Hometaகுறிப்பிட்ட வெப்பத்தை எவ்வாறு கணக்கிடுவது

குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை எவ்வாறு கணக்கிடுவது

குறிப்பிட்ட வெப்பம் (C e ) என்பது ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை ஒரு யூனிட்டால் உயர்த்துவதற்காக ஒரு யூனிட் வெகுஜனத்திற்குப் பயன்படுத்தப்பட வேண்டிய வெப்பத்தின் அளவு . இது பொருளின் தீவிர வெப்பப் பண்பு, அதாவது, இது பொருளின் அளவு அல்லது அதன் அளவைப் பொறுத்தது அல்ல, ஆனால் அதன் கலவையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது. இந்த அர்த்தத்தில், இது ஒவ்வொரு பொருளின் சாத்தியமான பயன்பாடுகளையும் தீர்மானிக்க மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஒரு சிறப்பியல்பு பண்பு ஆகும், மேலும் இது வெவ்வேறு வெப்பநிலையில் இருக்கும் உடல்கள் அல்லது ஊடகங்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது பொருட்களின் வெப்ப நடத்தையின் ஒரு பகுதியை தீர்மானிக்க உதவுகிறது.

ஒரு குறிப்பிட்ட கண்ணோட்டத்தில், குறிப்பிட்ட வெப்பமானது வெப்பத் திறனின் (C) தீவிர பதிப்பிற்கு ஒத்திருக்கிறது என்று நாம் கூறலாம், இது ஒரு யூனிட் மூலம் அதன் வெப்பநிலையை அதிகரிக்க ஒரு கணினிக்கு வழங்கப்பட வேண்டிய வெப்பத்தின் அளவு என வரையறுக்கிறது. இது ஒரு அமைப்பின் வெப்பத் திறன் (உடல், ஒரு பொருள், முதலியன) மற்றும் அதன் நிறை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான விகிதாச்சாரத்தின் மாறிலி என்றும் புரிந்து கொள்ளலாம்.

ஒரு பொருளின் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தின் மதிப்பு, வெப்பமாக்கல் (அல்லது குளிரூட்டல்) நிலையான அழுத்தத்தில் அல்லது நிலையான அளவில் மேற்கொள்ளப்படுகிறதா என்பதைப் பொறுத்தது. இது ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் இரண்டு குறிப்பிட்ட வெப்பங்களை உருவாக்குகிறது, அதாவது நிலையான அழுத்தத்தில் குறிப்பிட்ட வெப்பம் (C P ) மற்றும் நிலையான அளவு (C V ) இருப்பினும், வித்தியாசத்தை வாயுக்களில் மட்டுமே காண முடியும், எனவே திரவங்கள் மற்றும் திடப்பொருட்களுக்கு நாம் பொதுவாக உலர்ந்த குறிப்பிட்ட வெப்பத்தைப் பற்றி பேசுகிறோம்.

குறிப்பிட்ட வெப்ப சூத்திரம்

ஒரு உடலின் வெப்பத் திறன் அதன் வெகுஜனத்திற்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும் என்பதை அனுபவத்தில் அறிவோம்

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

நாம் முந்தைய பிரிவில் குறிப்பிட்டுள்ளபடி, குறிப்பிட்ட வெப்பமானது இந்த இரண்டு மாறிகளுக்கு இடையிலான விகிதாசார மாறிலியைக் குறிக்கிறது, எனவே மேலே உள்ள விகிதாசார உறவை பின்வரும் சமன்பாட்டின் வடிவத்தில் எழுதலாம்:

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

குறிப்பிட்ட வெப்பத்திற்கான வெளிப்பாட்டைப் பெற இந்த சமன்பாட்டை நாம் தீர்க்கலாம்:

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

மறுபுறம், வெப்பத் திறன் என்பது வெப்ப (q) க்கு இடையேயான விகிதாச்சாரத்தின் மாறிலி என்பதை நாம் அறிவோம், இது ஒரு அமைப்பின் வெப்பநிலையை ஒரு அளவு ΔT ஆல் அதிகரிக்கத் தேவையானது மற்றும் வெப்பநிலையின் அதிகரிப்பு என்று கூறப்பட்டது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், q = C * ΔT என்பதை நாம் அறிவோம். இந்த சமன்பாட்டை மேலே காட்டப்பட்டுள்ள வெப்ப திறன் சமன்பாட்டுடன் இணைத்து, நாம் பெறுகிறோம்:

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

குறிப்பிட்ட வெப்பத்தைக் கண்டறிய இந்த சமன்பாட்டைத் தீர்த்து, அதற்கான இரண்டாவது சமன்பாட்டைப் பெறுகிறோம்:

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

குறிப்பிட்ட வெப்ப அலகுகள்

குறிப்பிட்ட வெப்பத்திற்காக பெறப்பட்ட கடைசி சமன்பாடு, இந்த மாறியின் அலகுகள் [q][m] -1 [ΔT] -1 , அதாவது நிறை மற்றும் வெப்பநிலை அலகுகளுக்கு மேல் வெப்ப அலகுகள் என்பதைக் காட்டுகிறது. நீங்கள் பணிபுரியும் அலகுகளின் அமைப்பைப் பொறுத்து, இந்த அலகுகள் பின்வருமாறு:

அலகு அமைப்பு குறிப்பிட்ட வெப்ப அலகுகள் சர்வதேச அமைப்பு J.kg -1 .K -1 இது am 2 ⋅K − 1 ⋅s − 2 க்கு சமம் ஏகாதிபத்திய அமைப்பு BTU⋅lb − 1 ⋅°F − 1 கலோரிகள் cal.g -1 .°C -1 இது Cal.kg -1 . ° C -1 க்கு சமம் மற்ற அலகுகள் kJ.kg -1 .K -1

குறிப்பு: இந்த அலகுகளைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​கலோரி மற்றும் கால் ஆகியவற்றை வேறுபடுத்துவது முக்கியம்.முதலாவது சாதாரண கலோரி (சில நேரங்களில் சிறிய கலோரி அல்லது கிராம்-கலோரி என அழைக்கப்படுகிறது), 1 கிராம் நீரின் வெப்பநிலையை உயர்த்துவதற்கு தேவையான வெப்பத்தின் அளவிற்கு ஒத்திருக்கிறது. கால் (பெரிய எழுத்துடன்) என்பது 1,000 கலோரிக்கு சமமான ஒரு அலகு, அல்லது, 1 கிலோகலோரி. வெப்பத்தின் இந்த கடைசி அலகு தினசரி சுகாதார அறிவியலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, குறிப்பாக ஊட்டச்சத்து பகுதியில். இந்த சூழலில், இது உணவில் உள்ள ஆற்றலின் அளவைக் குறிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் யூனிட் பார் எக்ஸலன்ஸ் ஆகும் (உணவின் சூழலில் கலோரிகளைப் பற்றி நாம் பேசும்போது, ​​நாம் எப்போதும் சுண்ணாம்பு அல்ல, கால் என்றுதான் அர்த்தம்).

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீடு சிக்கல்களின் எடுத்துக்காட்டுகள்

ஒரு தூய பொருளுக்கான குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை கணக்கிடும் செயல்முறை மற்றும் குறிப்பிட்ட வெப்பங்களை நாம் அறிந்த தூய பொருட்களின் கலவை ஆகிய இரண்டையும் எடுத்துக்காட்டும் இரண்டு தீர்க்கப்பட்ட சிக்கல்கள் கீழே உள்ளன.

பிரச்சனை 1: ஒரு தூய பொருளின் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை கணக்கிடுதல்

அறிக்கை: தெரியாத வெள்ளி உலோகத்தின் மாதிரியின் கலவையை நீங்கள் தீர்மானிக்க வேண்டும். இது வெள்ளி, அலுமினியம் அல்லது பிளாட்டினமாக இருக்கலாம் என சந்தேகிக்கப்படுகிறது. அது என்ன என்பதைத் தீர்மானிக்க, உலோகத்தின் 10.0-கிராம் மாதிரியை 25.0 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையிலிருந்து சாதாரண கொதிநிலை நீரின் கொதிநிலைக்கு, அதாவது 100.0 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பப்படுத்தத் தேவையான வெப்பத்தின் அளவு அளவிடப்படுகிறது. 41.92 கலோரி வெள்ளி, அலுமினியம் மற்றும் பிளாட்டினத்தின் குறிப்பிட்ட வெப்பங்கள் முறையே 0.234 kJ.kg -1 .K -1 , 0.897 kJ.kg -1 .K -1 மற்றும் 0.129 kJ.kg -1 .K -1 என்பதை அறிந்து, எந்த உலோகத்தை தீர்மானிக்கவும் மாதிரி ஆனது.

தீர்வு

பிரச்சனை என்னவென்றால், பொருள் தயாரிக்கப்படும் பொருளை அடையாளம் காண்பது. குறிப்பிட்ட வெப்பம் ஒரு தீவிரமான சொத்து என்பதால், அது ஒவ்வொரு பொருளின் சிறப்பியல்பு, எனவே அதை அடையாளம் காண, அதன் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை தீர்மானிக்க போதுமானது, பின்னர் சந்தேகத்திற்குரிய உலோகங்களின் அறியப்பட்ட மதிப்புகளுடன் ஒப்பிடவும்.

இந்த வழக்கில் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை தீர்மானிப்பது மூன்று எளிய படிகள் மூலம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது:

படி #1: அறிக்கையிலிருந்து எல்லா தரவையும் பிரித்தெடுத்து, தொடர்புடைய அலகு மாற்றங்களைச் செய்யவும்

எந்தவொரு சிக்கலையும் போலவே, நமக்குத் தேவையான முதல் விஷயம், தேவைப்படும்போது அதைக் கையில் வைத்திருக்க தரவை ஒழுங்கமைக்க வேண்டும். கூடுதலாக, யூனிட் மாற்றங்களை ஆரம்பத்திலிருந்தே மேற்கொள்வது, பின்னர் அதை மறந்துவிடுவதைத் தடுக்கும், மேலும் பின்வரும் படிகளில் கணக்கீடுகளை எளிதாக்கும்.

இந்த வழக்கில், அறிக்கை மாதிரியின் நிறை, வெப்பமூட்டும் செயல்முறைக்குப் பிறகு ஆரம்ப மற்றும் இறுதி வெப்பநிலை மற்றும் மாதிரியை வெப்பப்படுத்த தேவையான வெப்பத்தின் அளவு ஆகியவற்றை வழங்குகிறது. இது மூன்று வேட்பாளர் உலோகங்களின் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தையும் வழங்குகிறது. அலகுகளின் அடிப்படையில், குறிப்பிட்ட வெப்பங்கள் kJ.kg -1 .K .1 இல் இருப்பதை நாம் கவனிக்கலாம் , ஆனால் நிறை , வெப்பநிலை மற்றும் வெப்பம் முறையே g, °C மற்றும் cal இல் உள்ளன. நாம் அலகுகளை மாற்ற வேண்டும், அதனால் அனைத்தும் ஒரே அமைப்பில் இருக்கும். குறிப்பிட்ட வெப்பத்தின் கலவை அலகுகளை மூன்று முறை மாற்றுவதை விட நிறை, வெப்பநிலை மற்றும் வெப்பத்தை தனித்தனியாக மாற்றுவது எளிது, எனவே நாம் பின்பற்றும் பாதை இதுவாக இருக்கும்:

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

படி #2: குறிப்பிட்ட வெப்பத்தைக் கணக்கிட சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தவும்

இப்போது நமக்குத் தேவையான அனைத்து தரவுகளும் உள்ளன, குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை கணக்கிடுவதற்கு பொருத்தமான சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தினால் போதும். எங்களிடம் உள்ள தரவுகளின் அடிப்படையில், மேலே வழங்கப்பட்ட Ce க்கான இரண்டாவது சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்துவோம்.

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

படி #3: பொருளை அடையாளம் காண மாதிரியின் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை அறியப்பட்ட குறிப்பிட்ட வெப்பங்களுடன் ஒப்பிடவும்

எங்கள் மாதிரிக்கு பெறப்பட்ட குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை மூன்று வேட்பாளர் உலோகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​​​அதை மிகவும் ஒத்திருப்பது வெள்ளி என்பதை நாங்கள் கவனிக்கிறோம். இந்த காரணத்திற்காக, வெள்ளி, அலுமினியம் மற்றும் பிளாட்டினம் உலோகங்கள் மட்டுமே வேட்பாளர்களாக இருந்தால், மாதிரி வெள்ளியால் ஆனது என்று முடிவு செய்கிறோம்.

பிரச்சனை 2: தூய பொருட்களின் கலவையின் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை கணக்கிடுதல்

அறிக்கை: 85% செம்பு, 5% துத்தநாகம், 5% தகரம் மற்றும் 5% ஈயம் ஆகியவற்றைக் கொண்ட கலவையின் சராசரி குறிப்பிட்ட வெப்பம் என்னவாக இருக்கும்? ஒவ்வொரு உலோகத்தின் குறிப்பிட்ட வெப்பங்கள், C e, Cu = 385 J.kg -1 .K -1 ; C e, Zn =381 J.kg -1 .K -1 ; C e, Sn = 230 J.kg -1 .K -1 ; C e, Pb = 130 J.kg -1 .K -1 .

தீர்வு

இது சற்று வித்தியாசமான பிரச்சனையாகும், இதற்கு இன்னும் கொஞ்சம் படைப்பாற்றல் தேவைப்படுகிறது. நாம் வெவ்வேறு பொருட்களின் கலவைகளைக் கொண்டிருக்கும் போது, ​​வெப்ப பண்புகள் மற்றும் பிற பண்புகள் குறிப்பிட்ட கலவை சார்ந்து இருக்கும், பொதுவாக, தூய கூறுகளின் பண்புகளிலிருந்து வேறுபட்டதாக இருக்கும்.

குறிப்பிட்ட வெப்பம் ஒரு தீவிரப் பண்பு என்பதால், அது ஒரு சேர்க்கை அளவு அல்ல, அதாவது ஒரு கலவைக்கான மொத்த குறிப்பிட்ட வெப்பத்தைப் பெற குறிப்பிட்ட வெப்பங்களைச் சேர்க்க முடியாது. இருப்பினும், சேர்க்கை என்பது மொத்த வெப்ப திறன் ஆகும், ஏனெனில் இது ஒரு விரிவான சொத்து.

இந்த காரணத்திற்காக, வழங்கப்பட்ட அலாய் விஷயத்தில், கலவையின் மொத்த வெப்பத் திறன் செம்பு, துத்தநாகம், தகரம் மற்றும் ஈயப் பகுதிகளின் வெப்பத் திறன்களின் கூட்டுத்தொகையாக இருக்கும், அதாவது:

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

இருப்பினும், ஒவ்வொரு சந்தர்ப்பத்திலும் வெப்பத் திறன் வெகுஜனத்திற்கும் குறிப்பிட்ட வெப்பத்திற்கும் இடையிலான தயாரிப்புக்கு ஒத்திருக்கிறது, எனவே இந்த சமன்பாட்டை இவ்வாறு மீண்டும் எழுதலாம்:

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

C e al என்பது கலவையின் சராசரி குறிப்பிட்ட வெப்பத்தைக் குறிக்கிறது (மொத்த குறிப்பிட்ட வெப்பம் என்று சொல்வது சரியல்ல என்பதை நினைவில் கொள்ளவும்), அதாவது, நாம் கண்டுபிடிக்க விரும்பும் அறியப்படாதவை. இந்த சொத்து தீவிரமானது என்பதால், அதன் கணக்கீடு நம்மிடம் உள்ள மாதிரியின் அளவைப் பொறுத்து இருக்காது. இதைக் கருத்தில் கொண்டு, எங்களிடம் 100 கிராம் அலாய் இருப்பதாகக் கொள்ளலாம், இதில் ஒவ்வொரு கூறுகளின் வெகுஜனங்களும் அந்தந்த சதவீதங்களுக்கு சமமாக இருக்கும். இதை அனுமானிப்பதன் மூலம், சராசரி குறிப்பிட்ட வெப்பத்தை கணக்கிடுவதற்கு தேவையான அனைத்து தரவையும் பெறுகிறோம்.

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

இப்போது நாம் அறியப்பட்ட மதிப்புகளை மாற்றி கணக்கீட்டை மேற்கொள்கிறோம். எளிமைக்காக, மதிப்புகளை மாற்றும் போது அலகுகள் புறக்கணிக்கப்படும். அனைத்து குறிப்பிட்ட வெப்பங்களும் ஒரே மாதிரியான அலகு அமைப்பில் இருப்பதால் மட்டுமே நாம் இதைச் செய்ய முடியும். நிறைகளை கிலோகிராமாக மாற்ற வேண்டிய அவசியமில்லை, ஏனெனில் எண்களில் உள்ள கிராம் இறுதியில் வகுப்பில் உள்ளவற்றை ரத்து செய்யும்.

குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு குறிப்பிட்ட வெப்ப கணக்கீட்டின் எடுத்துக்காட்டு

குறிப்புகள்

Broncesval SL. (2019, டிசம்பர் 20). B5 | வெண்கல செப்பு அலாய் டின் துத்தநாகம் . வெண்கலம். https://www.broncesval.com/bronce/b5-bronce-aleacion-de-cobre-estanio-zinc/

சாங், ஆர். (2002). இயற்பியல் வேதியியல் ( 1வது பதிப்பு). MCGRAW ஹில் கல்வி.

சாங், ஆர். (2021). வேதியியல் ( 11வது பதிப்பு.). MCGRAW ஹில் கல்வி.

பிராங்கோ ஜி., ஏ. (2011). ஒரு திடமான 3 இன் குறிப்பிட்ட வெப்பத்தின் தீர்மானம் 3 n . கணினியுடன் இயற்பியல். http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

உலோகங்களின் குறிப்பிட்ட வெப்பம் . (2020, அக்டோபர் 29). அறிவியல் https://sciencealpha.com/es/specific-heat-of-metals/