ईथर के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा बराबर होती है। संलयन की विशिष्ट ऊष्मा

हमने देखा कि एक बर्तन में बर्फ और पानी लाया गया गर्म कमरा, तब तक गर्म नहीं होता जब तक सारी बर्फ पिघल न जाए। इस स्थिति में बर्फ से समान तापमान पर पानी प्राप्त होता है। इस समय, बर्फ-पानी के मिश्रण में गर्मी प्रवाहित होती है और परिणामस्वरूप, इस मिश्रण की आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है। इससे हमें यह निष्कर्ष निकालना चाहिए कि पानी की आंतरिक ऊर्जा उसी तापमान पर बर्फ की आंतरिक ऊर्जा से अधिक है। चूँकि अणुओं, पानी और बर्फ की गतिज ऊर्जा समान होती है, पिघलने के दौरान आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि अणुओं की संभावित ऊर्जा में वृद्धि होती है।

अनुभव से पता चलता है कि उपरोक्त सभी क्रिस्टल के लिए सत्य है। क्रिस्टल को पिघलाते समय, सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा को लगातार बढ़ाना आवश्यक होता है, जबकि क्रिस्टल और पिघल का तापमान अपरिवर्तित रहता है। आमतौर पर, आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि तब होती है जब एक निश्चित मात्रा में गर्मी क्रिस्टल में स्थानांतरित हो जाती है। वही लक्ष्य कार्य करके, उदाहरण के लिए घर्षण द्वारा, प्राप्त किया जा सकता है। इसलिए, पिघले हुए पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा हमेशा एक ही तापमान पर क्रिस्टल के समान द्रव्यमान की आंतरिक ऊर्जा से अधिक होती है। इसका मतलब यह है कि कणों की क्रमबद्ध व्यवस्था (क्रिस्टलीय अवस्था में) अव्यवस्थित व्यवस्था (पिघल में) की तुलना में कम ऊर्जा से मेल खाती है।

किसी क्रिस्टल के एक इकाई द्रव्यमान को उसी तापमान के पिघलने में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा को क्रिस्टल के पिघलने की विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है। इसे जूल प्रति किलोग्राम में व्यक्त किया जाता है।

जब कोई पदार्थ जम जाता है, तो संलयन की गर्मी निकलती है और आसपास के पिंडों में स्थानांतरित हो जाती है।

दुर्दम्य पिंडों (उच्च गलनांक वाले पिंड) के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा का निर्धारण करना कोई आसान काम नहीं है। बर्फ जैसे कम पिघलने वाले क्रिस्टल के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा को कैलोरीमीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। कैलोरीमीटर में एक निश्चित तापमान पर एक निश्चित मात्रा में पानी डालकर उसमें फेंकना ज्ञात द्रव्यमानबर्फ जो पहले से ही पिघलना शुरू हो गई है, यानी, उसका तापमान है, तब तक प्रतीक्षा करें जब तक कि सारी बर्फ पिघल न जाए और कैलोरीमीटर में पानी का तापमान स्थिर मान न ले ले। ऊर्जा संरक्षण के नियम का उपयोग करते हुए, हम एक ताप संतुलन समीकरण (§ 209) तैयार करेंगे, जो हमें बर्फ के पिघलने की विशिष्ट ऊष्मा निर्धारित करने की अनुमति देता है।

मान लीजिए पानी का द्रव्यमान (कैलोरीमीटर के पानी के बराबर सहित) बर्फ के द्रव्यमान के बराबर है -, पानी की विशिष्ट ताप क्षमता -, पानी का प्रारंभिक तापमान -, अंतिम तापमान -, बर्फ के पिघलने की विशिष्ट ऊष्मा - . ऊष्मा संतुलन समीकरण का रूप है

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तालिका में तालिका 16 कुछ पदार्थों के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा को दर्शाती है। बर्फ के पिघलने की उच्च ऊष्मा उल्लेखनीय है। यह परिस्थिति बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह प्रकृति में बर्फ के पिघलने को धीमा कर देती है। यदि संलयन की विशिष्ट ऊष्मा बहुत कम होती, तो वसंत बाढ़ कई गुना अधिक मजबूत होती। संलयन की विशिष्ट ऊष्मा को जानकर हम गणना कर सकते हैं कि किसी पिंड को पिघलाने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है। यदि शरीर पहले से ही पिघलने बिंदु तक गर्म है, तो गर्मी को केवल पिघलाने के लिए ही खर्च किया जाना चाहिए। यदि इसका तापमान पिघलने बिंदु से नीचे है, तो आपको अभी भी गर्म करने पर गर्मी खर्च करने की आवश्यकता है।

तालिका 16.

ग्राफ़ (चित्र 198) बहुत स्पष्ट रूप से दिखाता है कि जब नेफ़थलीन पिघलता है, तो इसका तापमान नहीं बदलता है। और इसके पूरी तरह से पिघलने के बाद ही परिणामी तरल का तापमान बढ़ना शुरू होता है।लेकिन पिघलने की प्रक्रिया के दौरान भी, नेफ़थलीन हीटर में जलाए गए ईंधन से ऊर्जा प्राप्त करता है। और ऊर्जा संरक्षण के नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि यह लुप्त नहीं हो सकती। पिघलने की प्रक्रिया के दौरान ईंधन ऊर्जा किस पर खर्च होती है?

इस प्रश्न का उत्तर दिया जा सकता है यदि हम याद रखें कि पिघलने के दौरान क्रिस्टल नष्ट हो जाता है। यहीं पर ऊर्जा खर्च होती है.

नतीजतन, क्रिस्टलीय शरीर को जो ऊर्जा प्राप्त होती है चूँकि यह पहले से ही गर्म है गलनांक, तरल अवस्था में संक्रमण के दौरान इसकी आंतरिक ऊर्जा को बदलने पर खर्च किया जाता है।

किसी ठोस को गलनांक पर परिवर्तित करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा क्रिस्टलीय पदार्थ 1 किलोग्राम द्रव्य के द्रव्यमान को संलयन की विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है।

विशिष्ट ऊष्मा पिघलने को J/kg में मापा जाता हैऔर अक्षर λ द्वारा निरूपित किया जाता है।

संलयन की विशिष्ट ऊष्मा प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित की जाती है। इस प्रकार, प्रयोगात्मक रूप से यह स्थापित किया गया कि बर्फ के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा 3.4 · 10 5 J/kg है। इसका मतलब यह है कि 0°C पर लिए गए 1 किलो वजन वाले बर्फ के टुकड़े को उसी तापमान के पानी में बदलने के लिए 3.4 · 10 5 J की आवश्यकता होती है।

इसलिए, पिघलने के तापमान पर, 1 किलो वजन वाले पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा तरल अवस्था अधिक आंतरिकसंलयन की विशिष्ट ऊष्मा के लिए ठोस अवस्था में किसी पदार्थ के समान द्रव्यमान की ऊर्जा।

उदाहरण के लिए, 0°C के तापमान पर 1 किलो वजन वाले पानी की आंतरिक ऊर्जा 3.4 · 10 5 J है बर्फ की अधिक आंतरिक ऊर्जाएक ही तापमान पर 1 किलो वजन।

उदाहरण। छाल तैयार करने के लिए पर्यटक ने एक बर्तन में 0°C तापमान पर 2 किलो बर्फ रखी। कितनी गर्मी इसे चालू करना आवश्यक है 100°C पर उबलते पानी में बर्फ डालें?

यदि एक पर्यटक बर्फ के बजाय 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर बर्फ के छेद से 2 किलो पानी ले तो कितनी गर्मी की आवश्यकता होगी?

यदि बर्फ के स्थान पर 0°C पर 2 किलो पानी लिया जाए तो उसे 0 से 100°C तक गर्म करने के लिए ही उतनी ऊष्मा की आवश्यकता होगी, अर्थात् Q2 = 8.4 10 5 J.

प्रशन। 1. हम यह कैसे समझा सकते हैं कि किसी क्रिस्टलीय पिंड के पिघलने की पूरी प्रक्रिया के दौरान उसका तापमान नहीं बदलता है? 2. किसी क्रिस्टलीय पिंड को पिघलाने पर हीटर में जलाए गए ईंधन की ऊर्जा कितनी खर्च होती है? 3. संलयन की विशिष्ट ऊष्मा क्या है? 4. संलयन की विशिष्ट ऊष्मा को किन इकाइयों में व्यक्त किया जाता है?

व्यायाम.चित्र 199 एक ही द्रव्यमान के दो पिंडों के लिए समय बनाम तापमान परिवर्तन का ग्राफ़ दिखाता है। किस ठोस का गलनांक अधिक होता है? कौन सा संलयन की उच्च ऊष्मा? क्या पिंडों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमताएँ समान हैं?

वह पदार्थ किसी एक अवस्था में हो सकता है - गैसीय, तरल, ठोस। और यह एक से दूसरे में जा सकता है. सबसे सरल उदाहरण यह है कि बर्फ का एक टुकड़ा पिघलता है, तरल में बदल जाता है और फिर भाप में बदल जाता है। भाप में बदलने की इस पूरी प्रक्रिया में पिघलने की अवस्था और इसका एक पैरामीटर संलयन की विशिष्ट ऊष्मा होती है।

यदि हम याद रखें कि पिघलना कैसे होता है, तो हम कई चरणों में अंतर कर सकते हैं। आइए उदाहरण के तौर पर इसका उदाहरण लें। पहले चरण में, सीसे को गर्म किया जाता है, तापमान 327 (पिघलने बिंदु) तक बढ़ जाता है। पिघलना शुरू होने के बाद, कब काकुछ नहीं होता है।

सीसे को आपूर्ति की गई गर्मी के बावजूद उसका तापमान स्थिर रहता है और पूरी प्रक्रिया पूरी होने तक इसी तरह बना रहता है। और इसके बाद ही, निरंतर ताप के साथ, तापमान फिर से बढ़ना शुरू हो जाता है। देखे गए चित्र से कुछ निष्कर्ष निकलते हैं। यू ठोससभी अणु अंदर हैं एक निश्चित क्रम मेंऔर पड़ोसी अणुओं से मजबूती से बंधे होते हैं।

उन्हें स्वतंत्र रूप से किसी अन्य स्थान पर जाने के लिए, पड़ोसी अणुओं के साथ बंधन को तोड़ना होगा, जो पिघलने की प्रक्रिया के दौरान होता है। ऐसा करने के लिए, शरीर को एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा स्थानांतरित करनी होगी, जिसे संलयन की ऊष्मा कहा जाता है। प्रत्येक पदार्थ के लिए आपको आवश्यकता होगी अलग-अलग मात्रागर्मी। इसका कारण पदार्थ की संलयन की विशिष्ट ऊष्मा जैसे गुण के कारण होता है, जिसे एक किलोग्राम पदार्थ को पिघलाने पर खर्च होने वाली ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है। माप की इकाई जूल/किलोग्राम है।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, यह मान प्रत्येक सामग्री के लिए अलग है। सीसे का पिघलना बर्फ के लिए समान मूल्य से भिन्न होता है। और यहाँ एक बहुत ही दिलचस्प क्षण आता है। स्टील के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा औसत 85 kJ/kg है, और पानी (बर्फ) के लिए समान पैरामीटर औसत 335 kJ/kg है। बर्फ से उच्च मूल्यइस पैरामीटर को प्रकृति का एक महान उपहार माना जा सकता है।

आख़िरकार, इसके लिए धन्यवाद, सभी बर्फ और बर्फ तुरंत नहीं पिघलते हैं, लेकिन सब कुछ होता है लंबे समय तक. अन्यथा, बर्फ बहुत तेजी से पिघल जाती, और बाढ़ अधिक प्रचुर और विनाशकारी होती। इसके अलावा, ऐसे अद्वितीय गुणजल ग्रह की जलवायु को स्थिर करने में मदद करता है।

व्यक्तिगत सामग्रियों के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा पर डेटा वाली तालिकाएँ हैं। इस मान को जानने के बाद, यह गणना की जाती है कि सामग्री को पिघलाने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता है और यह निर्धारित किया जाता है कि पिघलने के लिए कितने ईंधन की आवश्यकता है। यदि किसी वस्तु को गलनांक तक गर्म किया जाता है, तो केवल पिघलने के लिए ऊष्मा की आवश्यकता होती है, और यदि उसका तापमान गलनांक से नीचे है, तो पदार्थ को गर्म करने के लिए ऊष्मा की आवश्यकता होती है

उद्योग में उत्पादन लागत की गणना के लिए ऐसी गणनाएँ अत्यंत उपयोगी होती हैं।

वैसे, जब पिघला हुआ पदार्थ ठंडा होता है, तो पिघलने की विपरीत प्रक्रिया होती है - क्रिस्टलीकरण। इस मामले में, जब पदार्थ ठंडा होता है, तो अणुओं के बीच टूटे हुए बंधन बहाल हो जाते हैं और गर्मी निकलती है।

किसी पदार्थ के पिघलने की प्रक्रिया और इस प्रक्रिया के दौरान होने वाली घटनाओं को ध्यान में रखते हुए, संलयन की विशिष्ट ऊष्मा जैसी अवधारणा को परिभाषित किया गया था। इस सूचक की तुलना की गई थी विभिन्न पदार्थ, यह निर्धारित किया गया है कि बर्फ में इस पैरामीटर का उच्च मूल्य ग्रह की जलवायु पर कैसे लाभकारी प्रभाव डालता है।

ऊष्मा स्थानांतरण के दौरान कोई पिंड जो ऊर्जा प्राप्त करता है या खोता है उसे ऊष्मा मात्रा कहा जाता है। इसे Q अक्षर से दर्शाया जाता है और जूल (J) में मापा जाता है।

किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा (या ठंडा होने पर उसके द्वारा छोड़ी गई)
यह उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करता है जिससे यह बना है, इस पिंड के द्रव्यमान पर और इसके तापमान में परिवर्तन पर निर्भर करता है।

किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक या ठंडा होने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना करने के लिए, पदार्थ की विशिष्ट ताप क्षमता को पिंड के द्रव्यमान और उसके उच्च और निम्न तापमान के बीच के अंतर से गुणा किया जाना चाहिए।

जहाँ c विशिष्ट ऊष्मा क्षमता है इस पदार्थ का, m इसका द्रव्यमान है, t 1 शरीर का प्रारंभिक तापमान है, t 2 इसका अंतिम तापमान है।

एक भौतिक मात्रा जो दर्शाती है कि 1 किलो वजन वाले किसी पदार्थ के शरीर के तापमान को 1 डिग्री सेल्सियस तक बदलने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता होती है, विशिष्ट गर्मी क्षमता कहलाती है। इसे J/(kg·ºС) में मापा जाता है।

एक नियम के रूप में, धातुओं की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कम होती है, इसलिए वे जल्दी गर्म हो जाती हैं और उतनी ही जल्दी ठंडी भी हो जाती हैं।

किसी पदार्थ का ठोस से तरल अवस्था में परिवर्तन पिघलना कहलाता है। वह तापमान जिस पर कोई पदार्थ पिघलता है उसे पदार्थ का गलनांक कहा जाता है। किसी पदार्थ का तरल से ठोस अवस्था में संक्रमण जमना या क्रिस्टलीकरण कहलाता है। वह तापमान जिस पर कोई पदार्थ कठोर (क्रिस्टलीकृत) हो जाता है, जमना या क्रिस्टलीकरण तापमान कहलाता है। पदार्थ उसी तापमान पर जमते हैं जिस तापमान पर वे पिघलते हैं। पिघलने और क्रिस्टलीकरण तापमान पर निर्भर करते हैं वायु - दाब: दबाव जितना अधिक होगा, गलनांक उतना ही अधिक होगा। इसलिए, तालिका में सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर गलनांक मान प्रस्तुत किए जाते हैं।

एक भौतिक मात्रा जो दर्शाती है कि कितनी ऊष्मा की आपूर्ति की जानी चाहिए क्रिस्टलीय शरीरजिसका वजन 1 किलोग्राम हो, जिससे कि पिघलने के तापमान पर यह पूरी तरह से तरल अवस्था में परिवर्तित हो जाए, इसे संलयन की विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है। इसे अक्षर λ द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है और J/kg में मापा जाता है।

द्रव्यमान m के किसी पदार्थ को पिघलाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा, पिघलने के तापमान पर ली गई, सूत्र द्वारा गणना की जाती है: Q=λ·m।

इन प्रक्रियाओं में ऊष्मा की मात्रा की गणना करने के लिए विशिष्ट मान तालिकाओं में दिए गए हैं।

आणविक अंतःक्रिया.

एक गर्म बर्तन में, बर्फ और पानी दोनों एक साथ मौजूद होते हैं - एक ही पदार्थ के एकत्रीकरण की दो अवस्थाएँ, जब तक कि सारी बर्फ पिघल न जाए। इसके बाद, परिणामी पानी को गर्म किया जाता है। चूँकि पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बर्फ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता से अधिक होती है, पानी अधिक धीरे-धीरे गर्म होता है और रेखा के झुकाव का कोण छोटा होता है।