्रममा आपूर्ति गरिएको/उदाउने ताप ऊर्जाको मात्रा यदि शरीरमा Q मात्रा तापक्रम प्रदान गर्दा, यसको तापक्रम ∆t बाट बढ्छ भने C' = Q ∕ ∆t |
गर्मी क्षमता को एकाइहरू
ताप क्षमताको SI एकाइ जूल प्रति केल्भिन वा जूल प्रति डिग्री C हो। ताप क्षमताको अन्य सामान्य एकाइहरू cal °C -1 र kcal °C -1 हुन्।
1 kcal °C -1 = 1000 cal °C -1
1 क्यालोरी K -1 = 4.2 J K -1
शरीरको ताप क्षमतालाई एकाइ पिण्डमा व्यक्त गर्दा त्यस शरीरको पदार्थको विशिष्ट ताप क्षमता भनिन्छ। यो प्रतीक c द्वारा जनाइएको छ। विशिष्ट ताप क्षमता पदार्थको विशेषता गुण हो र विभिन्न निकायहरूको लागि फरक छ। कुनै पदार्थको विशिष्ट ताप क्षमतालाई त्यस पदार्थको शरीरको प्रति एकाइ द्रव्यमान ताप क्षमताको रूपमा परिभाषित गरिन्छ।
विशिष्ट ताप क्षमता c = शरीरको ताप क्षमता C' / शरीरको द्रव्यमान m C' = Q ∕ ∆t त्यसैले, \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) वा \(Q = c \times m \times \Delta t\) कुनै पदार्थको विशिष्ट ताप क्षमता भनेको त्यस पदार्थको एकाइ पिण्डको तापक्रम १ °C वा 1 K मार्फत बढाउन आवश्यक ताप ऊर्जाको मात्रा हो। |
शरीरको तापक्रम बढाउनको लागि अवशोषित ताप ऊर्जाको मात्रा तीनवटा कारकहरूमा निर्भर गर्दछ:
विशिष्ट ताप क्षमताको एकाइ
विशिष्ट ताप क्षमताको SI एकाइ जूल प्रति किलोग्राम प्रति केल्भिन (J kg -1 K -1 ) वा जूल प्रति किलोग्राम प्रति डिग्री सेल्सियस (J kg -1 °C -1 ) हो।
विशिष्ट ताप क्षमताका अन्य एकाइहरू cal g -1 °C -1 र kcal kg -1 °C -1 हुन्।
1 क्यालोरी g -1 °C -1 = 4.2 × 10 3 J kg -1 K -1
उदाहरणका लागि, यदि फलामको विशिष्ट ताप क्षमता .48 J∕g °C हो भने, यसको मतलब 1 ग्राम फलामको तापक्रम 1°C ले 0.48 J ले बढाउन आवश्यक ताप ऊर्जा हो।
गर्मी क्षमता | विशिष्ट ताप क्षमता |
यो सम्पूर्ण शरीरको तापक्रम १ डिग्री सेल्सियसले बढाउन आवश्यक ताप ऊर्जाको मात्रा हो। | यो शरीरको एक एकाइ पिण्डको तापक्रम १ डिग्री सेल्सियसले बढाउन आवश्यक ताप ऊर्जाको मात्रा हो। |
यो पदार्थ र शरीर को द्रव्यमान मा निर्भर गर्दछ; जति धेरै द्रव्यमान हुन्छ त्यति नै यसको ताप क्षमता हुन्छ। | यो शरीर को द्रव्यमान मा निर्भर छैन; यो शरीरको पदार्थको विशेषता गुण हो। |
यसको एकाइ JK -1 | यसको एकाइ J Kg-1K -1 |
विभिन्न पदार्थहरूको लागि विशिष्ट ताप क्षमता फरक छ। सामान्यतया, राम्रो कन्डक्टरमा कम विशिष्ट ताप क्षमता हुन्छ जबकि खराब कन्डक्टरमा उच्च विशिष्ट ताप क्षमता हुन्छ। यदि हामीले एउटै बर्नरमा दुई फरक पदार्थको समान पिण्डलाई समान मात्रामा तातो आपूर्ति दिनको लागि तताउँछौं भने, एउटै समय अन्तराल पछि, दुई फरक पदार्थको तापक्रममा वृद्धि फरक हुन्छ भनेर हामीले याद गर्नेछौं। यो तिनीहरूको विभिन्न विशिष्ट ताप क्षमताहरूको कारण हो। कम विशिष्ट ताप क्षमता भएको पदार्थले तापक्रममा द्रुत र उच्च वृद्धि देखाउँदछ त्यसैले यो उच्च विशिष्ट ताप क्षमता भएको पदार्थको तुलनामा तातोको राम्रो चालक हो जसले तापमानमा ढिलो र सानो वृद्धि देखाउँदछ।
पानीको उच्च विशिष्ट ताप क्षमता हुन्छ (=4200 J Kg -1 K -1 )। पदार्थको लागि विशिष्ट ताप क्षमता फरक फरक हुन्छ जस्तै पानीको लागि, विशिष्ट ताप क्षमता 4200 J Kg -1 K -1 , बरफको 2100 J Kg -1 K -1 र स्टीम 460 J Kg -1 K हो। -१ ।
पदार्थ | विशिष्ट ताप क्षमता | |
J Kg -1 K -1 मा | cal g -1 °C -1 मा | |
नेतृत्व | 130 | ०.०३१ |
चाँदी | २३५ | ०.०५५ |
तामा | ३९९ | ०.०९५ |
फलाम | ४८३ | ०.११५ |
एल्युमिनियम | ८८२ | ०.२१ |
केरोसिन तेल | २१०० | ०.५० |
बरफ | २१०० | ०.५० |
समुद्रको पानी | ३९०० | ०.९५ |
पानी | ४१८० | १.० |
तापक्रम र विशिष्ट ताप: तलको ग्राफले एक ग्राम तापको एक क्यालोरीले कति डिग्री सेल्सियस बढाउँछ भनेर देखाउँछ।
प्रश्न 1: 30 डिग्री सेल्सियस मा 50 ग्राम मासको धातुको टुक्रालाई यसको तापक्रम 330 डिग्री सेल्सियसमा बढाउन 2400 J तातो ऊर्जा चाहिन्छ। धातु को विशिष्ट ताप क्षमता गणना।
समाधान: दिइएको, m = 50 g, गर्मी ऊर्जा = 2400 J, तापक्रममा वृद्धि = 330 − 30 = 300 °C = 300 K।
विशिष्ट ताप क्षमता \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g -1 K -1
प्रश्न 2: 40 डिग्री सेल्सियस तापक्रममा 0.84 J g -1 K -1 को विशिष्ट ताप क्षमताको तरल A को कति द्रव्यमानलाई 2.1 J g -1 K -1 विशिष्ट ताप क्षमताको तरल B को 100 ग्रामसँग मिसाउनु पर्छ। 20 डिग्री सेल्सियस ताकि मिश्रणको अन्तिम तापमान 32 डिग्री सेल्सियस हुन्छ?
समाधान: तरल A = 40−32 = 8 °C को तापमानमा गिरावट, तरल B = 32 − 20 = 12 °C को तापक्रममा वृद्धि
तातो ऊर्जा m ग्राम तरल A = m × 0.84 × 8 J द्वारा दिइन्छ
100 ग्राम तरल B = 100 × 2.1 × 12 J द्वारा लिइएको ताप ऊर्जा
कुनै गर्मी हानि छैन भनी मान्दै, A द्वारा दिइएको ताप ऊर्जा = B द्वारा लिइएको ताप ऊर्जा
m×0.84×8 = 100×2.1×12 ⇒ m = 375 ग्राम