வெப்பநிலை மற்றும் வெப்பம்

வெப்பநிலை மற்றும் வெப்பம் என்பது வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் இயற்பியலில் அடிப்படைக் கருத்துக்கள். வெப்பநிலை என்பது ஒரு பொருள் அல்லது பொருளின் வெப்பம் அல்லது குளிர்ச்சியின் அளவைக் குறிக்கும் அளவீடு ஆகும், அதே சமயம் வெப்பம் என்பது வெப்பநிலை வேறுபாட்டின் காரணமாக இரண்டு பொருட்களுக்கு இடையில் மாற்றப்படும் ஆற்றலாகும். இந்தக் கட்டுரையில், தெர்மோமீட்டர்கள் மற்றும் வெப்பநிலை அளவீடுகள், குறிப்பிட்ட வெப்பத் திறன் மற்றும் மறைந்த வெப்பம், வெப்பப் பரிமாற்றம் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் விதிகள் உட்பட இந்தக் கருத்துகளை விரிவாக ஆராய்வோம்.

வெப்பமானிகள் மற்றும் வெப்பநிலை அளவுகள்

வெப்பமானி என்பது வெப்பநிலையை அளவிட பயன்படும் ஒரு கருவியாகும். திரவ-இன்-கிளாஸ், பைமெட்டாலிக், தெர்மோகப்பிள் மற்றும் ரெசிஸ்டன்ஸ் தெர்மோமீட்டர்கள் போன்ற பல்வேறு வகையான தெர்மோமீட்டர்கள் உள்ளன. மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் தெர்மோமீட்டர் என்பது கண்ணாடியில் உள்ள திரவ வெப்பமானி ஆகும், இதில் பாதரசம் அல்லது ஆல்கஹால் போன்ற திரவம் மற்றும் ஒரு குறுகிய கண்ணாடி குழாய் ஆகியவை அடங்கும். வெப்பநிலை மாறும்போது, திரவம் விரிவடைகிறது அல்லது சுருங்குகிறது, இதனால் அது குழாயில் உயரும் அல்லது குறையும். குழாயில் குறிக்கப்பட்ட அளவிலிருந்து வெப்பநிலை படிக்கப்படுகிறது.

வெப்பநிலை அளவீடுகள் வெப்பநிலை அளவீடுகளுக்கு எண் மதிப்புகளை ஒதுக்க பயன்படுகிறது. பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் மூன்று வெப்பநிலை அளவுகள் செல்சியஸ், ஃபாரன்ஹீட் மற்றும் கெல்வின் ஆகும். செல்சியஸ் மற்றும் ஃபாரன்ஹீட் ஆகியவை நிலையான வளிமண்டல அழுத்தத்தில் நீரின் உறைபனி மற்றும் கொதிநிலைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, அதே நேரத்தில் கெல்வின் வெப்பநிலையின் முழுமையான பூஜ்ஜிய புள்ளியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. செல்சியஸ் என்பது அறிவியல் பயன்பாடுகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் வெப்பநிலை அளவாகும், அதே சமயம் அமெரிக்காவில் பாரன்ஹீட் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

குறிப்பிட்ட வெப்பத் திறன் மற்றும் மறைந்த வெப்பம்

குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் என்பது ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை ஒரு யூனிட் வெகுஜனத்திற்கு ஒரு டிகிரி செல்சியஸ் அல்லது கெல்வின் மூலம் உயர்த்த தேவைப்படும் வெப்பத்தின் அளவு. வெவ்வேறு பொருட்கள் வெவ்வேறு குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன்களைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது ஒரே வெப்பநிலை மாற்றத்தை அடைய வெவ்வேறு அளவு வெப்பம் தேவைப்படுகிறது. உதாரணமாக, நீர் அதிக குறிப்பிட்ட வெப்பத் திறனைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது வெப்பநிலையில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பு இல்லாமல் அதிக அளவு வெப்பத்தை உறிஞ்சிவிடும்.

மறைந்த வெப்பம் என்பது வெப்பநிலையில் மாற்றம் இல்லாமல் ஒரு பொருளின் கட்டத்தை மாற்ற தேவையான வெப்பத்தின் அளவு. உதாரணமாக, பனி உருகும்போது, அது சுற்றுப்புறத்திலிருந்து வெப்பத்தை உறிஞ்சுகிறது, ஆனால் அனைத்து பனிகளும் உருகும் வரை அதன் வெப்பநிலை மாறாமல் இருக்கும். இதேபோல், நீராவி திரவ நீராக ஒடுங்கும்போது, அது சுற்றுப்புறங்களுக்கு வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது, ஆனால் அனைத்து நீரும் ஒடுக்கப்படும் வரை அதன் வெப்பநிலை மாறாமல் இருக்கும்.

வெப்ப பரிமாற்றம்: கடத்தல், வெப்பச்சலனம் மற்றும் கதிர்வீச்சு

வெப்ப பரிமாற்றம் என்பது வெப்பநிலை வேறுபாட்டின் காரணமாக ஒரு பொருள் அல்லது பொருளில் இருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு வெப்பத்தை நகர்த்துவது. வெப்ப பரிமாற்றத்தின் மூன்று முக்கிய முறைகள் உள்ளன: கடத்தல், வெப்பச்சலனம் மற்றும் கதிர்வீச்சு.

கடத்தல் என்பது மூலக்கூறு மோதல்களால் ஒரு பொருளின் மூலம் வெப்பத்தை மாற்றுவதாகும். திடப்பொருட்களில், அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் அதிர்வுகளால் வெப்பம் மாற்றப்படுகிறது. உலோகங்கள் அவற்றின் லட்டு அமைப்பில் எலக்ட்ரான்களின் இலவச இயக்கம் காரணமாக வெப்பத்தின் நல்ல கடத்திகளாகும். திரவங்கள் மற்றும் வாயுக்களில், மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தால் வெப்பம் மாற்றப்படுகிறது.

வெப்பச்சலனம் என்பது ஒரு திரவம் அல்லது வாயு போன்ற ஒரு திரவத்தின் இயக்கத்தின் மூலம் வெப்பத்தை மாற்றுவதாகும். திரவத்திற்குள் வெப்பநிலை சாய்வு இருக்கும்போது வெப்பச்சலனம் ஏற்படுகிறது, இது ஒரு இடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு வெப்பத்தை சுழற்றவும் மாற்றவும் செய்கிறது. இது ஒரு கெட்டியில் சூடான நீரின் சுழற்சி அல்லது ஒரு அறையில் காற்றின் இயக்கத்திற்கு பொறுப்பான வழிமுறையாகும்.

கதிர்வீச்சு என்பது அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சு போன்ற மின்காந்த அலைகள் மூலம் வெப்பத்தை மாற்றுவதாகும். அனைத்து பொருட்களும் கதிர்வீச்சை வெளியிடுகின்றன, மேலும் வெளிப்படும் கதிர்வீச்சின் அளவு பொருளின் வெப்பநிலைக்கு விகிதாசாரமாகும். இது சூரியனிலிருந்து பூமிக்கு வெப்ப பரிமாற்றத்திற்கு காரணமான பொறிமுறையாகும்.

வெப்ப இயக்கவியலின் விதிகள்

வெப்ப இயக்கவியலின் விதிகள் ஒரு அமைப்பில் ஆற்றல் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை விவரிக்கும் இயற்பியலின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகள் ஆகும். நான்கு சட்டங்கள் உள்ளன, ஆனால் முதல் மூன்று மிகவும் நன்கு அறியப்பட்டவை:

1. ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி என்றும் அறியப்படும் வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி, ஆற்றலை உருவாக்கவோ அல்லது அழிக்கவோ முடியாது, ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மட்டுமே மாற்ற முடியாது என்று கூறுகிறது.

2. வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியானது, ஒரு அமைப்பு மற்றும் அதன் சுற்றுப்புறத்தின் மொத்த என்ட்ரோபி அல்லது சீர்குலைவு எப்போதும் காலப்போக்கில் அதிகரிக்கிறது என்று கூறுகிறது.

3. வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதி, ஒரு அமைப்பு முழுமையான பூஜ்ஜியத்தை நெருங்கும்போது, என்ட்ரோபி நிலையான குறைந்தபட்சத்தை நெருங்குகிறது என்று கூறுகிறது.

இந்தச் சட்டங்கள் மிகவும் திறமையான இயந்திரங்களை வடிவமைப்பதில் இருந்து நட்சத்திரங்கள் எவ்வாறு ஆற்றலை உற்பத்தி செய்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது வரை பல நடைமுறைப் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. பிரபஞ்சம் மீற முடியாத அடிப்படைக் கொள்கைகளால் நிர்வகிக்கப்படுகிறது என்று அவர்கள் பரிந்துரைப்பதால், அவை தத்துவ தாக்கங்களையும் கொண்டுள்ளன.

சுருக்கம்

• வெப்பநிலை வெப்பம் அல்லது குளிர்ச்சியை அளவிடுகிறது, அதே சமயம் வெப்பம் என்பது வெப்பநிலை வேறுபாட்டின் காரணமாக மாற்றப்படும் ஆற்றலாகும்.

• தெர்மோமீட்டர்கள் வெப்பநிலையை அளவிட பயன்படும் கருவிகள், மேலும் கண்ணாடியில் திரவம் மற்றும் பைமெட்டாலிக் உட்பட பல்வேறு வகைகள் உள்ளன.

• வெப்பநிலை அளவீடுகள் வெப்பநிலை அளவீடுகளுக்கு எண் மதிப்புகளை ஒதுக்குகின்றன, மேலும் பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் மூன்று செல்சியஸ், ஃபாரன்ஹீட் மற்றும் கெல்வின் ஆகும்.

• குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் என்பது ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை ஒரு யூனிட் வெகுஜனத்திற்கு ஒரு டிகிரி செல்சியஸ் அல்லது கெல்வின் மூலம் உயர்த்த தேவைப்படும் வெப்பத்தின் அளவு. மறைந்த வெப்பம் என்பது வெப்பநிலையில் மாற்றம் இல்லாமல் ஒரு பொருளின் கட்டத்தை மாற்ற தேவையான வெப்பத்தின் அளவு.

• கடத்தல், வெப்பச்சலனம் மற்றும் கதிர்வீச்சு மூலம் வெப்ப பரிமாற்றம் ஏற்படுகிறது. கடத்தல் என்பது மூலக்கூறு மோதல்களால் ஒரு பொருளின் மூலம் வெப்பத்தை மாற்றுவதாகும், அதே சமயம் வெப்பச்சலனம் என்பது ஒரு திரவத்தின் இயக்கத்தால் வெப்பத்தை மாற்றுவதாகும். கதிர்வீச்சு என்பது அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சு போன்ற மின்காந்த அலைகள் மூலம் வெப்பத்தை மாற்றுவதாகும்.

• ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி என்றும் அறியப்படும் வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி, ஆற்றலை உருவாக்கவோ அல்லது அழிக்கவோ முடியாது, ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மட்டுமே மாற்ற முடியாது என்று கூறுகிறது.