तस्वीर से हर कोई परिचित है: आग पर चूल्हे पर पानी का बर्तन होता है। ठंड से पानी धीरे-धीरे गर्म हो जाता है, इसलिए इसकी सतह पर पहले बुलबुले दिखाई देते हैं, और जल्द ही यह सब आनंद से उबल रहा है। पानी के वाष्पीकरण की गर्मी क्या है? हम में से कुछ लोग स्कूली पाठ्यक्रम से याद करते हैं कि प्राकृतिक वायुमंडलीय दबाव पर पानी का तापमान 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं हो सकता है। और जिन्हें याद नहीं है या विश्वास नहीं है, वे उपयुक्त थर्मामीटर का उपयोग कर सकते हैं और सुरक्षा उपायों का पालन करते हुए सुनिश्चित कर सकते हैं।
लेकिन ऐसा कैसे हो सकता है? आखिरकार, आग अभी भी पैन के नीचे जल रही है, यह अपनी ऊर्जा तरल को छोड़ देती है, और अगर यह पानी गर्म नहीं करती है तो यह कहां जाती है? उत्तर: पानी को भाप में बदलने के लिए ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
ऊर्जा कहाँ जाती है
सामान्य जीवन में, हम अपने आस-पास के पदार्थ की तीन अवस्थाओं के आदी होते हैं: ठोस, तरल और गैस। ठोस अवस्था में, अणु क्रिस्टल जालक में दृढ़ता से स्थिर होते हैं। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि उनकी पूर्ण गतिहीनता, किसी भी तापमान पर, जब तक कि यह -273 डिग्री सेल्सियस (यह पूर्ण शून्य है) से कम से कम एक डिग्री अधिक है, अणु कंपन करते हैं। इसके अलावा, कंपन का आयाम तापमान पर निर्भर करता है। गर्म करने पर ऊर्जा का स्थानान्तरण होता हैकिसी पदार्थ के कण, और ये अराजक गतियाँ अधिक तीव्र हो जाती हैं, और फिर एक निश्चित क्षण में इस तरह के बल पर पहुँच जाती हैं कि अणु जाली के घोंसलों को छोड़ देते हैं - पदार्थ एक तरल बन जाता है।
तरल अवस्था में अणु आकर्षण बल द्वारा एक-दूसरे से निकटता से जुड़े होते हैं, हालांकि वे अंतरिक्ष में एक निश्चित बिंदु पर स्थिर नहीं होते हैं। पदार्थ द्वारा गर्मी के और संचय के साथ, अणुओं के एक हिस्से के अराजक कंपन इतने अधिक हो जाते हैं कि अणुओं का एक दूसरे के प्रति आकर्षण बल दूर हो जाता है, और वे अलग हो जाते हैं। पदार्थ का तापमान बढ़ना बंद हो जाता है, सारी ऊर्जा अब कणों के अगले और अगले बैचों में स्थानांतरित हो जाती है, और इसलिए, कदम से कदम, पैन से सारा पानी भाप के रूप में रसोई में भर जाता है।
प्रत्येक पदार्थ को इस प्रक्रिया को करने के लिए एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पानी के वाष्पीकरण की गर्मी, अन्य तरल पदार्थों की तरह, परिमित है और इसके विशिष्ट मूल्य हैं।
किस इकाई में मापा जाता है
किसी भी ऊर्जा (यहां तक कि गति, यहां तक कि गर्मी) को जूल में मापा जाता है। जूल (जे) का नाम प्रसिद्ध वैज्ञानिक जेम्स जूल के नाम पर रखा गया है। संख्यात्मक रूप से, 1 J की ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है यदि एक निश्चित पिंड को 1 न्यूटन के बल के साथ 1 मीटर की दूरी पर धकेला जाए।
पहले, गर्मी को मापने के लिए, उन्होंने "कैलोरी" जैसी अवधारणा का इस्तेमाल किया। यह माना जाता था कि गर्मी एक ऐसा भौतिक पदार्थ है जो किसी भी शरीर के अंदर या बाहर प्रवाहित हो सकता है। जितना अधिक यह भौतिक शरीर में "रिसाव" करता है, उतना ही गर्म होता है। पुरानी पाठ्यपुस्तकों में, आप अभी भी यह भौतिक मात्रा पा सकते हैं। लेकिन इसे जूल में बदलना मुश्किल नहीं है, यह 4 से गुणा करने के लिए पर्याप्त है,19.
द्रवों को गैसों में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा कहलाती है। लेकिन इसकी गणना कैसे करें? पानी की परखनली को भाप में बदलना एक बात है, और एक बड़े जहाज के भाप इंजन के टैंक को बदलना दूसरी बात है।
इसलिए, उदाहरण के लिए, H2O के लिए, हीट इंजीनियरिंग में वे "पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी" (J / kg - माप की इकाई) की अवधारणा के साथ काम करते हैं।) और यहाँ मुख्य शब्द "विशिष्ट" है। यह 1 किलो तरल पदार्थ को भाप में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा मानी जाती है।
मान लैटिन अक्षर एल द्वारा दर्शाया गया है। मान जूल प्रति 1 किलो में मापा जाता है।
पानी को कितनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है
पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी को निम्नानुसार मापा जाता है: एन की मात्रा को कंटेनर में डाला जाता है, उबाल लाया जाता है। एक लीटर पानी के वाष्पीकरण पर खर्च की गई ऊर्जा का वांछित मूल्य होगा।
पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को नापने से वैज्ञानिक थोड़े हैरान हुए। गैस में बदलने के लिए, पानी को पृथ्वी पर मौजूद सभी तरल पदार्थों की तुलना में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है: अल्कोहल की पूरी श्रृंखला, तरलीकृत गैसें, और पारा और सीसा जैसी धातुओं से भी अधिक।
तो, पानी के वाष्पीकरण की गर्मी 2.26 mJ/kg निकली। तुलना के लिए:
- पारा के लिए - 0.282 एमजे/किग्रा;
- लेड में 0.855 mJ/kg है।
क्या होगा अगर यह दूसरी तरफ है?
क्या होता है यदि आप प्रक्रिया को उलट देते हैं, तरल को संघनित कर देते हैं? कुछ खास नहीं, ऊर्जा के संरक्षण के कानून की पुष्टि होती है: जब एक को संघनित किया जाता हैभाप से एक किलोग्राम तरल के रूप में, उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है जितनी इसे वापस भाप में बदलने में लगती है। इसलिए, "वाष्पीकरण और संक्षेपण की विशिष्ट गर्मी" शब्द अक्सर संदर्भ तालिकाओं में पाया जाता है।
वैसे, वाष्पीकरण के दौरान गर्मी को अवशोषित करने वाले तथ्य को कृत्रिम ठंड बनाने के लिए घरेलू और औद्योगिक उपकरणों में सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।
