இயற்பியல்: வெப்பம்

                          

                     வெப்பம் 

• பொருட்கள் ஒன்றையொன்று தொட்டுக் கொண்டிருக்கும் போது உயர் வெப்பநிலையில் உள்ள பொருளில் இருந்து குறைந்த வெப்பநிலையில் உள்ள பொருளுக்கு வெப்ப ஆற்றல் பாய்கிறது
• வெப்ப ஆற்றல் பாயும் திசையைத் தீர்மானிக்கும் ஒரு பொருளின் வெப்பம் சார்ந்த நிலை அதன் வெப்பநிலை எனப்படும்
• வெப்ப நிலை பற்றிய தற்கால கருத்துக்கள் வெப்ப இயக்கவியலின் சுழி விதியிலிருந்து (zeroth law of thermodynamics) பெறப்படுகின்றன

வாயுவின் இயக்கவியற் கொள்கை

• நவீன வெப்ப இயக்கவியற் கொள்கையை நிறுவியவர் டேனியல் பெர்னௌலி
• இக்கொள்கைக்கு ஒரு உறுதியான கணித அடிப்படையை அளித்து தற்போதைய வடிவத்தை அமைத்தவர்கள் கிளாசியஸ் மற்றும் மேக்ஸ்வெல்

அவகாட்ரோ எண்

• ஒரு மோல் அளவுள்ள பொருளில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை அவகாட்ரோ எண் எனப்படும்
• இதன் மதிப்பு 6.023 ×10²³

உரிமைப் படிகள்

• இயங்கும் தொகுதி ஒன்றின் உரிமைப்  படிகள் என்பது அதன் நிலையையும் மற்றும் அமைப்பையும் விளக்கத் தேவையான ஆயத் தொலைவுகள் அல்லது தனிப்பட்ட அளவைகளின் மொத்த எண்ணிக்கை ஆகும்
• ஏதேனும் ஒரு அச்சிற்கு இணையாக ஒரு கோட்டில் இயங்கும் துகள் ஒன்று பெற்றுள்ள உரிமைப்படியின் எண்ணிக்கை ஒன்று ஆகும் எடுத்துக்காட்டு: அலைவுறும் தனி ஊசலின் ஊசல் குண்டு
• ஒரு சமதளத்தில் (X மற்றும் Y அச்சுக்கள்) இயங்கும் ஒரு துகள், இரண்டு உரிமைப் படிகளைப் பெற்றுள்ளது. எடுத்துக்காட்டு: தரையில் நகரும் ஒரு எறும்பு
• வெளி (space)ஒன்றில் இயங்கும் ஒரு துகள் ( X,Y,Z அச்சுகள்) மூன்று உரிமைப் படிகளைப் பெற்றுள்ளது. எடுத்துக்காட்டு: பறக்கும் பறவை

ஆற்றல் சமபங்கீட்டு விதி

• வெப்பச் சமநிலையில் இயங்கும் தொகுதியொன்றின் மொத்த ஆற்றல், தொகுதியின் அனைத்து உரிமைப் படிகளுக்கும் சமமாகப் பங்கிடப்படுகிறது

வெப்ப இயக்கவியலின் சுழி விதி

• இரு தொகுதிகள் தனித்தனியே ஒரு மூன்றாவது தொகுதியுடன் வெப்பச் சமநிலையில் இருப்பின் அவை ஒன்றோடொன்று வெப்பச் சமநிலையில் இருக்கும்
• வெப்ப இயக்கவியலின் சுழி விதியை கூறியவர் ஃப்ளவர்

வெப்பநிலை

• இரு தொகுதிகள் ஒன்றையொன்று தொடுமாறு கொணரப்படும் போது ஒரு தொகுதி அதன் அருகில் உள்ள தொகுதியுடன் வெப்பச் சமநிலையில் இருக்கின்றதா அல்லது இல்லையா என்பதை உறுதிச் செய்யும் ஒரு குறிப்பிட்ட பண்பே வெப்ப நிலை எனப்படும்

தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்

• ஒரு பொருளின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் என்பது அதன் ஒரு கிலோ கிராம் நிறையுள்ள பொருளின் வெப்பநிலையை ஒரு கெல்வின் உயர்த்துவதற்குத் தேவையான வெப்பத்தின் அளவு ஆகும்
• இதன் அலகு JKg^-1K^-1

வாயு ஒன்றின் மோலார் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்

• ஒரு மோல் அளவுள்ள வாயு ஒன்றின் வெப்பநிலையை ஒரு கெல்வின் வெப்பநிலைக்கு உயர்த்துவதற்குத் தேவையான வெப்ப ஆற்றலின் அளவு ஆகும்
• இதன் அலகுJmol^-1K^-1

ஒரு வாயுவின் பருமன் மாறா மோலார் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்

• பருமன் மாறாது இருக்கும் போது ஒரு மோல் அளவுள்ள வாயுவின் வெப்பநிலையை ஒரு கெல்வின் உயர்த்துவதற்குத் தேவையான வெப்ப ஆற்றலின் அளவு ஆகும்

வாயு ஒன்றின் அழுத்தம் மாறா மோலார் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்

• அழுத்தம் மாறாது இருக்கும் போது ஒரு மோல் அளவுள்ள வாயுவின் வெப்பநிலையை ஒரு கெல்வின் உயர்த்துவதற்குத் தேவையான வெப்ப ஆற்றலின் அளவு ஆகும்

அக ஆற்றல்

• ஒரு தொகுதியில் அக ஆற்றல் என்பது மூலக்கூறு இயக்கம் மற்றும் மூலக்கூறு அமைப்பு மூலம் அத்தொகுதி பெற்றுள்ள ஆற்றலாகும்

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி

• ஒரு அமைப்பிற்கு கொடுக்கப்பட்ட வெப்ப ஆற்றல், அமைப்பின் அக ஆற்றல் மாறுபாடு மற்றும் அமைப்பினால் செய்யப்பட்ட வேலை இவற்றின் கூடுதலுக்குச் சமம்

சம வெப்பநிலை நிகழ்வு

• மாறா வெப்ப நிலையில் வாயு ஒன்று விரிவு அல்லது அமுக்கத்திற்கு உட்படும் நிகழ்வு சம வெப்ப நிலை நிகழ்வு எனப்படும்
• எடுத்துக்காட்டு: உருகுநிலையில் பனிக்கட்டி உருகுதல், கொதிநிலையில் நீர் ஆவியாதல்

வெப்ப மாற்றீடற்ற நிகழ்வு

• ஒரு அமைப்பின் நிகழ்வில் அழுத்தம், பருமன் மற்றும் வெப்பநிலை ஆகியவை மாறும் போது அமைப்புக்கு உள்ளேயோ அல்லது அமைப்பில் இருந்து வெளியேயோ வெப்பம் செல்வதில்லை எனில் அந்நிகழ்வு வெப்பமாற்றீடற்ற நிகழ்வு எனப்படும். இவ்வாறு வெப்ப மாற்றீடற்ற நிகழ்வின்போது அமைப்பின் மொத்த வெப்பம் மாறாமல் உள்ளது

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாம் விதி

• வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி ஆற்றல் மாறுபாட்டின் அளவு மற்றும் திசையைப் பற்றி கூறுகிறது

i) கெல்வினின் கூற்று

• ஒரு பொருளை அதன் சூழலை விட மிகக் குளிர்ந்த வெப்ப நிலையைக் காட்டிலும் குறைவாக உள்ள வெப்ப நிலைக்குக் குளிர்விப்பதன் மூலம் அதனினின்றும் தொடர்ந்து வேலையைப் பெற இயலாது

ii) கிளாசியஸின் கூற்று

• புற உதவியின்றி தானே இயங்கும் இயந்திரத்தின் மூலம் குறைந்த வெப்பநிலையில் உள்ள ஒரு பொருளிலிருந்து அதிக வெப்பநிலையில் உள்ள மற்றொரு பொருளுக்கு வெப்பத்தை மாற்ற இயலாது

iii) கெல்வின் - பிளாங்க் கூற்று

• வெப்பத்தினை வெப்பமூலத்திலிருந்து பெற்று அதற்குச் சமமான வேலையைச் செய்யும் ஒரு சுற்றில் இயங்கும் வெப்ப இயந்திரத்தினை அமைக்க இயலாது

வெப்ப இயந்திரம்

• வெப்ப இயந்திரம் என்பது வெப்ப ஆற்றலை இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றும் ஒரு கருவி ஆகும்

குளிர்ப்பதனி(Refrigerator)

• குளிர்ப்பதனி என்பது குளிர்ச்சியை ஏற்படுத்தும் ஒரு சாதனம் ஆகும்
• இது வெப்ப இறைப்பான் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது
• குளிர்ப்பதனி ஒன்றில் செயற்படு பொருளானது, ஒரு மின்மோட்டார் போன்ற புற அமைப்பு மூலம் குறைந்த வெப்பநிலையில் உள்ள வெப்ப ஏற்பியிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு வெப்பத்தை உட்கவர்ந்து, உயர் வெப்பநிலையில் உள்ள வெப்பமூலத்திற்கு அதிக அளவு வெப்பத்தைத் தருகிறது
• ஒரு குளிர்ப்பதனியின் உள்ளே ஃபிரியான்  ஆவி (டை குளோரோ டைபுளுரோ மீத்தேன்) ஒரு செயற்படுபொருளாக வேலை செய்கிறது

வெப்பம் பரவுதல்

• வெப்பம் ஓரிடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு மூன்று வகைகளில் பரவுகிறது

1. வெப்பக் கடத்தல்(conduction)
2. வெப்பச் சலனம்(convection)
3. வெப்பக் கதிர் வீசல்(radiation)

1.வெப்பக் கடத்தல்

• திடப்பொருட்களில் வெப்பக்கடத்தல் முறையில் மட்டுமே வெப்பம் பரவுகிறது. திடப்பொருளின் ஒரு முனை வெப்பப்படுத்தப்படும்போது, அம்முனையில் உள்ள அணுக்களும், மூலக்கூறுகளும் அதிக கிளர்ச்சிக்கு உட்பட்டு அதிகமான வீச்சுடன் அதிர்வுறத் துவங்கும். இந்த மாறுபாடு அருகிலுள்ள மூலக்கூறுகளுக்குக் கடத்தப்படும்

2.வெப்பச்சலனம்

• பாய்மத்தில் உள்ள துகள்களின் இயக்கத்தின் மூலமாகவே வெப்பம் ஓரிடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு மாற்றப்படும் நிகழ்வு வெப்பச்சலனம் எனப்படும்

3.வெப்பக் கதிர்வீசல்

• பருப்பொருள் ஊடகத்தின் உதவியின்றி வெப்பம் மாற்றப்படும் நிகழ்வு வெப்ப கதிர்வீசல் எனப்படும்
• வெப்பக் கதிர்வீச்சின் அலைநீளம் 8×10^-7 m முதல் 4×10^-4 m வரை ஆகும்.அவை மின்காந்த அலைகளின் நிறமாலையின் அகச்சிவப்பு பகுதியில் அமைந்துள்ளது

உட்கவர் திறன்(Absorptive power)

• குறிப்பிட்ட அலைநீளத்தையும், வெப்பநிலையையும் கொண்ட ஒரு பொருளின் உட்கவர் திறன் என்பது ஒரலகு காலத்தில், ஓரலகுப் பரப்பில்  உட்கவரப்படும் வெப்பக் கதிர்வீச்சு ஆற்றலுக்கும், ஓரலகுக் காலத்தில் ஓரலகுப் பரப்பில் விழுகின்ற மொத்த ஆற்றலுக்கும் உள்ள தகவு ஆகும் 

கதிர்வீச்சுத் திறன்(Emissive power)

• குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில், குறிப்பிட்ட அலைநீளக் கதிர்வீச்சிற்கு பொருளின் கதிர்வீச்சுத்திறன் என்பது ஓரலகு காலத்தில் ஓரலகுப் பரப்பிலிருந்து வெளிவிடப்படும் வெப்ப ஆற்றல் ஆகும்
• இதன் அலகு Wm^-2

கிர்ச்சாஃப் விதி

• ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீளத்தில் மற்றும் குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் கதிர்வீச்சு திறனுக்கும், உட்கவர் திறனுக்கும் உள்ள தகவு அனைத்துப் பொருள்களுக்கும் மாறிலி ஆகும்

வியனின் இடப்பெயர்ச்சி விதி

• வியனின் இடப்பெயர்ச்சி விதியின்படி, பொருளின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது பெரும ஆற்றலுக்குரிய அலைநீளம் குறைகிறது

முழுக்கரும்பொருள்

• முழுக்கரும்பொருள் என்பது அதன் மீது விழுகின்ற அனைத்து அலைநீளங்களும் உடைய வெப்பக் கதிர்வீச்சினை முழுமையாக உட்கவர்கிறது மற்றும் சூடேற்றப்படும்போது அனைத்து அலைநீளங்களையும் வெளிவிடுகிறது
• முழுக்கரும்பொருள் எந்த வெப்பக் கதிர் வீச்சினையும் எதிரொளிப்பது அல்லது கடத்துவது இல்லை என்பதால் முழுக்கரும் பொருளின் உட்கவர் திறன் மதிப்பு ஒன்று ஆகும்

ஸ்டீஃபனின் விதி

• ஸ்டீஃபனின் விதியின்படி, முழுக்கரும் பொருளொன்றின் ஓரலகுப் பரப்பினின்றும் ஒரு நொடியில் வெளிவிடப்படும் மொத்த வெப்ப ஆற்றல் அதன் கெல்வின் வெப்பநிலையின் நான்மடிக்கு நேர்தகவில் உள்ளது
• இது ஸ்டீஃபன் போல்ட்ஸ்மன் விதி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது

நியூட்டனின் குளிர்வு விதி

• உயர் வெப்பநிலையில் உள்ள ஒரு பொருள் வெப்பத்தை இழக்கும் வீதம், அப்பொருளுக்கும் சுற்றுப்புற சூழலுக்கும் இடையிலுள்ள வெப்பநிலை வேறுபாட்டிற்கு நேர்தகவில் இருக்கும்

சூரிய மாறிலி(Solar Constant)

• சூரிய மாறிலி என்பது வளிமண்டலம் இல்லாதபோது புவிப் பரப்பின் மீது சூரியக் கதிர்வீச்சின் திசைக்கு நேர்க்குத்தாக வைக்கப்பட்டுள்ள முழுக்கரும்பொருளொன்று ஒரு நொடியில் ஓரலகு பரப்பினால் பெறப்படும் கதிர்வீச்சு ஆற்றலின் அளவாகும்
• இது S என்று குறிக்கப்படுகிறது. இதன் மதிப்பு 1.388×10³ Wm^-2
• சூரியனின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலையை சூரிய மாறிலியைக் கொண்டு கணக்கிடலாம்

ஆங்ஸ்ட்ராம் பைர்ஹீலியோ மீட்டர்

• பைர்ஹீலியோமீட்டர்  என்னும் கருவி மூலம் வெப்பக் கதிர்வீச்சு அளவினையும், சூரிய மாறிலியையும் அளவிடலாம்
• பைர்ஹீலியோமீட்டரை வடிவமைத்தவர் ஆங்ஸ்ட்ராம்