ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ#

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಅದರ ದ್ರವೀಭವನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಘನದಿಂದ ದ್ರವವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ದ್ರವೀಕರಣದ ಉಷ್ಣ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಅಂತರ-ಅಣು ಬಲಗಳ ಬಲವನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಅಂತರ-ಅಣು ಬಲಗಳು ಬಲವಾಗಿದ್ದಷ್ಟೂ, ಅವುಗಳನ್ನು ಮುರಿಯಲು ಮತ್ತು ವಸ್ತುವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣಕ್ಕೆ ಸೂತ್ರ#

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ $L_f$ ಚಿಹ್ನೆಯಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣಕ್ಕೆ ಸೂತ್ರವು:

$$L_f = \frac{Q}{m}$$

ಇಲ್ಲಿ:

• $L_f$ ಎಂಬುದು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವಾಗಿದ್ದು, ಜೌಲ್ ಪ್ರತಿ ಕಿಲೋಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ (J/kg) ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
• $Q$ ಎಂಬುದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದ್ದು, ಜೌಲ್ನಲ್ಲಿ (J) ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
• $m$ ಎಂಬುದು ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದ್ದು, ಕಿಲೋಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ (kg) ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣದ ಏಕಮಾನಗಳು#

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣದ SI ಏಕಮಾನವು ಜೌಲ್ ಪ್ರತಿ ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ (J/kg) ಆಗಿದೆ. ಆದರೆ, ಕ್ಯಾಲೋರಿ ಪ್ರತಿ ಗ್ರಾಂ (cal/g) ಮತ್ತು ಬ್ರಿಟಿಷ್ ಉಷ್ಣ ಏಕಮಾನ ಪ್ರತಿ ಪೌಂಡ್ (Btu/lb) ನಂತಹ ಇತರ ಏಕಮಾನಗಳನ್ನು ಸಹ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳು#

ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಹಲವಾರು ಅಂಶಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ಅಂತರ-ಅಣು ಬಲಗಳು: ಅಂತರ-ಅಣು ಬಲಗಳು ಬಲವಾಗಿದ್ದಷ್ಟೂ, ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ.
• ಅಣುತೂಕ: ವಸ್ತುವಿನ ಅಣುಗಳು ಭಾರವಾಗಿದ್ದಷ್ಟೂ, ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ.
• ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆ: ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆ ಹೆಚ್ಚು ಕ್ರಮಬದ್ಧವಾಗಿದ್ದಷ್ಟೂ, ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣದ ಉದಾಹರಣೆಗಳು#

ಕೆಳಗಿನ ಕೋಷ್ಟಕವು ಕೆಲವು ಸಾಮಾನ್ಯ ವಸ್ತುಗಳ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಪಟ್ಟಿಮಾಡುತ್ತದೆ:

ವಸ್ತು	ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ (J/kg)
ನೀರು	333,500
ಬರ್ಫ	333,500
ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ	397,000
ತಾಮ್ರ	205,000
ಚಿನ್ನ	63,000

ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ#

ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ಗ್ರಾಂ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅದರ ದ್ರವೀಭವನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಘನದಿಂದ ದ್ರವವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಜೌಲ್ ಪ್ರತಿ ಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ (J/g) ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣವಾಗಿದೆ. ಇದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಅದರ ದ್ರವೀಭವನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ವಸ್ತುವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಸೂತ್ರವು:

$$Q = mL$$

ಇಲ್ಲಿ:

• Q ಎಂಬುದು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ (ಜೌಲ್ನಲ್ಲಿ)
• m ಎಂಬುದು ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ (ಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ)
• L ಎಂಬುದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವಾಗಿದೆ (J/g ನಲ್ಲಿ)

ಉದಾಹರಣೆ#

0°C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ 100 ಗ್ರಾಂ ಬರ್ಫವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಿ.

ಬರ್ಫದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು 334 J/g ಆಗಿದೆ.

$$Q = mL = (100 g)(334 J/g) = 33,400 J$$

ಆದ್ದರಿಂದ, 0°C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ 100 ಗ್ರಾಂ ಬರ್ಫವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು 33,400 ಜೌಲ್ ಶಕ್ತಿ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ ಸೂತ್ರ#

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಅದರ ದ್ರವೀಭವನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಘನದಿಂದ ದ್ರವವಾಗಿ, ಅಥವಾ ಅದರ ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟುವ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ದ್ರವದಿಂದ ಘನವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಜೌಲ್ ಪ್ರತಿ ಗ್ರಾಂ (J/g) ಅಥವಾ ಕಿಲೋಜೌಲ್ ಪ್ರತಿ ಮೋಲ್ (kJ/mol) ನಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೂತ್ರ#

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

$$L = Q / m$$

ಇಲ್ಲಿ:

• L ಎಂಬುದು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವಾಗಿದೆ (J/g ಅಥವಾ kJ/mol)
• Q ಎಂಬುದು ವಸ್ತುವಿನ ಅವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ (J ಅಥವಾ kJ)
• m ಎಂಬುದು ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ (g ಅಥವಾ mol)

ಉದಾಹರಣೆ#

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನೀರಿನ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು 334 J/g ಆಗಿದೆ. ಇದರರ್ಥ 0°C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಗ್ರಾಂ ಬರ್ಫವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು 334 ಜೌಲ್ ಶಕ್ತಿ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ವಸ್ತುಗಳ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಗುಣಲಕ್ಷಣವಾಗಿದ್ದು, ಅದಕ್ಕೆ ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಗಳಿವೆ. ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ, ವಸ್ತುಗಳು ಹೇಗೆ ವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ನಮಗೆ ಅನುಕೂಲವಾಗುವಂತೆ ಹೇಗೆ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ನಾವು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣದ ಅನ್ವಯಗಳು#

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಅದರ ದ್ರವೀಭವನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಘನದಿಂದ ದ್ರವವಾಗಿ, ಅಥವಾ ಅದರ ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟುವ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ದ್ರವದಿಂದ ಘನವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಈ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆಯಿಲ್ಲದೆ ಹೀರಲಾಗುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ದೈನಂದಿನ ಜೀವನ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಪ್ರಮುಖ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಕೆಲವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಅನ್ವಯಗಳು ಇವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ:

1. ತಾಪನ ಮತ್ತು ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆ

• ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆ: ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಂತರದ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕೆಲವು ಸೌರ ಉಷ್ಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಹಂತ ಬದಲಾವಣೆಯ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು (PCMಗಳು) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹಗಲು ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ, ನಂತರ ಇದನ್ನು ರಾತ್ರಿ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕಟ್ಟಡವನ್ನು ಬೆಚ್ಚಗೆ ಮಾಡಲು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಬಹುದು.
• ಶೈತ್ಯೀಕರಣ: ಶೈತ್ಯೀಕರಣ ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ಫ್ರೀಜರುಗಳಲ್ಲಿ ಆಹಾರವನ್ನು ತಂಪಾಗಿ ಇರಿಸಲು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಶೈತ್ಯಕಾರಕವು ಆಹಾರದಿಂದ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಅದು ಕರಗುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಶೈತ್ಯಕಾರಕವು ದ್ರವವಾಗಿ ಮರಳಿ ಸಂಘಟಿಸುವಾಗ ಈ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಹಾರವನ್ನು ತಂಪಾಗಿ ಇರಿಸುತ್ತದೆ.

2. ಆಹಾರ ಸಂಸ್ಕರಣೆ

• ಘನೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕರಗಿಸುವಿಕೆ: ಆಹಾರವನ್ನು ಘನೀಕರಿಸಲು ಮತ್ತು ಕರಗಿಸಲು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಹಾರವನ್ನು ಘನೀಕರಿಸಿದಾಗ, ಆಹಾರದಲ್ಲಿರುವ ನೀರು ಬರ್ಫವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಉಷ್ಣವು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಆಹಾರವನ್ನು ಸಂರಕ್ಷಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಆಹಾರವನ್ನು ಕರಗಿಸಿದಾಗ, ಬರ್ಫವು ಕರಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಉಷ್ಣವು ಆಹಾರವನ್ನು ಸೇವನೆಗೆ ಸುರಕ್ಷಿತ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ತರಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
• ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ: ಆಹಾರವನ್ನು ನಿರ್ಜಲೀಕರಿಸಲು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಹಾರವನ್ನು ನಿರ್ಜಲೀಕರಿಸಿದಾಗ, ಆಹಾರದಲ್ಲಿರುವ ನೀರು ತೆಗೆದುಹಾಕಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಅದು ತೂಕ ಮತ್ತು ಗಾತ್ರವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟುವ ಮೂಲಕ ಆಹಾರವನ್ನು ಸಂರಕ್ಷಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

3. ಲೋಹಕೆಲಸ

• ಹೊಯ್ದು ಎರಕ: ಲೋಹಗಳನ್ನು ಹೊಯ್ದು ಎರಕ ಹಾಕಲು ಲೋಹಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಲೋಹವನ್ನು ಕರಗಿಸಿದಾಗ, ಅದು ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಉಷ್ಣವು ಲೋಹವನ್ನು ದ್ರವರೂಪದಲ್ಲಿರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಇದರಿಂದ ಅದನ್ನು ಅಚ್ಚಿನಲ್ಲಿ ಸುರಿಯಬಹುದು. ಲೋಹವು ತಣ್ಣಗಾಗಿ ಘನೀಕರಿಸಿದಾಗ, ಅದು ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಉಷ್ಣವು ಲೋಹದ ಎರಕವು ಘನವಾಗಿದ್ದು ದೋಷರಹಿತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
• ವೆಲ್ಡಿಂಗ್: ಎರಡು ಲೋಹದ ತುಂಡುಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸಲು ವೆಲ್ಡಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಲೋಹವನ್ನು ಬೆಚ್ಚಗೆ ಮಾಡಿದಾಗ, ಅದು ಕರಗಿ ಒಂದಾಗಿ ಸೇರುತ್ತದೆ. ಲೋಹವು ತಣ್ಣಗಾಗಿ ಘನೀಕರಿಸಿದಾಗ, ಅದು ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಉಷ್ಣವು ಎರಡು ಲೋಹದ ತುಂಡುಗಳ ನಡುವೆ ಬಲವಾದ ಬಂಧವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

4. ಔಷಧಶಾಸ್ತ್ರ

• ಔಷಧ ವಿತರಣೆ: ಔಷಧಗಳ ಬಿಡುಗಡೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಔಷಧ ವಿತರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಔಷಧಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುವರಿಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವನ್ನು ಬೆಚ್ಚಗೆ ಮಾಡಿದಾಗ, ಅದು ಕರಗಿ ಔಷಧವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಔಷಧದ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಬಿಡುಗಡೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ.

5. ಇತರ ಅನ್ವಯಗಳು

• ಐಸ್ ಸ್ಕೇಟಿಂಗ್ ಮೈದಾನಗಳು: ಐಸ್ ಸ್ಕೇಟಿಂಗ್ ಮೈದಾನಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನೀರನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ನೀರಿನಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಬರ್ಫವನ್ನು ತಂಪಾಗಿ ಇರಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
• ಹಿಮ ನಿರ್ಮಾಣ: ಹಿಮವನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನೀರನ್ನು ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಸಿಂಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ನೀರಿನಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ನೀರನ್ನು ಹಿಮವಾಗಿ ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
• ಉಷ್ಣ ರಕ್ಷಣೆ: ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತೀವ್ರ ತಾಪಮಾನದಿಂದ ರಕ್ಷಿಸಲು ಉಷ್ಣ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕೆಲವು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಗಳು ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಬಳಸುವ ಉಷ್ಣ ಕವಚಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಜ್ಜುಗೊಳಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ ಸಾಧನವಾಗಿದ್ದು, ದೈನಂದಿನ ಜೀವನ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಪ್ರಮುಖ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ, ನಮ್ಮ ಜೀವನವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಜಗತ್ತನ್ನು ಉತ್ತಮ ಸ್ಥಳವಾಗಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬಹುದು.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣದ ಮೇಲೆ ಪರಿಹರಿಸಿದ ಉದಾಹರಣೆಗಳು#

ಉದಾಹರಣೆ 1: ಬರ್ಫವನ್ನು ಕರಗಿಸುವುದು#

0°C ತಾಪಮಾನದ 100-ಗ್ರಾಂ ಬರ್ಫದ ಘನವನ್ನು ಕುದಿಯುವ ನೀರಿನ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಇಡಲಾಗಿದೆ. ಬರ್ಫದ ಘನವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಮತ್ತು ಅದರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 100°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಎಷ್ಟು ಉಷ್ಣ ಅಗತ್ಯವಿದೆ?

ಪರಿಹಾರ:

ಬರ್ಫದ ಘನವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಈ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

$$Q = mL$$

ಇಲ್ಲಿ:

• Q ಎಂಬುದು ಅಗತ್ಯವಾದ ಉಷ್ಣವಾಗಿದೆ (ಜೌಲ್ನಲ್ಲಿ)
• m ಎಂಬುದು ಬರ್ಫದ ಘನದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ (ಕಿಲೋಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ)
• L ಎಂಬುದು ಬರ್ಫದ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವಾಗಿದೆ (334 kJ/kg)

ನೀಡಲಾದ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಸೂತ್ರದಲ್ಲಿ ಬದಲಿಸಿದಾಗ, ನಾವು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ:

$$Q = (0.1 kg)(334 kJ/kg) = 33.4 kJ$$

ಆದ್ದರಿಂದ, ಬರ್ಫದ ಘನವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು 33.4 kJ ಉಷ್ಣ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ಕರಗಿದ ಬರ್ಫದ ಘನದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 0°C ನಿಂದ 100°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು, ನಾವು ಈ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು:

$$Q = mc_p\Delta T$$

ಇಲ್ಲಿ:

• Q ಎಂಬುದು ಅಗತ್ಯವಾದ ಉಷ್ಣವಾಗಿದೆ (ಜೌಲ್ನಲ್ಲಿ)
• m ಎಂಬುದು ನೀರಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ (ಕಿಲೋಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ)
• c$_p$ ಎಂಬುದು ನೀರಿನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉಷ್ಣ ಧಾರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಾಗಿದೆ (4.18 kJ/kg°C)
• ΔT ಎಂಬುದು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯಾಗಿದೆ (°C ನಲ್ಲಿ)

ನೀಡಲಾದ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಸೂತ್ರದಲ್ಲಿ ಬದಲಿಸಿದಾಗ, ನಾವು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ:

$$Q = (0.1 kg)(4.18 kJ/kg°C)(100°C) = 41.8 kJ$$

ಆದ್ದರಿಂದ, ಕರಗಿದ ಬರ್ಫದ ಘನದ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 0°C ನಿಂದ 100°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು 41.8 kJ ಉಷ್ಣ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ಬರ್ಫದ ಘನವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಮತ್ತು ಅದರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 100°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಒಟ್ಟು ಉಷ್ಣ:

$$Q_{total} = Q_{melting} + Q_{raising temperature}$$

$$Q_{total} = 33.4 kJ + 41.8 kJ = 75.2 kJ$$

ಆದ್ದರಿಂದ, ಬರ್ಫದ ಘನವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಮತ್ತು ಅದರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 100°C ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು 75.2 kJ ಉಷ್ಣ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ 2: ನೀರನ್ನು ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟಿಸುವುದು#

100°C ತಾಪಮಾನದ 100-ಗ್ರಾಂ ನೀರಿನ ಮಾದರಿಯನ್ನು -18°C ತಾಪಮಾನದ ಫ್ರೀಜರ್ನಲ್ಲಿ ಇಡಲಾಗಿದೆ. ನೀರು ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟಿ -18°C ಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗುವಾಗ ಎಷ್ಟು ಉಷ್ಣ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ?

ಪರಿಹಾರ:

ನೀರು ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟುವಾಗ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಈ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

$$Q = mL$$

ಇಲ್ಲಿ:

• Q ಎಂಬುದು ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಉಷ್ಣವಾಗಿದೆ (ಜೌಲ್ನಲ್ಲಿ)
• m ಎಂಬುದು ನೀರಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ (ಕಿಲೋಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ)
• L ಎಂಬುದು ನೀರಿನ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವಾಗಿದೆ (334 kJ/kg)

ನೀಡಲಾದ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಸೂತ್ರದಲ್ಲಿ ಬದಲಿಸಿದಾಗ, ನಾವು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ:

$$Q = (0.1 kg)(334 kJ/kg) = 33.4 kJ$$

ಆದ್ದರಿಂದ, ನೀರು ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟುವಾಗ 33.4 kJ ಉಷ್ಣ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟಿದ ನೀರನ್ನು 0°C ನಿಂದ -18°C ಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗಿಸಲು, ನಾವು ಈ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು:

$$Q = mc_p\Delta T$$

ಇಲ್ಲಿ:

• Q ಎಂಬುದು ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಉಷ್ಣವಾಗಿದೆ (ಜೌಲ್ನಲ್ಲಿ)
• m ಎಂಬುದು ನೀರಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ (ಕಿಲೋಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ)
• c_p ಎಂಬುದು ಬರ್ಫದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉಷ್ಣ ಧಾರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಾಗಿದೆ (2.09 kJ/kg°C)
• ΔT ಎಂಬುದು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯಾಗಿದೆ (°C ನಲ್ಲಿ)

ನೀಡಲಾದ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಸೂತ್ರದಲ್ಲಿ ಬದಲಿಸಿದಾಗ, ನಾವು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ:

$$Q = (0.1 kg)(2.09 kJ/kg°C)(-18°C) = -3.76 kJ$$

ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟಿದ ನೀರನ್ನು 0°C ನಿಂದ -18°C ಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗಿಸುವಾಗ 3.76 kJ ಉಷ್ಣ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ನೀರು ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟಿ -18°C ಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗುವಾಗ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಒಟ್ಟು ಉಷ್ಣ:

$$Q_{total} = Q_{freezing} + Q_{cooling}$$

$$Q_{total} = 33.4 kJ + (-3.76 kJ) = 29.6 kJ$$

ಆದ್ದರಿಂದ, ನೀರು ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟಿ -18°C ಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗುವಾಗ 29.6 kJ ಉಷ್ಣ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ FAQಗಳು#

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ ಎಂದರೇನು?#

• ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಅದರ ದ್ರವೀಭವನ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಘನದಿಂದ ದ್ರವವಾಗಿ, ಅಥವಾ ಅದರ ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟುವ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ದ್ರವದಿಂದ ಘನವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ.
• ಇದನ್ನು “ಅವ್ಯಕ್ತ” ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಬದಲಿಗೆ ಘನ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟಿರುವ ಅಂತರ-ಅಣು ಬಲಗಳನ್ನು ಮೀರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉಷ್ಣ ಧಾರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವೇನು?#

• ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉಷ್ಣ ಧಾರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಒಂದು ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ.
• ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಅವಸ್ಥೆಯನ್ನು, ಘನದಿಂದ ದ್ರವಕ್ಕೆ ಅಥವಾ ಪ್ರತಿಯಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ.

ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣದ ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳು ಯಾವುವು?#

• ನೀರಿನ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು 334 kJ/kg ಆಗಿದೆ. ಇದರರ್ಥ 0°C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ ಬರ್ಫವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು 334 kJ ಶಕ್ತಿ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.
• ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು 397 kJ/kg ಆಗಿದೆ. ಇದರರ್ಥ 660°C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂವನ್ನು ಕರಗಿಸಲು 397 kJ ಶಕ್ತಿ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.
• ಚಿನ್ನದ ಸಂಗ್ಲನದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣವು 63 kJ/kg ಆಗಿದೆ. ಇದರರ್ಥ 1064°C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ ಚಿನ