भौतिकी में तापमान

तापमान - यह क्या है? तापमान की परिभाषा क्या है? थर्मोडायनामिक संतुलन क्या है?

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1. तापमान। परिभाषा

तापमान थर्मल घटना की विशेषता वाली मूल मात्रा है। यह मुख्य भौतिक मापदंडों में से एक है जो एक थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति की विशेषता है। तापमान किसी दिए गए सिस्टम में सभी अणुओं के कंपन और गति से उत्पन्न औसत गतिज ऊर्जा का एक माप है।

यह शरीर को बनाने वाले अणुओं की गति और कंपन पर निर्भर करता है। इन आंदोलनों की ऊर्जा बढ़ने पर तापमान बढ़ता है। गति अणु की गति और परमाणुओं के कंपन से संबंधित हो सकती है।

उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान के करीब तापमान पर तापीय गति में परमाणुओं का वेग अधिक होता है, लेकिन पहले से ही पूर्ण शून्य के करीब के तापमान पर वेग न्यूनतम मूल्यों तक पहुंच जाता है।

तापमान इकाइयों की एसआई प्रणाली, या इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली की सात बुनियादी मात्राओं में से एक है, जिसे 1960 में मानकीकृत किया गया था।

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एसआई प्रणाली में तापमान की मूल इकाई केल्विन-सेल्सियस है और फारेनहाइट स्केल भी आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं।

## थर्मोडायनामिक संतुलन

स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ जेम्स क्लर्क मैक्सवेल (1831-1879) की परिभाषा के अनुसार, शरीर का तापमान इसकी तापीय अवस्था है, जब इसे अन्य निकायों में गर्मी स्थानांतरित करने की क्षमता के संबंध में माना जाता है।

भौतिक वस्तुओं या निकायों को छूने या उनके पास आने से हम अनुभव कर सकते हैं कि यह क्या है। जब अलग-अलग तापमान के दो शरीर करीब आते हैं, तो उच्च तापमान वाली वस्तु से कम तापमान वाली वस्तु में ऊर्जा स्थानांतरित होती है।

संचरण तब तक होता है जब तक दोनों वस्तुओं पर तापमान बराबर नहीं हो जाता। ऐसी घटना को थर्मोडायनामिक संतुलन कहा जाता है। इसका एक अच्छा उदाहरण जमे हुए व्यक्ति को गले लगाना है। यह और कुछ नहीं बल्कि ऊष्मा का स्थानांतरण है।

2. पदार्थों का तापमान विस्तार

ठोस पदार्थों का तापमान विस्तार एक ऐसी घटना है जहां बढ़ते तापमान के साथ शरीर का आयतन बढ़ता है।

किसी वस्तु का तापमान बढ़ाकर, हम उन अणुओं का कारण बनते हैं जिनसे यह शरीर बना है। तापमान जितना अधिक होता है, उतनी ही हिंसक गति परमाणुओं को "धक्का" देती है और एक दूसरे से दूर चली जाती है। इससे शरीर की मात्रा में वृद्धि होती है।

पदार्थ के तापमान विस्तार को हाई-वोल्टेज बिजली लाइन के तारों को देखकर देखा जा सकता है - सर्दियों में वे ध्रुवों के बीच तनावग्रस्त हो जाते हैं। बदले में, गर्मियों में वे ढीले लटकते हैं।

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3. गैसों का तापमान विस्तार

गैसें अपनी संरचना के कारण थर्मल विस्तार की घटना के लिए सबसे अधिक संवेदनशील होती हैं।

गैसों में, अणुओं की गति तेज होती है और अंतर-आणविक अन्योन्यक्रिया बहुत कमजोर होती है। गैस का तापमान बढ़ाने से अणु और भी तेजी से आगे बढ़ेंगे और उनके बीच की दूरी बढ़ जाएगी।

इस कारण से, एयरोसोल या गैस पैकेजिंग को हमेशा एक अति ताप चेतावनी के साथ चिह्नित किया जाता है। गर्म गैस, मात्रा में वृद्धि, कंटेनर में विस्फोट का कारण बन सकती है।

4. तरल पदार्थों का तापमान विस्तार

थर्मल विस्तार तरल पदार्थ के साथ-साथ ठोस और गैसों को भी प्रभावित करता है। बढ़ते तापमान के प्रभाव में, तरल का आयतन में विस्तार होगा।

इस घटना का उपयोग करने का एक प्रमुख और सामान्य उदाहरण एक तरल थर्मामीटर है। तापमान जितना अधिक होता है, थर्मामीटर में अल्कोहल की मात्रा बढ़ जाती है, जो उच्च और उच्च मूल्यों को दर्शाता है।

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5. तापमान माप

तापमान इकाइयों की एसआई प्रणाली, या इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली की सात बुनियादी मात्राओं में से एक है, जिसे 1960 में मानकीकृत किया गया था।

तापमान पैमाने को परिभाषित करने की प्रक्रिया एक निश्चित दोहराव और तापमान पर निर्भर भौतिक घटना के संबंध में होती है जिसे एक निश्चित तापमान मान सौंपा जाता है। ऐसी घटना का एक उदाहरण निरंतर हिमांक या गलनांक हो सकता है।

इस भौतिक घटना को एक निश्चित मानक बिंदु कहा जाता है। ऐसे बिंदु का एक उदाहरण पानी का त्रिगुण बिंदु है, यानी जब एकत्रीकरण की तीन अवस्थाएँ पानी, बर्फ और भाप 0.01 डिग्री सेल्सियस या 273.15 केल्विन के तापमान और 611.73 Pa के दबाव पर संतुलन में होती हैं।

ट्रिपल पॉइंट तापमान अंतरराष्ट्रीय कानून के तहत स्थापित किया गया था और इसका उपयोग थर्मामीटर को कैलिब्रेट करने के लिए किया जाता है। विश्व में तापमान मापने के तीन पैमानों का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है - केल्विन, सेल्सियस, फारेनहाइट।

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