उष्णता

०१. उष्णता हा ऊर्जेचा एक प्रकार असून कोणत्याही प्रकारच्या ऊर्जेचे रूपांतर करुन ती मिळविता येते.

०२. थंडीच्या दिवसात आपण हातावर हात घासतो. या प्रकियेत यांत्रिक ऊर्जेचे रूपांतर उष्णता उर्जेत होते. जेव्हा आपण गिझरचे बटण चालू करतो तेव्हा विद्यूत ऊर्जेचे रूपांतर उष्णता उर्जेत होते. या उलट जेव्हा पाणी तापविले जाते तेव्हा पाण्याचे रूपांतर वाफेत होते. वाफेच्या इंजिनामध्ये वाफेचे रूपांतर यांत्रिक उर्जेत होते व वाफेच्या इंजिनाच्या सहाय्याने रेल्वे धावते.


* पाण्याचे असंगत आचरण
०१. सामान्यपणे द्रव मर्यादित तापमानापर्यंत तापविल्यास त्याचे प्रसरण होते व थंड केल्यास त्याचे आकुंचन होते. 

०२. परंतु पाण्याचे तापमान 40 सेल्सिअस पेक्षा कमी झाले असता पाणी वैशिष्ट्यपूर्ण व अपवादात्मक आचरण दाखवते. O अंश सेल्सिअस तापमानाचे पाणी तापविले असता सुरूवातीस 40 अंश सेल्सिअस तापमान होईपर्यंत त्याचे प्रसरणाऐवजी आकुंचन होते. 

०३. 40 अंश सेल्सिअस या तापमानास पाण्याचे आकारमान न्युनतम होते म्हणून पाण्याची घनता 40 अंश सेल्सिअस ला उच्चतम असते. आणि 40 अंश सेल्सिअसच्या पुढे तापमान गेल्यास पाण्याचे आकारमान वाढत जाते.

०४. पाण्याचे असंगत आचरण होपच्या उपकरणाच्या सहाय्याने दाखविता येते.

०५. बर्फ पाण्यावर तरंगते याचाच अर्थ त्याची घनता 0 अंश सेल्सिअस तापमानाच्या पाण्यापेक्षा कमी आहे असा होतो.

०६. थंड प्रदेशामध्ये हिवाळ्यात वातावरणाचे तापमान 0 अंश सेल्सिअस पेक्षाही कमी होऊ शकते. तापमान कमी होत जाते तसतसे तळी आणि तलावातील पाणी आकुंचन पावू लागते. त्याची घनता वाढते. ते तळाकडे जाऊ लागते. ही क्रिया संपूर्ण पाण्याचे तापमान 40 अंश सेल्सिअस होईपर्यंत चालू राहते.

०७. तापमान 40 
अंश सेल्सिअस पेक्षा कमी होऊ लागल्यानंतर ते आकुंचन पावण्याऐवजी प्रसरण पावू लागते. परिणामी त्याची घनता कमी होऊन ते पृष्ठभागावरच राहते.

०८. पृष्ठभावरील तापमान कमी होत होत 0 अंश सेल्सिअस तापमानास त्याचे बर्फ होते. बर्फाखालील पाण्याचे तापमान 40 अंश सेल्सिअसच राहते.

०९. बर्फ उष्णतेचा विसंवाहक (Bad Conductor) आहे. त्यामुळे बर्फाखालील पाण्याची उष्णता वातावरणात जाऊ शकत नाही. अशाप्रकारे 40 अंश सेल्सिअस तापमानास जलीय वनस्पति व जलचर प्राणी जीवंत राहू शकतात.

१०. तापमान 40 अंश सेल्सिअस पेक्षा कमी झाल्यास नळातील पाणी आकुंचन पावण्याऐवजी प्रसरण पावते. 0 अंश सेल्सिअस तापमानाला पाण्याचे बर्फ होते. नळाच्या आतील बाजूवर मोठा दाब निर्माण होऊन नळ फुटतात. 


* दवबिंदू तापमान आणि आर्द्रता
०१. तलाव, नदया आणि सागर यांच्यातील पाण्याचे सतत बाष्पीभवन होत असते. त्यामुळे वातावरणात नेहमीच काही प्रमाणात पाण्याचे बाष्प असते. वातावरणात असणाऱ्या पाण्याच्या वाफेचा दैनंदिन जीवनावर परिणाम होतो. वातावरणामध्ये असणाऱ्या बाष्पाच्या प्रमाणावरून दैनंदिन हवामानाचे स्वरूप समजण्यास मदत होते.

०२. जेव्हा हवा खूप थंड होते तेव्हा हवेत असलेली पाण्याची वाफ संतृप्त (Staturated) होते. त्यामुळे बाष्पाचे लहान थेंब बनतात. ज्या तापमानास हवा बाष्पाने संतृप्त होते त्या तापमानास 'दवबिंदू तापमान' म्हणतात. हवेमध्ये असणाऱ्या बाष्पाच्या प्रमाणावर दवबिंदू तापमान अवलंबून असते.

०३. हवेतील पाण्याच्या वाफेमुळे हवेत निर्माण होणारा ओलावा किंवा दमटपणा यालाच 'आर्द्रता' म्हणतात. ज्या राशीच्या सहाय्याने हवेतील पाण्याच्या वाफेचे शेकडा प्रमाण मोजले जाते तिला निरपेक्ष आर्दता (Absolute Humidity) असे म्हणतात. एकक आकारामानाच्या हवेमध्ये असलेल्या पाण्याच्या वाफेच्या वस्तुमानास 'निरपेक्ष आर्द्रता' असे म्हणतात. सर्वसाधारणपणे निरपेक्ष आर्द्रता ही Kg/m3मध्ये मोजतात.

०४. हवा संतृप्त होण्यासाठी लागणाऱ्या बाष्पाचे प्रमाण तापमानावर अवलंबून आहे. हवा सामावून घेत असलेल्या बाष्पाच्या कमाल मर्यादेपेक्षा हवेमध्ये कमी बाष्प सामावले असेल तर ती हवा 'असंतृप्त' आहे असे म्हटतात.

०५. जर हवा संतृप्त करण्यासाठी लागणाऱ्या बाष्पाच्या प्रमाणापेक्षा हवेतील बाष्प खूपच कमी असेल तर ती हवा कोरडी असल्याचे आपणास जाणवते. 
याउलट हवेतील बाष्पाचे प्रमाण ती हवा संतृप्त करण्यासाठी लागणाऱ्या बाष्पाच्या प्रमाण सापेक्ष संतृप्त हवेपेक्षा किंचित कमी असेल तर हवा दमट आहे असे जाणवते. हवेच्या दमटपणाचे प्रमाण सापेक्ष आर्द्र्तेच्या रूपात मोजतात.

०६. हवेमध्ये ठराविक आकारमानात प्रत्यक्ष समाविष्ट असलेल्या बाष्पाचे वस्तुमान व तेच आकारमान त्याच तापमानास संतृप्त करण्यासाठी आवश्यक असणाऱ्या पाण्याचे वस्तुमान याच्या गुणोत्तरास सापेक्ष आर्द्रता असे म्हणतात. सापेक्ष आर्द्रता शेकडेवारीत सांगतात.

०७. दवबिंदू तापमानास हवेची सापेक्ष आर्द्रता १००% असते. जर सापेक्ष आर्द्रता ६०% पेक्षा जास्त असेल टीआर हवा दमट असल्याचे जाणवते. ६०% पेक्षा कमी असेल तर हवा कोरडी असल्याचे जाणवते.

०८. थंड जमीन तिच्या सान्निध्यात येणारी हवा दवबिंदू तापमानापेक्षा कमी तापमानापर्यंत थंड करते. जेव्हा हवेतील बाष्पाचे संघनन (condensation) होते तेव्हा धुके (Fog) तयार होते. जेव्हा गरम हवा थंड जमीन किंवा समुद्रावरून वाहते तेव्हा सुद्धा धुके तयार होते. सागरी धुके (Sea Fog) यामुळे तयार होते.

०९. उंचावरून जाणाऱ्या विमानाच्या मागे पांढरी तेजोरेखा दिसते. विमान उडत असताना इंजिनापासून निघणाऱ्या वाफेचे संघनन होऊन ढग तयार होतात. जर सभोवतालच्या वातावरणातील हवा ही अधिक सापेक्ष आर्द्रतेची असेल तर तेजोरेखा लांबच लांब दिसते. जर सापेक्ष आर्द्रता कमी असेल तर लहान तेजोरेखा तयार होते किंवा तयार सुद्धा होत नाही.


* उष्णतेची एकके (Units of Heat)
०१. CGS आणि MKS पद्धतीमध्ये उष्णता वेगवेगळ्या एककामध्ये
मोजतात. MKS पद्धतीमध्ये तापमान १४.५० अंश सेल्सिअस ते १५.५० अंश सेल्सिअसने वाढविण्यासाठी लागणाऱ्या उष्णतेस १ KCal उष्णता म्हणतात. CGS पद्धतीमध्ये उष्णता कॅलरीमध्ये मोजतात. एक ग्रॅम पाण्याचे तापमान १४.५० अंश सेल्सिअस ते १५.५० अंश सेल्सिअस पर्यंत १० अंश सेल्सिअस ने वाढविण्यासाठी लागणाऱ्या उष्णतेस एक कॅलरी उष्णता असे म्हणतात. १
 कॅलरी = ४.१८ ज्यूल. 


* विशिष्ट उष्मा धारकता (Specific Heat Capacity)
०१. विशिष्ट उष्माधारकता 'C' या चिन्हाने दर्शवितात. विशिष्ट उष्माधारकतेचे MKS पद्धतीत एकक Kcal/kg अंश सेल्सिअस हे आहे. CGS पद्धतीत त्याचे एकक Cal/gअंश हे आहे.

०२. एक ग्रॅम वस्तुमान असलेल्या वेगवेगळ्या पदार्थातील वाढणारे तापमान समान नसते. एकक वस्तुमानाच्या पदार्थाचे तापमान १० अंश सेल्सिअस ने वाढविण्यासाठी लागणारी उष्णता म्हणजे त्या पदार्थाची 'विशिष्ट उष्माधारकता'होय.

०३. पाण्याची विशिष्ट उष्माधारकता सर्वाधिक म्हणजे 1 Kcal/Kg अंश सेल्सिअस आहे. म्हणून पाण्याच्या दिलेल्या वस्तुमानाचे विशिष्ट तापखंडातील तापमान वाढवण्यासाठी लागणारी उष्णता इतरांपेक्षा जास्त असते. पाण्याची विशिष्ट उष्माधारकता तापमानानुसार बदलते. म्हणून पाण्याचा वापर तापमापीमध्ये केला जात नाही.

०४. पाऱ्याची विशिष्ट उष्माधारकता पाण्यापेक्षा खूपच कमी असल्याने पारा पाण्यापासून कमी उष्णता शोषून घेतो. म्हणून पाण्याचे तापमान पाऱ्याच्या तापमापीने मोजतात.

०५. पाण्याची विशिष्ट उष्माधारकता सर्वात जास्त आहे. म्हणून गरम शेक घेण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या रबरी पिशवीमध्ये गरम पाणी भरतात.