ગુપ્ત ઉષ્મા કોને કહે છે ? ઉદાહરણ આપી સમજાવો.
પદાર્થની અવસ્થા-ફેરફાર દરમિયાન પદાર્થના એકમ દળ દીઠ વિનિમય પામતી ઉષ્માના જથ્થાને તે પ્રક્રિયા માટેની પદાર્થની ગુપ્ત ઉષ્મા અથવા રૂપાંતરણની ઉષ્મા કહે છે.
ઉદાહરણ : $-10^{\circ} C$ તાપમાન ધરાતા બરફને ઉષ્મા આપવામાં આવે તો ગલનબિંદુ $0^{\circ}\,C$ સુધી તાપમાન ક્રમશ: વધે છે. હવે $0^{\circ}\,C$ તાપમાને વધુ ઉષ્મા આપતાં તાપમાનમાં વધારો થતો નથી પણ બરફ પીગળવા લાગે છે એટલે કે ઘન-અવસ્થામાંથી પ્રવાહીઅવસ્થામાં રૂપાંતર થાય છે. બધો બરફ પીગળી જાય પછી ઉષ્મા આપતાં પાણીના તાપમાનમાં વધારો થાય છે. જ્યારે પાણી રૂપાંતર થાય છે. $100^{\circ}\,C$ તાપમાનવાળા ઊકળતા પાણીને વધુ ઉષ્મા આપતા તાપમાનમાં વધારો થતો નથી પણા વરાળ (વાયુ-અવસ્થા) માં રૂપાંતરિત થાય.
અવસ્થા-ફેરફાર દરમિયાન જરૂરી ઉષ્માનો આધાર રૂપાંતરણ ઉષ્મા (ગુપ્ત ઉષ્મા) અને અવસ્થા-ફેરફાર પામતાં પદાર્થના દળ પર રહેલો છે.
એક અવસ્થામાં રહેલા $m$ દળના પદાર્થનું અચળ તાપમાને સંપૂર્ણપણે બીજી અવસ્થામાં રૂપાંતરણ કરવા માટે જરૂરી ઉષ્માનો જથ્થો $Q$ હોય,તો $Q =m L$ અથવા $L =\frac{ Q }{m}$
જ્યાં $L$ ને ગુપ્ત ઉષ્મા અથવા રૂપાંતરણની ઉષ્મા કહે છે. જે પદાર્થની લાક્ષણિકતા છે.
તેનો $SI$ એકમ $J kg ^{-1}$ છે અને પારિમાણિક સૂત્ર $\left[ m ^{0} L ^{2} T ^{-2}\right]$ છે.
$L$ નું મૂલ્ય દબાણ પર આધારિત છે. સામાન્ય રીતે $L$ નું મૂલ્ય પ્રમાણભૂત વાતાવરણના દબાણે લેવામાં આવે છે.
એકમ દળના પ્રવાહીનું વાયુ (વરાળ) માં રૂપાંતરણ કરવા માટેની જરૂરી ઉષ્માને ઉત્કલન ગુપ્તઉષ્મા અથવા બાષ્પાયન ( $L _{ V }$ ) ગુપ્ત ઉષ્મા કહે છે. ઘણીવાર તેને ઉત્કલન ઉષ્મા (બાષ્પાયન ઉષ્મા) પણ કહે છે.
એકમ દળના ઘન પદાર્થનું પ્રવાહીમાં રૂપાંતરણ કરવા માટે જરૂી ઉષ્માને ગલન ગુપ્ત ઉષ્મા $(L_f)$ કહે છે.ઘણીવાર તેને ગલન ઉષ્મા પણ કહે છે.
પાણી માટે તાપમાન વિરુદ્ધ ઉષ્મા ઊર્જાનો આલેખ
જ્યારે અવસ્થા-ફેરફાર દરમિયાન ઉષ્મા આપીએ કે દૂર કરીએ ત્યારે તાપમાન આચળ રહે છે. આલેખ દર્શાવે છે કે જુદી જુદી અવસ્થા માટે વિશિષ્ટ ઉષ્માધારિતાના મૂલ્યો સમાન નથી. કારણ કે આલેખમાં બધી જ અવસ્થા રેખાઓના ઢાળ સમાન નથી.
પાણી માટે ગલન ગુપ્ત ઉષ્મા $L _{f}=3.33 \times 10^{5}\,Jkg ^{-1}$ અને બાષ્પાયન ગુપ્ત ઉષ્મા $L _{v}=22.6 \times 10^{5}\,J kg ^{-1}$ છે.
$2 \;g$ વરાળને $25^oC$ તાપમાને રહેલ $40 \;gm$ પાણીમાંથી પસાર કરતાં તે ઠંડી પડે છે. તેના કારણે પાણીનું તાપમાન વધીને $54.3^oC$ થાય છે, તો વરાળની ગુપ્ત ઉષ્મા ...... $cal/gm$
કાર્બન ડાયોક્સાઇડ માટેનાં $P -T$ ફેઝ ડાયગ્રામ પર આધારિત નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો :
$(a)$ કયા તાપમાને અને દબાણે $CO_2$ ,ના ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ અવસ્થાઓ સંતુલિત સ્થિતિમાં સહ અસ્તિત્વમાં હશે ?
$(b)$ દબાણના ઘટાડા સાથે $CO_2$ ના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ પર શું અસર થશે ?
$(c)$ $CO$, માટે ક્રાંતિક તાપમાન અને દબાણ શું છે? તેનું મહત્ત્વ શું છે?
$(d)$ $(i)$ $-70 \,^oC$ તાપમાને અને $1$ વાતાવરણ દબાણે
$(ii)$ $-60 \,^oC$ તાપમાને અને $10$ વાતાવરણ દબાણે
$(ii)$ $15 \,^oC$ તાપમાને અને $56$ વાતાવરણ દબાણે
$CO_2$, ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ પૈકી કઈ અવસ્થામાં હશે ?
$27°C$ તાપમાને રહેલી લેડની ગોળી ટાર્ગેટ સાથે અથડાઈને ઓગળીને સ્થિર થાય છે.$25\%$ ઉષ્મા ટાર્ગેટ દ્વારા શોષણ થાય છે.તો અથડામણ સમયે ગોળીનો વેગ ....... $m/sec.$
(લેડનું ગલનબિંદુ $= 327°C,$ વિશિષ્ટ ઉષ્મા $= 0.03\, cal/gm°C,$ ગલનગુપ્ત ઉષ્મા $= 6\, cal/gm$ અને જુલ અચળાંક $J = 4.2\, joule/cal)$
બાષ્પીકરણ તથા ઉત્કલનબિંદુ કોને કહે છે ? પાણીની ઉકળવાની પ્રક્રિયા સમજવા માટેની પ્રવૃત્તિ સમજાવો.
ગરમ દિવસે બરફના પાણીથી ભરેલા પ્યાલાને ટેબલ પર મૂકતાં તે સમય જતાં ગરમ થાય જ્યારે આ જ ટેબલ પર ગરમ ચા ભરેલો કપ ઠંડો થાય છે. તેનું કારણ લખો.