ऊष्मीय ऊर्जा, जिसे भी कहा जाता हैतापया केवलतपिश, एक प्रकार का हैअंदर काकहा जाता है कि किसी वस्तु में उसके घटक कणों की गतिज ऊर्जा के कारण ऊर्जा होती है।
ऊर्जा स्वयं, जबकि गणितीय शब्दों में परिभाषित करना काफी आसान है, भौतिक विज्ञान में अधिक मायावी मात्राओं में से एक है, जो मूल रूप से यह हैहै. ऊर्जा के कई रूप हैं, और इसे सटीक भाषा में फ्रेम करने की तुलना में इसके अंकगणितीय व्यवहार की सीमाओं के संदर्भ में ऊर्जा को परिभाषित करना आसान है।
भिन्नअनुवादकीययाघुमानेवालागतिज ऊर्जा, जो क्रमशः कुछ रैखिक दूरी या एक वृत्त में गति से उत्पन्न होती है (और ये एक साथ हो सकती हैं, जैसे कि एक फेंके जाने पर फ्रिसबी), ऊष्मा ऊर्जा बड़ी संख्या में छोटे कणों की गति से आती है, गति जिसे निश्चित बिंदुओं के आसपास कंपन के रूप में माना जा सकता है अंतरिक्ष।
औसतन, प्रत्येक कण एक विशेष स्थान पर विस्तारित प्रणाली के भीतर पाया जाता है क्योंकि यह घूमता है उस बिंदु के बारे में, भले ही किसी भी समय कण सांख्यिकीय रूप से होने की संभावना नहीं है वहाँ पाया। यह समय के साथ सूर्य के केंद्र के करीब पृथ्वी की औसत स्थिति की तरह है, हालांकि यह व्यवस्था (सौभाग्य से!) कभी नहीं होती है।
जब भी दो सामग्री संपर्क में आती है, जिसमें हवा भी शामिल है,टकरावपरिणाम, और सिस्टम की कुल ऊर्जा में से कुछ - जो, जैसा कि आप देखेंगे, हमेशा स्थिर रहना चाहिए - थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
वस्तु और उसके परिवेश में वृद्धि का अनुभव होता हैतापमान, कौन साथर्मल ऊर्जा और गर्मी हस्तांतरण की मात्रात्मक अभिव्यक्ति manifestation, डिग्री सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस), डिग्री फ़ारेनहाइट (डिग्री फ़ारेनहाइट) या केल्विन (के) में मापा जाता है। जब वस्तुएं गर्मी खो देती हैं, तो वे कम तापमान पर गिर जाती हैं।
बस ऊर्जा क्या है?
ऊर्जा विभिन्न रूपों के साथ-साथ विभिन्न इकाइयों में भी आती है, जिनमें सबसे सामान्य हैजूल (जे), जेम्स प्रेस्कॉट जूल के नाम पर। जूल में ही बल समय दूरी, या न्यूटन-मीटर (N⋅m) की इकाइयाँ होती हैं। अधिक मौलिक रूप से, ऊर्जा की इकाइयाँ kg⋅m. हैं2/एस2.
ऊर्जा से निकटता से जुड़ी एक अवधारणा हैकाम क, जिसमें इकाइयाँ हैंकाऊर्जा लेकिन नहीं माना जाता हैजैसाभौतिकविदों द्वारा ऊर्जा। काम को "किया गया" कहा जा सकता है aप्रणालीइसमें ऊर्जा जोड़कर, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम में भौतिक परिवर्तन होता है (उदाहरण के लिए, यह एक पिस्टन को घुमाता है या चुंबकीय कॉइल को घुमाता है - यानी उपयोगी कार्य करता है)। एक प्रणाली स्पष्ट रूप से परिभाषित सीमाओं के साथ कोई भी भौतिक सेट-अप है, जो पूरी तरह से पृथ्वी भी हो सकती है।
ऊष्मा ऊर्जा (आमतौर पर Q लिखा जाता है) और गतिज ऊर्जा ("सामान्य" रैखिक या घूर्णी प्रकार) के अलावा, अन्य प्रकार की ऊर्जा में शामिल हैंसंभावित ऊर्जा, मेकेनिकल ऊर्जातथाविद्युत ऊर्जा. ऊर्जा का महत्वपूर्ण पहलू यह है कि, यह किसी भी प्रणाली में कैसे दिखाई देता है, यह हमेशा होता हैसंरक्षित.
तापीय ऊर्जा: ऊर्जा का कम से कम उपयोगी रूप
जब पर्यावरण में तापीय ऊर्जा का स्थानांतरण होता है (अर्थात, यह "विघटित" या "खो जाता है"), बेशक कोई भी ऊर्जा वास्तव में किसी भी तरह से नष्ट नहीं हो रही है, क्योंकि इससे के संरक्षण का उल्लंघन होगा ऊर्जा।
हालाँकि, इस ऊष्मा को पूरी तरह से पुनः प्राप्त और पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता है, यही वजह है कि इसे ऊर्जा का कम उपयोगी रूप कहा जाता है। जब भी आप सर्दियों में किसी इमारत या ग्राउंड वेंट से गुजरते हैं और भाप या गर्म हवा का एक अंतहीन बादल बहता है, तो यह थर्मल ऊर्जा का एक स्पष्ट उदाहरण है जो "बेकार" ऊर्जा है। दूसरी ओर, एइंजन गर्म करेंजैसे गैसोलीन से चलने वाली कारों में यांत्रिक ऊर्जा के लिए तापीय ऊर्जा का उपयोग होता है।
ऊष्मा ऊर्जा और तापमान
किसी वस्तु या प्रणाली का तापमान का एक माप हैऔसतउस वस्तु के प्रति अणु में स्थानांतरीय गतिज ऊर्जा, जबकि तापीय ऊर्जा प्रणाली की कुल आंतरिक ऊर्जा है। जब कण गति करते हैं, तो हमेशा गतिज ऊर्जा होती है। ताप प्रवणता के विरुद्ध ऊष्मा को ऊपर की ओर ले जाने के लिए कार्य की आवश्यकता होती है, जैसे ऊष्मा पम्पों का उपयोग।
गर्मी और रोज़मर्रा की दुनिया
थर्मल ऊर्जा यहां एक दुष्ट मात्रा के रूप में दिखाई दे रही है, लेकिन इसे खाना पकाने और अन्य क्षेत्रों में उत्कृष्ट उपयोग में लाया जा सकता है। जब आप भोजन को पचाते हैं, तो आप रासायनिक ऊर्जा को कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और वसा के बंधों से ऊष्मा (सामान्य शब्दों में जूल के बजाय "कैलोरी") में परिवर्तित करते हैं।
टकरावगर्मी उत्पन्न करता है, अक्सर जल्दी में। यदि आप अपने हाथों को जल्दी से आपस में रगड़ेंगे, तो वे तेजी से गर्म होंगे। एक स्वचालित हथियार बैरल से इतनी तेज़ी से गोलियां दागता है कि धातु लगभग तुरंत ही खतरनाक रूप से गर्म हो जाती है।
तापीय ऊर्जा और ऊर्जा का संरक्षण: उदाहरण
एक कटोरे के अंदर घूमते हुए एक संगमरमर पर विचार करें। "सिस्टम" में पर्यावरण भी शामिल है (यानी, संपूर्ण रूप से पृथ्वी)। जैसे-जैसे यह ऊपर की ओर बढ़ता है, इसकी कुल ऊर्जा का अधिक भाग गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है; जैसे-जैसे यह नीचे की ओर गति करता है, उस ऊर्जा का अधिक भाग गतिज ऊर्जा में बदल जाता है। यदि यह पूरी कहानी होती, तो संगमरमर हमेशा ऊपर और नीचे जाता रहता, प्रत्येक चक्र के साथ समान ऊँचाई और गति तक पहुँचता।
इसके बजाय, हर बार जब संगमरमर किनारे पर आता है, तो यह थोड़ा कम ऊंचा चढ़ता है, और तल पर इसका वेग थोड़ा कम होता है, जब तक कि अंततः संगमरमर नीचे की ओर नहीं आ जाता। ऐसा इसलिए है क्योंकि पूरे समय संगमरमर लुढ़क रहा था, कुल ऊर्जा "पाई" का अधिक से अधिक परिवर्तित किया जा रहा था थर्मल ऊर्जा के एक बड़े और बड़े "स्लाइस" के लिए और पर्यावरण में समाप्त हो गया, जो अब उपयोग करने योग्य नहीं है संगमरमर। तल पर, सिस्टम की सारी ऊर्जा तापीय ऊर्जा "बन गई" है।
तापीय ऊर्जा समीकरण: ताप क्षमता
आप जिन समीकरणों का सामना कर सकते हैं उनमें से एक हैताप की गुंजाइश:
क्यू=एमसी\डेल्टा टी
कहां हैक्यूजूल में तापीय ऊर्जा है,मवस्तु का द्रव्यमान गर्म किया जा रहा है,सीवस्तु का हैविशिष्ट ताप क्षमतातथाडेल्टा टीसेल्सियस में तापमान में इसका परिवर्तन है। किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा धारिता होती हैउस पदार्थ के 1 ग्राम के तापमान को 1 डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा.
उच्च ताप क्षमता इस प्रकार किसी पदार्थ के दिए गए द्रव्यमान के लिए तापमान परिवर्तन के लिए अधिक प्रतिरोध का संकेत देती है, और अधिक द्रव्यमान का अर्थ है उच्च ताप क्षमता। यह सहज समझ में आता है; यदि आपने एक मिनट के लिए माइक्रोवेव में १० एमएल पानी को "उच्च" पर रखा है, तो तापमान में बदलाव बहुत दूर होगा से अधिक यदि आप एक ही तापमान पर एक ही समय के लिए 1,000 एमएल पानी गर्म करते हैं।
ऊष्मप्रवैगिकी के नियम
थर्मोडायनामिक्स इस बात का अध्ययन है कि किसी सिस्टम में काम, गर्मी और आंतरिक ऊर्जा कैसे परस्पर क्रिया करती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि इसका संबंध केवल बड़े पैमाने के अवलोकनों से है जिन्हें मापा जा सकता है; गैसों का गतिज सिद्धांत कंपन-स्तर की अंतःक्रियाओं को संबोधित करता है।
ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियमबताता है कि आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन गर्मी के नुकसान के कारण हो सकते हैं: E = Q - W, जहांईआंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन है (Δ ग्रीक अक्षर "डेल्टा" है और इसका अर्थ है "अंतर" यहां),क्यूहस्तांतरित तापीय ऊर्जा की मात्रा हैजांचप्रणाली औरवूक्या काम हो गया हैद्वारा द्वाराआसपास की प्रणाली।
ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियमबताता है कि जब भी काम किया जाता है, की राशिएन्ट्रापीवातावरण में वृद्धि होती है। इस प्रकार तापीय ऊर्जा का प्रवाह लगातार एन्ट्रापी में वृद्धि का कारण बन रहा है।
- एन्ट्रॉपी (रों) एक राज्य चर है, एक प्रणाली की एक थर्मोडायनामिक संपत्ति है जिसका अर्थ है "विकार", और इसके आंदोलन के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
\Delta S=\frac{\Delta Q}{T}
ऊष्मप्रवैगिकी का तीसरा नियमबताता है कि एन्ट्रापीरोंएक प्रणाली के तापमान के रूप में एक स्थिर मूल्य के करीब पहुंचता हैटीकरीब पहुँचता हैपरम शून्य(0 के, या -273 सी)।
जब एक वस्तु पास की वस्तु की तुलना में अधिक तापमान पर होती है, तो यह तापमान अंतर ऊष्मा के रूप में ठंडी वस्तु को ऊर्जा हस्तांतरण का पक्ष लेता है।
एक वस्तु से दूसरी वस्तु में ऊष्मा का स्थानान्तरण करने के तीन मूल तरीके हैं:प्रवाहकत्त्व(सीधा संपर्क),कंवेक्शन(एक तरल या गैस के माध्यम से आंदोलन) और थर्मलविकिरण(अंतरिक्ष के माध्यम से आंदोलन)।