• facebook
  • twitter
  • whatsapp
  • telegram

ఉష్ణం 

క్రీస్తు పూర్వం 287 - 212 సంవత్సరాల మధ్య ఆధునిక గణిత శాస్త్ర పితామహుడిగా ఆర్కిమెడీస్ పేరొందాడు. ఆర్కిమెడీస్ స్క్రూ, ఆర్కిమెడీస్ సూత్రం గురించి తెలియని వారే లేరు. క్రీ.పూ. 212 వ సంవత్సరంలో సౌరశక్తిని వినియోగించి శత్రు సైన్యాన్ని బెంబేలెత్తించిన మేధావి. π విలువను రేఖాపటం ద్వారా రెండో దశాంశ స్థానం వరకు కనిపెట్టాడు. అతడు క్రేన్స్‌ని నిర్మించాడు. క్రీ.పూ. 212 లో ఒక రోమన్ సైనికుడు తన ఉనికిని గుర్తించాడేమోననే అనుమానంతో ఆర్కిమెడీస్‌ను చంపేశాడు.

కీలక పదాలు

ఉష్ణోగ్రత, ఉష్ణం ఉష్ణోగ్రత, గతిజశక్తి
ఉష్ణసమతాస్థితి  మిశ్రమాల పద్ధతి 
విశిష్టోష్ణం వ్యవస్థ అంతర్గత శక్తి 
పరమ ఉష్ణోగ్రత  కెలోరి
బాష్పీభవనం  సాంద్రీకరణం 
ఆర్ద్రత తుషారం, పొగమంచు
మరగడం ద్రవీభవనం
ఘనీభవనం బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం
జౌల్ సెల్సియస్ స్కేలు
కెల్విన్ స్కేలు  

కీలక పదాలు - వివరణ

ఉష్ణోగ్రత: ఉష్ణోగ్రతను ఉష్ణ సమతాస్థితికి కొలత అని చెప్పవచ్చు.

సంప్రదాయ నిర్వచనం: చల్లదనం లేదా వెచ్చదనం స్థాయినే ఉష్ణోగ్రత అంటాం.

ఉష్ణం: అధిక ఉష్ణోగ్రత ఉన్న వస్తువు నుంచి అల్ప ఉష్ణోగ్రత ఉన్న వస్తువుకు ప్రవహించే శక్తి స్వరూపాన్నే ఉష్ణం అంటారు.

ఉష్ణ సమతాస్థితి (Thermal equilibrium) : రెండు వస్తువులను ఒకదానికొకటి తాకేలా ఉంచినప్పుడు (ఉష్ణీయ స్పర్శలో ఉంచినప్పుడు), వేడి వస్తువు నుంచి చల్లని వస్తువుకు ఉష్ణశక్తి బదిలీ అవుతుంది. ఈ రెండు వస్తువులు ఒకే వెచ్చదనం స్థాయి (లేదా చల్లదనం స్థాయి) పొందేవరకు ఈ ఉష్ణశక్తి బదిలీ కొనసాగుతుంది. అప్పుడు ఈ రెండు వస్తువులు ఉష్ణ సమతాస్థితిని పొందాయని చెప్పవచ్చు. అంటే ఉష్ణ సమతా స్థితి అనేది ఒక వస్తువు ఉష్ణశక్తిని స్వీకరించలేని స్థితిలో, బయటకు ఇవ్వలేని స్థితిలో ఉండడాన్ని సూచిస్తుంది.

ఉష్ణోగ్రత, గతిజశక్తి: ఒక వస్తువు ఉష్ణోగ్రత దానిలోని అణువుల సరాసరి గతిజశక్తిని సూచిస్తుందని చెప్పవచ్చు.
ఒక వస్తువులోని అణువుల సరాసరి గతిజశక్తి దాని పరమ ఉష్ణోగ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

విశిష్టోష్ణం (Specific heat): ఏకాంక ద్రవ్యరాశి ఉన్న పదార్థ ఉష్ణోగ్రతను ఒక డిగ్రీ పెంచడానికి కావాల్సిన ఉష్ణాన్ని ఆ పదార్థ విశిష్టోష్ణం అంటారు.

మిశ్రమాల పద్ధతి సూత్రం: వివిధ ఉష్ణోగ్రతలున్న రెండు లేదా అంత కంటే ఎక్కువ వస్తువులను ఉష్ణీయ స్పర్శలో ఉంచితే, ఉష్ణసమతాస్థితి సాధించేవరకు వేడి వస్తువులు కోల్పోయిన ఉష్ణం చల్లని వస్తువులు గ్రహించిన ఉష్ణానికి సమానం. (ఉష్ణ నష్టం జరగనప్పుడు మాత్రమే) వేడి వస్తువు కోల్పోయిన ఉష్ణం = చల్లని వస్తువు గ్రహించిన ఉష్ణం. దీన్నే మిశ్రమాల పద్ధతి సూత్రం అంటారు.

వ్యవస్థ అంతర్గత శక్తి (Internal energy of the system): ఒక వ్యవస్థ (వస్తువు లేదా పదార్థం)లోని కణాలు వేర్వేరు శక్తులను కలిగి ఉంటాయి. రేఖీయ గతిజశక్తి (Linear kinetic energy), భ్రమణ గతిజశక్తి (Rotational kinetic energy), కంపన శక్తి (Vibrational energy), అణువుల మధ్య స్థితిజ శక్తి (Potential energy). వీటన్నింటి మొత్తాన్ని వ్యవస్థ అంతర్గత శక్తి (Internal energy) అంటారు.

పరమ ఉష్ణోగ్రత: కెల్విన్ మానంలో ఉన్న ఉష్ణోగ్రతను పరమ ఉష్ణోగ్రత (Absolute temperature) అని అంటారు.

కెలోరి: ఒక గ్రాము నీటి ఉష్ణోగ్రతను 1ºc పెంచడానికి అవసరమైన ఉష్ణాన్ని కెలోరి అంటారు. ఉష్ణానికి ఇది C.G.S. ప్రమాణం.

బాష్పీభనం (Evaporation): ద్రవ అణువులు ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్దనైనా ద్రవ ఉపరితలాన్ని వీడిపోయే ప్రక్రియను బాష్పీభవనం అంటారు.

సాంద్రీకరణం (Condensation): వాయువు ద్రవస్థితిలోకి మార్పు చెందడాన్ని సాంద్రీకరణం అంటారు.

ఆర్ద్రత (Humidity): గాలిలో నీటి ఆవిరి పరిమాణాన్ని ఆర్ద్రత అంటారు.

తుషారం: శీతాకాలం ఉదయం వేళల్లో పూలు, గడ్డి, కిటికీ అద్దాలపై ఏర్పడే సాంద్రీకరణం చెందే నీటి బిందువులను తుషారం అంటారు.

పొగమంచు: వాతావరణంలో ఉష్ణోగ్రత బాగా తగ్గితే, ఆ ప్రాంతంలోని వాతావరణం అధిక మొత్తంలో నీటి ఆవిరిని కలిగి ఉంటుంది. ఆవిరిలో ఉన్న నీటి అణువులు గాలిలోని ధూళి కణాలపై సాంద్రీకరణం చెంది చిన్న చిన్న నీటి బిందువులుగా ఏర్పడతాయి. ఆ నీటి బిందువులు గాలిలో తేలుతూ, పలచని మేఘం / పొగలా మనకు దూరంలో వున్న వస్తువులను కనిపించకుండా చేస్తాయి. పొగలా గాలిలో తేలుతున్న ఆ నీటి బిందువులను పొగమంచు అంటారు.

మరగడం: ఏదైనా పీడనం, స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవస్థితిలోని పదార్థం వాయుస్థితిలోకి మారడాన్ని మరగడం అంటారు. ఆ ఉష్ణోగ్రతను ఆ ద్రవం మరిగేస్థానం అంటారు.

ద్రవీభవనం: స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఘనస్థితిలో ఉన్న పదార్థం ద్రవస్థితిలోకి మారే ప్రక్రియనే ద్రవీభవనం అని, ఆ స్థిర ఉష్ణోగ్రతను ద్రవీభవన స్థానం అంటారు.

ఘనీభవనం(Freezing): ద్రవస్థితిలో ఉన్న ఒక పదార్థం కొంత శక్తిని కోల్పోవడం ద్వారా ఘనస్థితిలోకి మారే ప్రక్రియనే ఘనీభవనం అంటారు.

బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం (Latent heat of vapourisation): స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒక గ్రాము ద్రవ పదార్థం పూర్తిగా ఆవిరిగా మారడానికి కావాల్సిన ఉష్ణరాశిని బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం అంటారు.

జౌల్: S.I. పద్ధతిలో పని లేదా శక్తికి ప్రమాణం.
    1 జౌల్ = 107 ఎర్గులు = 0.2388 కేలరీలు

గతిజశక్తి: వస్తువులు చలనంలో ఉన్నప్పుడు అవి గతిజశక్తిని కలిగి ఉంటాయి. v వేగంతో చలిస్తున్న m ద్రవ్యరాశి ఉన్న వస్తువు గతిజశక్తి = 

కెల్విన్ మానంలో ఉష్ణోగ్రత = 273 + సెల్సియస్ మానంలో ఉష్ణోగ్రత

సారాంశ సంగ్రహం 

ఉష్ణశక్తి మీ శరీరం నుంచి బయటకు ప్రవహిస్తే చల్లదనం అనే అనుభూతిని, మీ శరీరంలోకి ప్రవహిస్తే వెచ్చదనం అనే అనుభూతిని పొందుతారు.

చెక్క, ఇనుప ముక్కలను ఒకే సమయం పాటు ఫ్రిజ్‌లో ఉంచినప్పటికీ, చెక్క ముక్క కంటే ఇనుప ముక్క చల్లగా ఉన్నట్లు మనకు అనిపిస్తుంది.

రెండు వస్తువులను ఒకదానికొకటి తాకే విధంగా ఉంచినప్పుడు (ఉష్ణీయ స్పర్శలో ఉంచినప్పుడు), వేడి వస్తువు నుంచి చల్లని వస్తువుకు ఉష్ణశక్తి బదిలీ అవుతుంది.

ఆ రెండు వస్తువులు ఒకే వెచ్చదనం స్థాయి/ చల్లదనం స్థాయి పొందేవరకు ఆ ఉష్ణశక్తి బదిలీ కొనసాగుతుంది. అప్పుడు ఆ రెండు వస్తువులు ఉష్ణ సమతాస్థితిని (Thermal equilibrium) పొందాయని చెప్పవచ్చు.

ఉష్ణీయ స్పర్శలో (Thermal Contact) ఉన్న A, B అనే రెండు వ్యవస్థలు విడివిడిగా C అనే వ్యవస్థతో ఉష్ణ సమతాస్థితిలో ఉంటే (A, B లతో ఉష్ణీయ స్పర్శలో ఉంది) A, B లు ఒకదానికొకటి ఉష్ణ సమతాస్థితిలో ఉంటాయి.

ఉష్ణానికి S.I. ప్రమాణం జౌల్ (J), C.G.S. ప్రమాణం కెలోరి (Cal) 1 కెలోరి = 4.186 జౌళ్లు

ఉష్ణోగ్రతకు S.I. ప్రమాణం కెల్విన్ (K). దీన్ని సెల్సియస్ డిగ్రీల్లో (ºC) కూడా సూచించవచ్చు. 0ºC = 273 K

వస్తువులు చలనంలో ఉన్నప్పుడు అవి గతిజశక్తి (Kinetic energy)ని కలిగి ఉంటాయి.

ఉష్ణశక్తి ప్రసార దిశను నిర్ణయించేది ఉష్ణోగ్రత కాగా, ఆ ప్రవహించే శక్తియే ఉష్ణం.

ఒకే ఉష్ణోగ్రత ఉన్న నీటిలో రెండు పరీక్ష నాళికలు ఉంచి ఒకదానిలో 50 గ్రా. నీరు, మరొక దానిలో 50 గ్రా. నూనె ఉంచితే, వాటికి ఒకే పరిమాణంలో ఉష్ణం అందినప్పటికీ నూనె ఉష్ణోగ్రత పెరిగే రేటు, నీటి ఉష్ణోగ్రత పెరిగే రేటు కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది. దీన్ని బట్టి ఉష్ణోగ్రత పెరిగే రేటు పదార్థ స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుందని చెప్పవచ్చు. కాబట్టి ఒక పదార్థ విశిష్టోష్ణం ఆ పదార్థ స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఒక వ్యవస్థకు ఉష్ణరాశిని అందించినప్పుడు దాన్ని వ్యవస్థలోని అణువులు వివిధ రూపాల్లోకి వితరణం చెందించుకుంటాయి.

ఇలా ఉష్ణశక్తిని పంచుకునే విధానం పదార్థాన్ని బట్టి మారుతుంది.

ఇచ్చిన ఉష్ణశక్తిలోని ఎక్కువభాగం దాని అణువుల రేఖీయ గతిజశక్తిని పెంచడానికి ఉపయోగపడితే ఆ వస్తువులో ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల ఎక్కువగా ఉంటుంది.

అదేవిధంగా వ్యవస్థ ఉష్ణశక్తిని పంచుకోవడం ఉష్ణోగ్రతపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది. అందుకే వివిధ పదార్థాల విశిష్టోష్ణం వేర్వేరుగా ఉంటుంది.

నియమిత ద్రవ్యరాశి (m) ఉన్న పదార్థం ఉష్ణోగ్రతలో కొన్ని డిగ్రీల పెరుగుదలకు ( ΔT) కావలసిన ఉష్ణరాశిని (Q) కనుక్కోవడానికి Q = mS Δ T అనే సమీకరణాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. s అనేది పదార్థ విశిష్టోష్ణం.

కొన్ని సందర్భాల్లో సమోసాను చేతితో తాకినప్పుడు వేడిగా అనిపించకపోయినా, దానిని తింటే లోపలి పదార్థాలు వేడిగా ఉన్నాయని తెలుస్తుంది. సమోసా లోపల ఉన్న పదార్థాల విశిష్టోష్ణం ఎక్కువగా ఉండటమే దీనికి కారణం. అందుకే అవి ఎక్కువ సమయం వేడిగా ఉంటాయి.

m1 , m2 ద్రవ్యరాశులు ఉన్న రెండు పదార్థాల తొలి ఉష్ణోగ్రతలు వరుసగా T1, T2 అనుకుంటే, (వీటిలో అధిక ఉష్ణోగ్రత T1, అల్పఉష్ణోగ్రత T2) అప్పుడు ఈ పదార్థాల మిశ్రమం తుది ఉష్ణోగ్రత T = (m1 T1 + m2 T2)/ (m1 + m2) అవుతుంది.

వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉన్న రెండు, లేదా అంత కంటే ఎక్కువ వస్తువులను ఉష్ణీయ స్పర్శలో ఉంచితే, ఉష్ణ సమతాస్థితి సాధించే వరకు వేడి వస్తువులు కోల్పోయిన ఉష్ణం, చల్లని వస్తువులు గ్రహించిన ఉష్ణానికి సమానం (ఉష్ణ నష్టం జరగనప్పుడు మాత్రమే).

వేడి వస్తువులు కోల్పోయిన ఉష్ణం = చల్లని వస్తువులు గ్రహించిన ఉష్ణం. దీన్నే మిశ్రమాల పద్ధతి సూత్రం అంటారు.

ఏకాంక ద్రవ్యరాశి ఉన్న పదార్థ ఉష్ణోగ్రతను ఒక డిగ్రీ పెంచడానికి కావలసిన ఉష్ణాన్ని ఆ పదార్థ విశిష్టోష్ణం అంటారు. పదార్థ విశిష్టోష్ణం S = Q/m ΔT

ద్రవ అణువులు ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్దనైనా ద్రవ ఉపరితలాన్ని వీడిపోయే ప్రక్రియను బాష్పీభవనం (evaporation) అంటారు.

బాష్పీభవనం అనేది ఉపరితలానికి చెందిన దృగ్విషయం.

ద్రవంలోని అణువులు ఉపరితలం నుంచి తొలిగే అణువులకు నిరంతరం శక్తిని ఇస్తాయి. కాబట్టి బాష్పీభవనం ఒక శీతలీకరణ ప్రక్రియ (cooling process).

ఒక ద్రవం బాష్పీభవన రేటు ఆ ద్రవ ఉపరితల వైశాల్యం, ఉష్ణోగ్రత, దాని పరిసరాల్లో ఉన్న గాలిలో అంతకు ముందే చేరిన ద్రవ బాష్పం లాంటి అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

గాలిలో ఆవిరి రూపంలో నీటి అణువులు ఉంటాయి.

వాయువు ద్రవంగా స్థితి మార్పు చెందడమే సాంద్రీకరణం (Condensation). ఇది ఒక ఉష్ణీకరణ ప్రక్రియ (Warming Process).

వేసవిలో మీరు షవర్ కింద స్నానం చేశాక, మీ శరీరం వెచ్చగా అన్పిస్తుంది. స్నానాల గదిలో ప్రమాణ ఘన పరిమాణంలో ఉండే నీటి ఆవిరి అణువుల సంఖ్య, స్నానాల గది బయట ప్రమాణ ఘన పరిమాణంలో ఉండే నీటి ఆవిరి అణువుల సంఖ్య కంటే ఎక్కువ.

మీరు కండువాతో శరీరాన్ని తుడుస్తున్నప్పుడు, చుట్టూ ఉన్న నీటి ఆవిరి అణువులు మీ చర్మంపై సాంద్రీకరణం చెందుతాయి. అందువల్ల మీ శరీరం మీకు వెచ్చగా అన్పిస్తుంది.

గాలిలో ఎల్లప్పుడూ కొంత నీటి ఆవిరి ఉంటుంది. ఈ నీటి ఆవిరి నదులు, సరస్సులు, చెరువుల ఉపరితలాల నుంచి వచ్చి చేరింది కావచ్చు. తడి దుస్తులు, చెమట లాంటి ద్వారా కూడా చేరి ఉండవచ్చు.

గాలిలోని నీటి ఆవిరి వల్ల వాతావరణం తేమగా (humid) ఉంటుంది. ఆ నీటి ఆవిరి పరిమాణాన్ని 'ఆర్ద్రత' (humidity) 

శీతాకాలం ఉదయం పూట కిటికీ అద్దాలు, పూలు, గడ్డి మొదలైన వాటి ఉపరితలాలపై నీటి బిందువులను గమనిస్తాం. ఇలా వివిధ రకాల ఉపరితలాలపై సాంద్రీకరణం (Condensation) చెందిన నీటి బిందువులను తుషారం (Dew) అంటారు.

ఏ ప్రాంతంలోనైనా ఉష్ణోగ్రత బాగా తగ్గితే, ఆ ప్రాంతంలోని వాతావరణం అధిక మొత్తంలో నీటి ఆవిరిని కలిగి ఉంటుంది. ఆవిరిలో ఉన్న నీటి అణువులు గాలిలోని ధూళికణాలపై సాంద్రీకరణం చెంది చిన్నచిన్న నీటి బిందువులుగా ఏర్పడతాయి. ఈ నీటి బిందువులు గాలిలో తేలుతూ పలచని మేఘం, పొగలా మనకు దూరంలో ఉన్న వస్తువులను కనిపించకుండా చేస్తాయి. ఆ నీటి బిందువులను పొగమంచు (Fog) అంటారు.

ఏదైనా పీడనం, స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవస్థితిలోని పదార్థం వాయుస్థితిలోకి మారడాన్ని మరగడం (Boiling) అంటారు. ఆ ఉష్ణోగ్రతను ఆ ద్రవం మరిగే స్థానం (Boiling Point) అంటారు.

బాష్పీభవనం ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయినా జరగవచ్చు. కానీ మరగడం అనేది ఒక స్థిర ఉష్ణోగ్రత (మరిగే స్థానం) వద్ద మాత్రమే జరుగుతుంది.

స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1 గ్రా. ద్రవ పదార్థం వాయు పదార్థంగా మార్పు చెందడానికి కావాల్సిన ఉష్ణాన్ని బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం (Latent heat of vapourization) అంటారు.

m ద్రవ్యరాశి ఉన్న ద్రవం, వాయువుగా మారడానికి Q కెలోరీల ఉష్ణశక్తి కావాలనుకుంటే, బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం L = Q/m అవుతుంది. బాష్పీభవన గుప్తోష్ణాన్ని L తో సూచిస్తారు.

బాష్పీభవన గుప్తోష్ణానికి ప్రమాణాలు:అంటారు.
C.G.S. పద్ధతిలో - కెలోరీ/గ్రామ్ 
S.I. పద్ధతిలో- జౌల్/ కిలోగ్రామ్

స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఘనస్థితిలో ఉన్న పదార్థం ద్రవస్థితిలోకి మారడాన్ని ద్రవీభవనం (Melting) అంటారు. ఆ స్థిర ఉష్ణోగ్రతను ద్రవీభవన స్థానం (Melting Point) అంటారు. స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1 గ్రామ్ ఘన పదార్థం పూర్తిగా ద్రవంగా మారడానికి కావాల్సిన ఉష్ణాన్ని ద్రవీభవన గుప్తోష్ణం (Latent heat of fusion) అంటారు.

'm' ద్రవ్యరాశి ఉండే ఘనపదార్థం ద్రవంగా మారడానికి Q కెలోరీల ఉష్ణం అవసరం అనుకుంటే, 1 గ్రాము ద్రవ్యరాశి గల ఘనపదార్థం ద్రవంగా మారడానికి కావాల్సిన ఉష్ణం L =  .

మంచు ద్రవీభవన గుప్తోష్ణం విలువ L = 80 కెలోరీలు/ గ్రామ్.

ఫ్రిజ్‌లో ఉంచిన నీరు మంచుగా మారుతుంది. ద్రవస్థితి నుంచి ఘనస్థితిలోకి మారేటప్పుడు నీటి అంతర్గత శక్తి తగ్గడంతో నీరు మంచుగా మారడాన్ని ఘనీభవనం (Freezing) అంటారు.

నీటి సాంద్రత కంటే మంచు సాంద్రత తక్కువ. అందుకే నీటి మీద మంచు తేలుతుంది.

ఘనీభవించినప్పుడు నీరు వ్యాకోచిస్తుంది.

Posted Date : 18-03-2021

గమనిక : ప్రతిభ.ఈనాడు.నెట్‌లో కనిపించే వ్యాపార ప్రకటనలు వివిధ దేశాల్లోని వ్యాపారులు, సంస్థల నుంచి వస్తాయి. మరి కొన్ని ప్రకటనలు పాఠకుల అభిరుచి మేరకు కృత్రిమ మేధస్సు సాంకేతికత సాయంతో ప్రదర్శితమవుతుంటాయి. ఆ ప్రకటనల్లోని ఉత్పత్తులను లేదా సేవలను పాఠకులు స్వయంగా విచారించుకొని, జాగ్రత్తగా పరిశీలించి కొనుక్కోవాలి లేదా వినియోగించుకోవాలి. వాటి నాణ్యత లేదా లోపాలతో ఈనాడు యాజమాన్యానికి ఎలాంటి సంబంధం లేదు. ఈ విషయంలో ఉత్తర ప్రత్యుత్తరాలకు, ఈ-మెయిల్స్ కి, ఇంకా ఇతర రూపాల్లో సమాచార మార్పిడికి తావు లేదు. ఫిర్యాదులు స్వీకరించడం కుదరదు. పాఠకులు గమనించి, సహకరించాలని మనవి.

ప్రత్యేక కథనాలు

మరిన్ని
 
 

విద్యా ఉద్యోగ సమాచారం