Sound, Oscillations, Heat & Thermodynamics-3[ध्वनि, दोलन, ऊष्मा और ऊष्मागतिकी -3]

Heat capacity, Water equivalent and latent heat, Boiling Point, Regelation, Heat transfer, Conductivity, Laws of thermodynamics, Heat engines and heat pumps)[ताप क्षमता, जल के समतुल्य और अव्यक्त ऊष्मा, क्वथनांक, विनियमन, ऊष्मा स्थानांतरण, चालकता, ऊष्मागतिकी के नियम, ऊष्मा इंजन और ऊष्मा पम्प)]

Introduction[परिचय]

HEAT CAPACITY[ताप की गुंजाइश]

heat
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  • It has been observed that different bodies, of same mass required different amounts of heat to raise their temperatures to same level. It is an experimental fact that[यह देखा गया है कि एक ही द्रव्यमान के विभिन्न निकायों को अपने तापमान को समान स्तर तक बढ़ाने के लिए विभिन्न मात्रा में गर्मी की आवश्यकता होती है। यह एक प्रायोगिक तथ्य है कि]
  • (a) greater the mass ‘m’ of body, greater heat is required to raise its temperature by same amount, so quantity of heat Q is, Q ∝ m[(ए) शरीर का द्रव्यमान ’m’ से अधिक होता है, उसके तापमान को समान मात्रा में बढ़ाने के लिए अधिक गर्मी की आवश्यकता होती है, इसलिए ऊष्मा Q की मात्रा, Q mass m होती है।]
  • (b) greater heat is required to raise the temperature higher, Q ∝ T[(b) तापक्रम को ऊँचा उठाने के लिए अधिक ऊष्मा की आवश्यकता होती है, Q is T]
  • Here T is the rise in temperature.[यहाँ T तापमान में वृद्धि है।]
  • Combining the two factors together,[दोनों कारकों को एक साथ मिलाकर,]
  • Q ∝ m T
  • Or, Q = cm T
  • Here c is called the “specific heat” or “specific heat capacity” of the body. It depends only on the nature of the material. [यहाँ c को “विशिष्ट ताप” या “विशिष्ट ताप क्षमता” कहा जाता है। यह केवल सामग्री की प्रकृति पर निर्भर करता है।]
  • Specific heat capacity of a material is defined as the amount of heat required to raise the temperature of a unit mass of material through 1°C.[एक सामग्री की विशिष्ट ताप क्षमता को 1 ° C के माध्यम से एक इकाई द्रव्यमान के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है।]




  • Actually ‘c’ is the mean specific heat capacity over a temperature range ?T, since we know that the quantity of heat required to raise the temperature of material through a small interval varies with the location of the interval in the temperature scale. If ‘?Q’ is the small amount of heat required to increase the temperature by a small amount of temperature ‘?T’, the true specific heat capacity is defined as,[वास्तव में a c ’एक तापमान सीमा से अधिक विशिष्ट ताप क्षमता है? टी, क्योंकि हम जानते हैं कि एक छोटे अंतराल के माध्यम से सामग्री के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा तापमान पैमाने में अंतराल के स्थान के साथ बदलती है। यदि If? Q ‘थोड़ी मात्रा में तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की थोड़ी मात्रा है, तो’ t ‘, सही विशिष्ट ऊष्मा क्षमता को परिभाषित करता है,]
  • c = 1/m (dQ/dT)
  • To calculate ‘Q’ we shall have to perform integration.[‘Q’ की गणना करने के लिए हमें एकीकरण करना होगा।]
  • Q = ∫ dQ = m  ∫ c dT
  • ‘c’ being a function of ‘T’.[‘C ” T ‘का कार्य है।]
  • Dimension of C[C का आयाम]
  • c = (energy) / (mass) (temperature)   = [M0L2T-2K-1]
  • Units of specific heat:-[विशिष्ट ऊष्मा की इकाइयाँ: -]
  • kcal kg-1K-1 or J kg-1K-1

Molar Specific Heat Capacity[मोलर विशिष्ट गर्मी क्षमता]

  • Molar specific heat capacity of a substance is defined as the amount of heat required to raise the temperature of one gram molecule of the substance through one degree centigrade. It is denoted by C.[किसी पदार्थ की मोलर विशिष्ट ताप क्षमता को एक डिग्री सेंटीग्रेड के माध्यम से पदार्थ के एक ग्राम अणु के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसे C से दर्शाया जाता है।]




  • One mole of a substance contains M gram of substance where M is the molecular weight of the substance.[पदार्थ के एक मोल में पदार्थ का M ग्राम होता है जहां M पदार्थ का आणविक भार होता है।]
  • So, C = Mc
  • If n is the number of moles of a substance, then,[यदि n किसी पदार्थ के मोल्स की संख्या है, तो]
  • n = m/M
  • So, m = nM
  • Substituting for m in equation c = 1/m (dQ/dT), we get,[M में समीकरण c = 1 / m (dQ / dT) के लिए प्रतिस्थापन, हम प्राप्त करते हैं,]
  • c = 1/nM (dQ/dT)
  • Or, Mc = 1/n (dQ/dT)
  • Thus, C = Mc
  •                 = 1/n (dQ/dT)
  • Specific heat of water is taken to be 1. This is because of the reason that we defined unit of heat (calorie) by making use of water. [पानी की विशिष्ट ऊष्मा को लिया जाता है 1. इसका कारण यह है कि हमने पानी का उपयोग करके ऊष्मा (कैलोरी) की इकाई को परिभाषित किया है।]

Heat Capacity or Thermal capacity[ताप क्षमता या तापीय क्षमता]

  • It is defined as the amount of heat required to raise the temperature of body through 1ºC.[इसे 1 .C के माध्यम से शरीर के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है।]
  • Q = mcΔT
  • If ΔT = 1ºC, Q = heat capacity = mc
  • Thus, heat capacity of a body is equal to the product of mass and its specific heat capacity.[इस प्रकार, किसी पिंड की ऊष्मा क्षमता द्रव्यमान के उत्पाद और उसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता के बराबर होती है।]
  • Unit:- kcal K-1 or JK-1

Water Equivalent[पानी बराबर]

  • Consider a body of mass ‘m’ g and water of mass ‘w’ g. Supply same quantity ‘Q’ to both of them. If both of them register same rise of temperature (θ), ‘w’ is said to be the water equivalent of the body.[द्रव्यमान g m ‘g और जन ‘w’ g के पानी पर विचार करें। दोनों को समान मात्रा में ‘क्यू’ की आपूर्ति करें। यदि वे दोनों तापमान के समान वृद्धि (same) को पंजीकृत करते हैं, तो is w ’को शरीर के पानी के बराबर कहा जाता है।]
  • Water equivalent of a body is defined as the mass of water which gets heated through certain range of temperature by the amount of heat required to raise the temperature of body through same range of temperature.[एक शरीर के बराबर पानी को पानी के द्रव्यमान के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो तापमान की एक ही सीमा के माध्यम से शरीर के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा से तापमान की निश्चित सीमा तक गर्म हो जाता है।]
  • For the body, Q = mcθ
  • For water, Q = w×1×θ
  •                        = wθ
  • So, wθ = mcθ
  • Or, w = mc
  • Water equivalent of a body is equal to the product of its mass and its specific heat.[किसी पिंड के बराबर पानी उसके द्रव्यमान और उसकी विशिष्ट ऊष्मा के उत्पाद के बराबर होता है।]
  • Dimension[आयाम]:- [M1L0T0]
  • Units[इकाइयों]:- kg

Latent Heat[अव्यक्त गर्मी]

  • When the state of matter changes, the heat absorbed or evolved is given by: Q = mL. Here L is called the latent heat. The magnitude of latent heat depends upon the mass of the substance.[जब पदार्थ की स्थिति बदलती है, तो अवशोषित या विकसित की गई गर्मी द्वारा दिया जाता है: क्यू = एमएल। यहाँ L को अव्यक्त ऊष्मा कहा जाता है। अव्यक्त ऊष्मा का परिमाण पदार्थ के द्रव्यमान पर निर्भर करता है।]
  • Dimension of latent heat:- [M1L2T-2][अव्यक्त ताप का आयाम: – [M1L2T-2]]
  • Units of latent heat:- kcal or Joule [अव्यक्त ताप की इकाइयाँ: – kcal या जूल]

Specific Latent Heat[विशिष्ट अव्यक्त ताप]

  • Corresponding to the two stages of conversion (fusion and vaporization), we have two categories of specific latent heat.[रूपांतरण (संलयन और वाष्पीकरण) के दो चरणों के अनुरूप, हमारे पास विशिष्ट अव्यक्त ताप की दो श्रेणियां हैं।]
  • (a) Specific latent heat of fusion (Lf):- Specific latent heat of fusion of a substance is defined as the amount of heat required to convert 1 gram of substance from solid to liquid state, at the melting point, without any change of temperature.[(ए) संलयन की विशिष्ट अव्यक्त ऊष्मा (Lf): – किसी पदार्थ के संलयन के विशिष्ट अव्यक्त ऊष्मा को पिघलने बिंदु पर ठोस से तरल अवस्था में 1 ग्राम पदार्थ को परिवर्तित करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है, बिना किसी परिवर्तन के। तापमान।]
  • (b) Specific latent heat of vaporization (Lv):- Specific latent heat of vaporization of a substance is defined as the amount of heat required to convert 1 gram of liquid into its vapors at its boiling point without any rise of temperature.[(b) वाष्पीकरण की विशिष्ट अव्यक्त ऊष्मा (Lv): – किसी पदार्थ के वाष्पीकरण की विशिष्ट अव्यक्त ऊष्मा को उसके उबलते बिंदु पर तापमान में बिना किसी वृद्धि के 1 ग्राम तरल को अपने वाष्प में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है।]
  • Dimensional formula:- M0L2T-2[आयामी सूत्र: – M0L2T-2]
  • Unit:- kg cal kg-1  or J kg-1[यूनिट: – किलो कैल किलो -1 या जे किलो -1]