10.1 ਜਾਣ-ਪਛਾਣ

ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਬਾਰੇ ਸਾਡੇ ਸਾਰਿਆਂ ਕੋਲ ਆਮ ਸਮਝ ਦੀਆਂ ਧਾਰਨਾਵਾਂ ਹਨ। ਤਾਪਮਾਨ ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਦੀ ‘ਗਰਮੀ’ ਦਾ ਮਾਪ ਹੈ। ਉਬਲਦੇ ਪਾਣੀ ਵਾਲਾ ਕੇਤਲੀ ਬਰਫ਼ ਵਾਲੇ ਡੱਬੇ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਗਰਮ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਵਿੱਚ, ਸਾਨੂੰ ਗਰਮੀ, ਤਾਪਮਾਨ ਆਦਿ ਦੀਆਂ ਧਾਰਨਾਵਾਂ ਨੂੰ ਹੋਰ ਧਿਆਨ ਨਾਲ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ। ਇਸ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ, ਤੁਸੀਂ ਸਿੱਖੋਗੇ ਕਿ ਗਰਮੀ ਕੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਮਾਪਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦਾ ਅਧਿਅਨ ਕਰੋਗੇ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੁਆਰਾ ਗਰਮੀ ਇੱਕ ਵਸਤੂ ਤੋਂ ਦੂਜੀ ਵਸਤੂ ਵਿੱਚ ਵਹਿੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਦੌਰਾਨ, ਤੁਸੀਂ ਇਹ ਵੀ ਪਤਾ ਲਗਾਓਗੇ ਕਿ ਲੁਹਾਰ ਘੋੜਾ-ਗੱਡੀ ਦੇ ਲੱਕੜੀ ਦੇ ਪਹੀਏ ਦੇ ਰਿਮ ‘ਤੇ ਲੋਹੇ ਦਾ ਛੱਲਾ ਫਿੱਟ ਕਰਨ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਉਸਨੂੰ ਕਿਉਂ ਗਰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਸਮੁੰਦਰੀ ਕੰਢੇ ‘ਤੇ ਹਵਾ ਸੂਰਜ ਡੁੱਬਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਅਕਸਰ ਦਿਸ਼ਾ ਕਿਉਂ ਬਦਲ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਤੁਸੀਂ ਇਹ ਵੀ ਸਿੱਖੋਗੇ ਕਿ ਜਦੋਂ ਪਾਣੀ ਉਬਲਦਾ ਹੈ ਜਾਂ ਜੰਮਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਕੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਨ੍ਹਾਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੌਰਾਨ ਇਸਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਕਿਉਂ ਨਹੀਂ ਬਦਲਦਾ ਹਾਲਾਂਕਿ ਇਸ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਰਮੀ ਅੰਦਰ ਜਾਂ ਬਾਹਰ ਵਹਿ ਰਹੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

10.2 ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਗਰਮੀ

ਅਸੀਂ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਦੀਆਂ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾਵਾਂ ਨਾਲ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਥਰਮਲ ਗੁਣਾਂ ਦਾ ਅਧਿਅਨ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਾਂ। ਤਾਪਮਾਨ ਗਰਮੀ ਜਾਂ ਠੰਡ ਦਾ ਇੱਕ ਸਾਪੇਖ ਮਾਪ, ਜਾਂ ਸੂਚਕ ਹੈ। ਇੱਕ ਗਰਮ ਬਰਤਨ ਨੂੰ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲਾ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਬਰਫ਼ ਦੇ ਟੁਕੜੇ ਨੂੰ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲਾ। ਇੱਕ ਵਸਤੂ ਜਿਸਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਕਿਸੇ ਹੋਰ ਵਸਤੂ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਹੈ, ਉਸਨੂੰ ਵਧੇਰੇ ਗਰਮ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਧਿਆਨ ਦਿਓ ਕਿ ਗਰਮ ਅਤੇ ਠੰਡਾ ਸਾਪੇਖ ਸ਼ਬਦ ਹਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਲੰਬਾ ਅਤੇ ਛੋਟਾ। ਅਸੀਂ ਛੂਹ ਕੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀਤੀ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਾਂ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਇਹ ਸਮਝ ਕੁਝ ਹੱਦ ਤੱਕ ਭਰੋਸੇਯੋਗ ਨਹੀਂ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਦੀ ਸੀਮਾ ਵਿਗਿਆਨਕ ਉਦੇਸ਼ਾਂ ਲਈ ਉਪਯੋਗੀ ਹੋਣ ਲਈ ਬਹੁਤ ਸੀਮਿਤ ਹੈ।

ਅਨੁਭਵ ਤੋਂ ਅਸੀਂ ਜਾਣਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਗਰਮੀਆਂ ਦੇ ਦਿਨ ਮੇਜ਼ ‘ਤੇ ਛੱਡਿਆ ਗਿਆ ਬਰਫ਼ ਵਰਗਾ ਠੰਡਾ ਪਾਣੀ ਦਾ ਗਲਾਸ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਗਰਮ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜਦਕਿ ਉਸੇ ਮੇਜ਼ ‘ਤੇ ਗਰਮ ਚਾਹ ਦਾ ਪਿਆਲਾ ਠੰਡਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਜਦੋਂ ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ, ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ ਬਰਫ਼ ਵਰਗਾ ਠੰਡਾ ਪਾਣੀ ਜਾਂ ਗਰਮ ਚਾਹ, ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਦੇ ਮਾਧਿਅਮ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਵੱਖਰਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਸਿਸਟਮ ਅਤੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਦੇ ਮਾਧਿਅਮ ਵਿਚਕਾਰ ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਦ ਤੱਕ ਕਿ ਵਸਤੂ ਅਤੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਦਾ ਮਾਧਿਅਮ ਇੱਕੋ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਨਹੀਂ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦੇ। ਅਸੀਂ ਇਹ ਵੀ ਜਾਣਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਬਰਫ਼ ਵਰਗੇ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦੇ ਗਲਾਸ ਟੰਬਲਰ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, ਗਰਮੀ ਵਾਤਾਵਰਣ ਤੋਂ ਗਲਾਸ ਟੰਬਲਰ ਵਿੱਚ ਵਹਿੰਦੀ ਹੈ, ਜਦਕਿ ਗਰਮ ਚਾਹ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਗਰਮ ਚਾਹ ਦੇ ਪਿਆਲੇ ਤੋਂ ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿੱਚ ਵਹਿੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਅਸੀਂ ਕਹਿ ਸਕਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਗਰਮੀ ਉਰਜਾ ਦਾ ਉਹ ਰੂਪ ਹੈ ਜੋ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਅੰਤਰ ਦੇ ਆਧਾਰ ‘ਤੇ ਦੋ (ਜਾਂ ਵੱਧ) ਸਿਸਟਮਾਂ ਜਾਂ ਇੱਕ ਸਿਸਟਮ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਵਿਚਕਾਰ ਤਬਦੀਲ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਤਬਦੀਲ ਕੀਤੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਦੀ ਊਰਜਾ ਦੀ SI ਇਕਾਈ ਜੂਲ $(J)$ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਗਟ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜਦਕਿ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ SI ਇਕਾਈ ਕੈਲਵਿਨ (K) ਹੈ, ਅਤੇ ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ $\left({ }^{\circ} \mathrm{C}\right)$ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਇੱਕ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਵਰਤੀ ਜਾਣ ਵਾਲੀ ਇਕਾਈ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਨੂੰ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਬਦਲਾਅ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਸਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇਹ ਫੈਲ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜਾਂ ਅਵਸਥਾ ਬਦਲ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਬਾਅਦ ਦੇ ਭਾਗਾਂ ਵਿੱਚ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਵਸਤੂਆਂ ‘ਤੇ ਗਰਮੀ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦਾ ਅਧਿਅਨ ਕਰਾਂਗੇ।

10.3 ਤਾਪਮਾਨ ਦਾ ਮਾਪਣ

ਤਾਪਮਾਨ ਦਾ ਮਾਪ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਪਦਾਰਥਾਂ ਦੇ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਭੌਤਿਕ ਗੁਣ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਕਾਫ਼ੀ ਬਦਲਦੇ ਹਨ। ਅਜਿਹੇ ਕੁਝ ਗੁਣਾਂ ਨੂੰ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਬਣਾਉਣ ਦੇ ਆਧਾਰ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਵਰਤਿਆ ਜਾਣ ਵਾਲਾ ਗੁਣ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਤਰਲ ਦੇ ਆਇਤਨ ਦਾ ਪਰਿਵਰਤਨ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਆਮ ਤਰਲ-ਇਨ-ਗਲਾਸ ਥਰਮਾਮੀਟਰਾਂ ਵਿੱਚ, ਪਾਰਾ, ਅਲਕੋਹਲ ਆਦਿ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਆਇਤਨ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ਾਲ ਸੀਮਾ ਵਿੱਚ ਰੇਖਿਕ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਬਦਲਦਾ ਹੈ।

ਥਰਮਾਮੀਟਰਾਂ ਨੂੰ ਅੰਕਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਇੱਕ ਉਚਿਤ ਪੈਮਾਨੇ ‘ਤੇ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸੰਖਿਆਤਮਕ ਮੁੱਲ ਦਿੱਤਾ ਜਾ ਸਕੇ। ਕਿਸੇ ਵੀ ਮਾਨਕ ਪੈਮਾਨੇ ਦੀ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ ਲਈ, ਦੋ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਹਵਾਲਾ ਬਿੰਦੂਆਂ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਸਾਰੇ ਪਦਾਰਥ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਆਕਾਰ ਬਦਲਦੇ ਹਨ, ਫੈਲਾਅ ਲਈ ਇੱਕ ਪੂਰਨ ਹਵਾਲਾ ਉਪਲਬਧ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਲੋੜੀਂਦੇ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਬਿੰਦੂਆਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਭੌਤਿਕ ਘਟਨਾਵਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜੋ ਹਮੇਸ਼ਾ ਇੱਕੋ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਵਾਪਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਪਾਣੀ ਦਾ ਬਰਫ਼ ਬਿੰਦੂ ਅਤੇ ਭਾਫ਼ ਬਿੰਦੂ ਦੋ ਸੁਵਿਧਾਜਨਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਬਿੰਦੂ ਹਨ ਅਤੇ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਹਿਮੀਕਰਨ ਅਤੇ ਉਬਾਲ ਬਿੰਦੂ ਵਜੋਂ ਜਾਣੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਦੋਵੇਂ ਬਿੰਦੂ ਉਹ ਤਾਪਮਾਨ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ‘ਤੇ ਸ਼ੁੱਧ ਪਾਣੀ ਮਾਨਕ ਦਬਾਅ ਹੇਠ ਜੰਮਦਾ ਅਤੇ ਉਬਲਦਾ ਹੈ। ਦੋ ਜਾਣੇ-ਪਛਾਣੇ ਤਾਪਮਾਨ ਪੈਮਾਨੇ ਫਾਰਨਹੀਟ ਤਾਪਮਾਨ ਪੈਮਾਨਾ ਅਤੇ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤਾਪਮਾਨ ਪੈਮਾਨਾ ਹਨ। ਬਰਫ਼ ਅਤੇ ਭਾਫ਼ ਬਿੰਦੂ ਦੇ ਮੁੱਲ ਫਾਰਨਹੀਟ ਪੈਮਾਨੇ ‘ਤੇ ਕ੍ਰਮਵਾਰ $32^{\circ} \mathrm{F}$ ਅਤੇ $212^{\circ} \mathrm{F}$ ਹਨ ਅਤੇ ਸੈਲਸੀਅਸ ਪੈਮਾਨੇ ‘ਤੇ $0 \mathrm{C}$ ਅਤੇ $100{ }^{\circ} \mathrm{C}$ ਹਨ। ਫਾਰਨਹੀਟ ਪੈਮਾਨੇ ‘ਤੇ, ਦੋ ਹਵਾਲਾ ਬਿੰਦੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ 180 ਬਰਾਬਰ ਅੰਤਰਾਲ ਹਨ, ਅਤੇ ਸੈਲਸੀਅਸ ਪੈਮਾਨੇ ‘ਤੇ, 100 ਹਨ।

ਚਿੱਤਰ 10.1 ਫਾਰਨਹੀਟ ਤਾਪਮਾਨ (tF) ਬਨਾਮ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤਾਪਮਾਨ (tc) ਦਾ ਗ੍ਰਾਫ।

ਦੋਵਾਂ ਪੈਮਾਨਿਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਬਦਲਣ ਲਈ ਇੱਕ ਸੰਬੰਧ ਫਾਰਨਹੀਟ ਤਾਪਮਾਨ $\left(t_{\mathrm{F}}\right)$ ਬਨਾਮ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤਾਪਮਾਨ $\left(t_{\mathrm{C}}\right)$ ਦੇ ਗ੍ਰਾਫ ਤੋਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਸਿੱਧੀ ਰੇਖਾ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 10.1), ਜਿਸਦਾ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ

$$ \begin{equation*} \frac{t_{F}-32}{180}=\frac{t_{C}}{100} \tag{10.1} \end{equation*} $$

10.4 ਆਦਰਸ਼-ਗੈਸ ਸਮੀਕਰਨ ਅਤੇ ਪੂਰਨ ਤਾਪਮਾਨ

ਤਰਲ-ਇਨ-ਗਲਾਸ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਬਿੰਦੂਆਂ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ ਤਾਪਮਾਨ ਲਈ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਰੀਡਿੰਗ ਦਿਖਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿਉਂਕਿ ਫੈਲਣ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਗੁਣ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇੱਕ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਜੋ ਗੈਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਭਾਵੇਂ ਕਿਸੇ ਵੀ ਗੈਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਇੱਕੋ ਜਿਹੀ ਰੀਡਿੰਗ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਪ੍ਰਯੋਗ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ ਘੱਟ ਘਣਤਾ ਵਾਲੀਆਂ ਸਾਰੀਆਂ ਗੈਸਾਂ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਫੈਲਣ ਵਾਲਾ ਵਿਵਹਾਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਕਿਸੇ ਦਿੱਤੀ ਗਈ ਮਾਤਰਾ (ਪੁੰਜ) ਦੀ ਗੈਸ ਦੇ ਵਿਵਹਾਰ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਵਾਲੇ ਚਲ ਦਬਾਅ, ਆਇਤਨ, ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ $(P, V$, ਅਤੇ $T)$ ਹਨ (ਜਿੱਥੇ $T=t+273.15$; $t$ ${ }^{\circ} \mathrm{C}$ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ)। ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਸਥਿਰ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਦਾ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ $P V=$ ਸਥਿਰ। ਇਸ ਸੰਬੰਧ ਨੂੰ ਬਾਇਲ ਦਾ ਨਿਯਮ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਰਾਬਰਟ ਬਾਇਲ (1627-1691) ਦੇ ਬਾਅਦ, ਜਿਸਨੇ ਇਸਦੀ ਖੋਜ ਕੀਤੀ ਸੀ। ਜਦੋਂ ਦਬਾਅ ਨੂੰ ਸਥਿਰ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਦਾ ਆਇਤਨ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ $V / T=$ ਸਥਿਰ। ਇਸ ਸੰਬੰਧ ਨੂੰ ਚਾਰਲਸ ਦਾ ਨਿਯਮ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਫਰਾਂਸੀਸੀ ਵਿਗਿਆਨੀ ਜੈਕਸ ਚਾਰਲਸ (1747-1823) ਦੇ ਬਾਅਦ। ਘੱਟ ਘਣਤਾ ਵਾਲੀਆਂ ਗੈਸਾਂ ਇਨ੍ਹਾਂ ਨਿਯਮਾਂ ਦੀ ਪਾਲਣਾ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਸੰਬੰਧ ਵਿੱਚ ਜੋੜਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਧਿਆਨ ਦਿਓ ਕਿ ਕਿਉਂਕਿ $P V=$ ਸਥਿਰ ਅਤੇ $V / T=$ ਕਿਸੇ ਦਿੱਤੀ ਗਈ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਲਈ ਸਥਿਰ ਹੈ, ਤਾਂ $P V / T$ ਵੀ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਸੰਬੰਧ ਨੂੰ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਨਿਯਮ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸਨੂੰ ਇੱਕ ਵਧੇਰੇ ਸਧਾਰਨ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਲਿਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜੋ ਸਿਰਫ਼ ਕਿਸੇ ਇੱਕ ਗੈਸ ਦੀ ਦਿੱਤੀ ਗਈ ਮਾਤਰਾ ਲਈ ਹੀ ਨਹੀਂ, ਸਗੋਂ ਕਿਸੇ ਵੀ ਘੱਟ ਘਣਤਾ ਵਾਲੀ ਗੈਸ ਦੀ ਕਿਸੇ ਵੀ ਮਾਤਰਾ ਲਈ ਲਾਗੂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਆਦਰਸ਼-ਗੈਸ ਸਮੀਕਰਨ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:

$$ \begin{align*} & \frac{P V}{T}=\mu R \\ & \text { or } P V=\mu R T \tag{10.2} \end{align*} $$

ਜਿੱਥੇ, $\mu$ ਗੈਸ ਦੇ ਨਮੂਨੇ ਵਿੱਚ ਮੋਲਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਹੈ ਅਤੇ $R$ ਨੂੰ ਸਰਵਵਿਆਪਕ ਗੈਸ ਸਥਿਰਾਂਕ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:

$$ R=8.31 \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}$$

ਸਮੀਕਰਨ 10.2 ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਸਿੱਖਿਆ ਹੈ ਕਿ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਸਿੱਧੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹਨ: $P V \propto T$। ਇਹ ਸੰਬੰਧ ਇੱਕ ਗੈਸ ਨੂੰ ਸਥਿਰ ਆਇਤਨ ਗੈਸ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਮਾਪਣ ਲਈ ਵਰਤਣ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਗੈਸ ਦੇ ਆਇਤਨ ਨੂੰ ਸਥਿਰ ਰੱਖਦੇ ਹੋਏ, ਇਹ $P \propto T$ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਇੱਕ ਸਥਿਰ-ਆਇਤਨ ਗੈਸ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਨਾਲ, ਤਾਪਮਾਨ ਦਬਾਅ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਪੜ੍ਹਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ ਦਬਾਅ ਬਨਾਮ ਤਾਪਮਾਨ ਦਾ ਗ੍ਰਾਫ ਇੱਕ ਸਿੱਧੀ ਰੇਖਾ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 10.2 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 10.2 ਸਥਿਰ ਆਇਤਨ ‘ਤੇ ਰੱਖੀ ਘੱਟ ਘਣਤਾ ਵਾਲੀ ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ ਬਨਾਮ ਤਾਪਮਾਨ।

ਚਿੱਤਰ 10.3 ਦਬਾਅ ਬਨਾਮ ਤਾਪਮਾਨ ਦਾ ਗ੍ਰਾਫ ਅਤੇ ਘੱਟ ਘਣਤਾ ਵਾਲੀਆਂ ਗੈਸਾਂ ਲਈ ਰੇਖਾਵਾਂ ਦਾ ਐਕਸਟ੍ਰਾਪੋਲੇਸ਼ਨ ਇੱਕੋ ਪੂਰਨ ਜ਼ੀਰੋ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ।

ਹਾਲਾਂਕਿ, ਅਸਲ ਗੈਸਾਂ ‘ਤੇ ਮਾਪ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਨਿਯਮ ਦੁਆਰਾ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਕੀਤੇ ਗਏ ਮੁੱਲਾਂ ਤੋਂ ਵਿਚਲਿਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਪਰ ਸੰਬੰਧ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ਾਲ ਤਾਪਮਾਨ ਸੀਮਾ ਵਿੱਚ ਰੇਖਿਕ ਹੈ, ਅਤੇ ਅਜਿਹਾ ਲੱਗਦਾ ਹੈ ਕਿ ਜੇਕਰ ਗੈਸ ਇੱਕ ਗੈਸ ਬਣੀ ਰਹਿੰਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਦਬਾਅ ਘਟਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਜ਼ੀਰੋ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਲਈ ਪੂਰਨ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ, ਧੁਰੇ ਤੱਕ ਸਿੱਧੀ ਰੇਖਾ ਨੂੰ ਐਕਸਟ੍ਰਾਪੋਲੇਟ ਕਰਕੇ ਅਨੁਮਾਨਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 10.3 ਵਿੱਚ ਹੈ। ਇਹ ਤਾਪਮਾਨ $-273.15^{\circ} \mathrm{C}$ ਪਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਪੂਰਨ ਜ਼ੀਰੋ ਵਜੋਂ ਨਿਯੁਕਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਪੂਰਨ ਜ਼ੀਰੋ ਕੈਲਵਿਨ ਤਾਪਮਾਨ ਪੈਮਾਨੇ ਜਾਂ ਪੂਰਨ ਪੈਮਾਨੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਬੁਨਿਆਦ ਹੈ ਜਿਸਦਾ ਨਾਮ ਬ੍ਰਿਟਿਸ਼ ਵਿਗਿਆਨੀ ਲਾਰਡ ਕੈਲਵਿਨ ਦੇ ਨਾਮ ‘ਤੇ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਇਸ ਪੈਮਾਨੇ ‘ਤੇ, $-273.15^{\circ} \mathrm{C}$ ਨੂੰ ਜ਼ੀਰੋ ਬਿੰਦੂ ਵਜੋਂ ਲਿਆ ਜਾਂਵਦਾ ਹੈ, ਭਾਵ $0 \mathrm{~K}$ (ਚਿੱਤਰ 10.4)।

ਚਿੱਤਰ 10.4 ਕੈਲਵਿਨ, ਸੈਲਸੀਅਸ ਅਤੇ ਫਾਰਨਹੀਟ ਤਾਪਮਾਨ ਪੈਮਾਨਿਆਂ ਦੀ ਤੁਲਨਾ।

ਕੈਲਵਿਨ ਅਤੇ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤਾਪਮਾਨ ਪੈਮਾਨਿਆਂ ਵਿੱਚ ਇਕਾਈ ਦਾ ਆਕਾਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਇਨ੍ਹਾਂ ਪੈਮਾਨਿਆਂ ‘ਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹਨ

$$ \begin{equation*} T=t_{\mathrm{C}}+273.15 \tag{10.3} \end{equation*} $$

10.5 ਥਰਮਲ ਫੈਲਾਅ

ਤੁਸੀਂ ਨੋਟ ਕੀਤਾ ਹੋਵੇਗਾ ਕਿ ਕਈ ਵਾਰ ਧਾਤ ਦੇ ਢੱਕਣਾਂ ਵਾਲੀਆਂ ਸੀਲਬੰਦ ਬੋਤਲਾਂ ਇੰਨੀ ਕੱਸ ਕੇ ਪੇਚ ਕੀਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਖੋਲ੍ਹਣ ਲਈ ਕਿਸੇ ਨੂੰ ਢੱਕਣ ਨੂੰ ਕੁਝ ਸਮੇਂ ਲਈ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਰੱਖਣਾ ਪੈਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਧਾਤ ਦੇ ਢੱਕਣ ਨੂੰ ਫੈਲਣ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਇਸਨੂੰ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਖੋਲ੍ਹਣ ਲਈ ਢਿੱਲਾ ਕਰ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਤਰਲ ਪਦਾਰਥਾਂ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, ਤੁਸੀਂ ਨੋਟ ਕੀਤਾ ਹੋਵੇਗਾ ਕਿ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਵਿੱਚ ਪਾਰਾ ਚੜ੍ਹ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਨੂੰ ਥੋੜ੍ਹੇ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਅਸੀਂ ਥਰਮਾਮੀਟਰ ਨੂੰ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚੋਂ ਬਾਹਰ ਕੱਢਦੇ ਹਾਂ ਤਾਂ ਪਾਰੇ ਦਾ ਪੱਧਰ ਦੁਬਾਰਾ ਡਿੱਗ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਗੈਸਾਂ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਠੰਡੇ ਕਮਰੇ ਵਿੱਚ ਅੰਸ਼ਕ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਫੁਲਾਇਆ ਗਿਆ ਗੁਬਾਰਾ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਰੱਖਣ ‘ਤੇ ਪੂਰੇ ਆਕਾਰ ਤੱਕ ਫੈਲ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਦੂਜੇ ਪਾਸੇ, ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਡੁਬੋਏ ਜਾਣ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਫੁਲਾਇਆ ਗਿਆ ਗੁਬਾਰਾ ਅੰਦਰਲੀ ਹਵਾ ਦੇ ਸੁੰਗੜਨ ਕਾਰਨ ਸੁੰਗੜਨਾ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰ ਦੇਵੇਗਾ।

ਇਹ ਸਾਡਾ ਆਮ ਅਨੁਭਵ ਹੈ ਕਿ ਬਹੁਤੇ ਪਦਾਰਥ ਗਰਮ ਕਰਨ ‘ਤੇ ਫੈਲਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਠੰਡਾ ਹੋਣ ‘ਤੇ ਸੁੰਗੜਦੇ ਹਨ। ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਵ ਇਸਦੇ ਆਕਾਰਾਂ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣਦਾ ਹੈ। ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਦੇ ਆਕਾਰਾਂ ਵਿੱਚ ਇਸਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਕਾਰਨ ਹੋਣ ਵਾਲੀ ਵਾਧੇ ਨੂੰ ਥਰਮਲ ਫੈਲਾਅ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਫੈਲਾਅ ਨੂੰ ਰੇਖਿਕ ਫੈਲਾਅ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਖੇਤਰਫਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲਾਅ ਨੂੰ ਖੇਤਰ ਫੈਲਾਅ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਆਇਤਨ ਵਿੱਚ ਫੈਲਾਅ ਨੂੰ ਆਇਤਨ ਫੈਲਾਅ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 10.5)।

ਚਿੱਤਰ 10.5 ਥਰਮਲ ਫੈਲਾਅ

ਜੇਕਰ ਪਦਾਰਥ ਇੱਕ ਲੰਬੀ ਛੜ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਹੈ, ਤਾਂ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਛੋਟੇ ਬਦਲਾਅ ਲਈ, $\Delta T$, ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਭਿੰਨ ਬਦਲਾਅ, $\Delta l / l$, ਸਿੱਧਾ $\Delta T$ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

$$ \begin{equation*} \frac{\Delta l}{l}=\alpha_{1} \Delta T \tag{10.4} \end{equation*} $$

ਜਿੱਥੇ $\alpha_{1}$ ਨੂੰ ਰੇਖਿਕ ਫੈਲਾਅ ਦਾ ਗੁਣਾਂਕ (ਜਾਂ ਰੇਖਿਕ ਫੈਲਾਅਸ਼ੀਲਤਾ) ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਛੜ ਦੇ ਪਦਾਰਥ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਹੈ। ਟੇਬਲ 10.1 ਵਿੱਚ, ਤਾਪਮਾਨ ਸੀਮਾ $0^{\circ} \mathrm{C}$ ਤੋਂ $100 \mathrm{C}$ ਤੱਕ ਕੁਝ ਪਦਾਰਥਾਂ ਲਈ ਰੇਖਿਕ ਫੈਲਾਅ ਦੇ ਗੁਣਾਂਕ ਦੇ ਆਮ ਔਸਤ ਮੁੱਲ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਹਨ। ਇਸ ਟੇਬਲ ਤੋਂ, ਕੱਚ ਅਤੇ ਤਾਂਬੇ ਲਈ $\alpha_{1}$ ਦੇ ਮੁੱਲ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਕਰੋ। ਅਸੀਂ ਪਾਉਂਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਤਾਂਬਾ ਇੱਕੋ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਧੇ ਲਈ ਕੱਚ ਨਾਲੋਂ ਲਗਭਗ ਪੰਜ ਗੁਣਾ ਵੱਧ ਫੈਲਦਾ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ, ਧਾਤਾਂ ਵੱਧ ਫੈਲਦੀਆਂ ਹਨ ਅਤੇ $\alpha_{1}$ ਦੇ ਅਪੇਕਸ਼ਾਕ੍ਰਿਤ ਉੱਚ ਮੁੱਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

ਟੇਬਲ 10.1 ਕੁਝ ਪਦਾਰਥਾਂ ਲਈ ਰੇਖਿਕ ਫੈਲਾਅ ਦੇ ਗੁਣਾਂਕ ਦੇ ਮੁੱਲ

ਇਸੇ ਤਰ