శీతల ప్రదేశాల్లో ఉష్ణోగ్రతను కనుక్కునేందుకు వాడే పరికరం ఏది?
ఉష్ణం (heat)
- ఉష్టం ఒక శక్తి స్వరూపం ఇది వేడి వస్తువు నుంచి చల్లని వస్తువుకు ప్రయాణిస్తుంది.
- ఉష్టం సీజీఎస్ ప్రమాణం కెలోరి
- ఎస్ఐ ప్రమాణం జౌల్
- ఒక గ్రాము నీటి ఉష్ణోగ్రతను 1oc పెంచడానికి అవసరమైన ఉష్ణాన్ని కెలోరి అంటారు.
- 1 కెలోరి = 4.186 జౌల్లు
- 1. కిలో కెలోరి= 4186 జౌల్లు
- ఒక వస్తువు ఉష్టం గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రం ‘కెలోరిమెట్రి’.
- ఉష్ణరాశిని కొలవడానికి ‘బాంబ్ కెలోరిమీటరు ఉపయోగిస్తారు.
- ఉష్ణం ఎల్లప్పుడు అధిక ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువు నుంచి అల్ప ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువు వైపు ప్రయాణిస్తుంది.
- ఇది మూడు పద్ధతుల్లో జరుగుతుంది.
1) ఉష్ణ వహనం
2) ఉష్ణ సంవహనం
3) ఉష్ట వికిరణం
ఉష్ణ వహనం:
వస్తువు పదార్థంలోని కణాల చలనం లేకుండా ఉష్ణ ప్రసారం జరుగుతుంది. ఉదా: అన్ని ఘన పదార్థాలు, ద్రవస్థితిలోని పాదరసంలో ఈ ప్రక్రియలో ఉష్ణ ప్రసారం చాలా ఆలస్యంగా జరుగుతుంది.
కణాలకు ఎటువంటి స్థాన భ్రంశం ఉండదు.
ఉష్ణ సంవహనం
వస్తువు లేదా పదార్థంలోని కణాల స్థానాంతర చలనం ద్వారా ఉష్ణ ప్రసారం జరుగుతుంది.
ఉదా: అన్ని ద్రవ పదార్థాలు (పాదరసం తప్ప) వాయు పదార్ధాలు
భూ పవనాలు, సముద్ర పవనాలు ఏర్పడటానికి కారణం ఉష్ణ సంవహనం.
వెంటిలేటర్లు, పొగగొట్టం, చిమ్నిలు మొదలైనవి ఉష్ణ సంవహనం ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.
ఉష్ణవికిరణం
యానకంతో నిమిత్తం లేకుండా ఉష్ణ ప్రసారం జరుగుతుంది. సూర్యూడి నుండి బయలు దేరిన ఉష్ణ వికిరణాలు మొదట శూన్యంలో, తర్వాత భూమి చుట్టూ ఉన్న వాతావరణంలోకి ప్రవేశించి భూమిని చేరుతాయి. ఇది చాలా త్వరగా జరుగుతుంది.
యానకం ఉష్ణోగ్రత మారకుండా స్థిరంగా ఉంటుంది.
ఒక పాత్రలోని వేడి ద్రవాన్ని స్టీలు చెంచాతో కలిపినపుడు అది వేడెక్కడానికి గల కారణం ఉష్ణ వహనం.
భూగోళం వేడెక్కడానికి కారణం ఉష్ణవహనం, సంవహనం, వికిరణం
పదార్థాలు- రకాలు
ఉష్ణ ప్రసారం ద్వారా పదార్థాలను రెండు రకాలుగా విభజించవచ్చు.
ఉష్ణ వాహకాలు
ఉష్ణ బంధకాలు
ఉష్ణ వాహకాలు
వీటి ద్వారా ఉష్ణ ప్రసారం జరుగుతుంది.
అత్యుత్తమ ఉష్ణ వాహకం వెండి తరువాత Cu, Al, Fe మొదలైనవి.
ఉష్ణ బంధకాలు
వీటి ద్వారా ఉష్ణ ప్రసారం జరగదు.
అత్యుత్తమ ఉష్ణ బంధక పదార్థం వజ్రం
ప్లాస్టిక్, చెక్కదిమ్మ మొదలైనవి ఉష్ణ బంధకాలు
ఉష్ణోగ్రత
ఒక వస్తువు చల్లదనం లేదా వెచ్చదనాన్ని ఉష్ణోగ్రత అంటారు.
ప్రమాణాలు
SI ప్రమాణం oKelvin
సెల్సియస్, సెంటిగ్రేడు, డిగ్రీ ఫారన్ హీట్ (oF)
సెల్సియస్, ఫారెన్హీట్, కెల్విన్ మానం మధ్యగల సంబంధం
C-O/ 100, F-32/180 = K-273/100 ===> C/5= F-32/9 = K-273/5
మంచు ఉష్ణోగ్రతను కెల్విన్లలో తెలిపినపుడు K=(C+273) = O+273
100oC =100+273 =373oK అవుతుంది. OoC=273 K
సెల్సియస్, ఫారన్హీట్లు ఒక దానితో మరొకటి ఏకీభవించు రీడింగు -40
C= F=x
(C-O)/100 = (F-32)/180 ==>
x/100 = (x-32)/180 —>
10x-320=18x
8x= -320
x= -40
కెల్విన్ ఫారెన్హీట్ ఒకదానితో ఒకటి ఏకీభవింmo రీడింగ్ 574.6F
నీటి అసంగత వ్యాకోచం 4oC (or) 277oK
ఆరోగ్య వంతుడైన మానవుని సాధారణ శరీర ఉష్ణోగ్రత 37oC (or) 310oK
పాలను పాశ్చరైజేషన్ చేసే ఉష్ణోగ్రత 67oC (or) 340oK
-273oC (or)OoK ను పరమశూన్య ఉష్ణోగ్రత అంటారు. ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాయువు పీడనం శూన్యం అవుతుంది.
ఉష్ణ మాపకాలు- రకాలు
వేడిచేస్తే పదార్థాలు వ్యాకోచిస్తాయి. అనే ధర్శం ఆధారంగా థర్మామీటరు పనిచేస్తుంది. సాధారణంగా థర్మామీటరులలో పాదరసం ఉపయోగిస్తారు.
సాధారణ వాతావరణ పీడనం వద్ద మంచు కలిగే ఉష్ణోగ్రతను ఊర్ద స్థిరస్థానంగాను తీసుకుంటారు.
క్లినికల్ థర్మమీటర్
డాక్టర్లు ఉపయోగించే థర్మామీటరు ఫారెన్హీట్ మానంలో ఉంటుంది.
రీడింగులు 95oF నుండి 110oF వరకు ఉంటాయి.
దీనిలో పాదరసం ఉపయోగిస్తారు.
ఆల్కహాల్ ధర్మామీటరు
దీనిలో ఆల్కహాల్కు రంగు వేయగలం
శీతల ప్రదేశాలలో ఉష్ణోగ్రతను కనుక్కునేందుకు దీనిని ఉపయోగిస్తారు.
దీనిని ఉపయోగించి -130o నుంచి 75oC వరకు ఉష్ణోగ్రతను కనుగొనవచ్చు.
సిక్స్ గరిష్ఠ – కనిష్ఠ ఉష్ణ మాపకం
ఒకరోజులో గరిష్ఠ- కనిష్ఠ ఉష్ణోగ్రతను తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగిస్తారు.
దీనిలో పాదరసం, ఆల్కహాల్ ఉపయోగిస్తారు.
గరిష్ఠ ఉష్ణోగ్రతకు పాదరసం బల్బును, కనిష్ట ఉష్ణోగ్రతకు ఆల్కహాల్ బల్బును ఉపయోగిస్తారు.
అయస్కాంత ఉష్ణోగ్రత మాపకం
దీనిని ఉపయోగించి పరమశూన్య ఉష్టోగ్రత-273oC or 0K కచ్చితంగా కొలవ వచ్చు.
ఉష్ణవిద్యుత్, ఉష్ణోగ్రత మాపకం సీబెల్ ఫలితం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. దీనిని ఉపయోగించి కీటకాల ఉష్ణొగ్రతను 0.025oC వరకు కచ్చితంగా కొలవగలం.
పైరోమీటరు
బట్టీలు, కొలిమిల్లో ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.
ఆప్టికల్ పైరోమీటరును సూర్యుడు/ నక్షత్రాలలోని అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.
పాదరస కాలుష్యం వల్ల వచ్చే వ్యాది ‘మినిమేటా’
ఒక వస్తువులోని అణువుల సరాసరి గతిజశక్తి దాని పరమ ఉష్ణోగ్రతకు అనులోమాను పాతంలో ఉంటుంది.
ఉష్ణశక్తి ప్రసారదిశను నిర్ణయించేది ఉష్ణోగ్రత, ఆశక్తి ఉష్ణం.
విశిష్టోష్ణం (Specific Heat)
ఏకాంక ద్రవ్యరాశిగల పదార్థ ఉష్ణోగ్రతను ఒక డిగ్రీ పెంచడానికి కావలసిన ఉష్ణాన్ని ఆ పదార్థ విశిష్టోష్ణం అంటారు.
Q-msDT
S= Q/m.DT
విశిష్టోష్ణం C.G.S ప్రమాణాలు : Cal/gmoC
S.I ప్రమాణాలు Joul/kg K
1Cal=1 K.Cal/Kg
= 4.2×103 Joul/kg-k
విద్యుత్ (electricity)
నిక్రోమ్, మాంగనీస్లను ఇస్త్రీపెట్టె, రొట్టెలను వేడిచేసే పరికరం(Tawas) వంటివాటిలో తాప నియంత్రకాలుగా వాడతారు.
సిలికాన్ జర్మేనియం వంటి పదార్థాల విశిష్టోష్ణ లోహపదార్థాల కంటే 105-1010 ఉంటుంది. వీటిని అర్ధవాహకాలు అంటారు.
అర్ధవాహకాలను డయోడు, ట్రాన్సిస్టర్ I.C (Intigrated Circute) ల తయారీలో వాడతారు.
విద్యుత్ వలయాలు
శ్రేణి అనుసంధానం
మూడు నిరోధాలను శ్రేణి పద్ధతిలో అనుసంధానం చేస్తే ఫలిత నిరోధం R=R1+R2+R3 అవుతుంది.
శ్రేణి పద్ధతిలో అనుసంధానం చేస్తే కలిపిన విడి నిరోదాల మొత్తం ఏర్పడే ఫలిత నిరోధాలకు సమానం.
వలయంలో విద్యుత్ జనకం స్థిరంగా ఉంటుంది.
ఉదా: రెండు నిరోధాలు 4 6 లను శ్రేణి పద్ధతిలో అనుసంధానం చేస్తే ఫలిత నిరోధం విలువ ఎంత?
R=R1+R2
R= 4+6
R=10
నిరోధాల సమాంతర అనుసంధానం:
R1,R2,R3 లను సమాంతర పద్ధతిలో అనుసంధానం చేస్తే ఫలిత నిరోధం
1/R = 1/R1 + 1/R2+1/R3
R= R1+R2+R3
R1R2+R2R3+R2R1
రెండు నిరోధాలను సమాంతర పద్ధతిలో అనుసంధానం చేస్తే
1/R =1/R1 + 1/R2
R= R1R2
R= R1+R2
ఉదా: 6 8 లను సమాంతర పద్ధతిలో అనుసంధానం చేస్తే ఫలిత నిరోధం
R= R1R2/ R1+R2 6×8/6+8
48/14 24/7 = 3.4
సమాంతర అనుసంధానంలో ఫలిత నిరోధం విలువ విడి నిరోధాల కంటే తక్కువగానే ఉంటుంది.
కిర్చాఫ్ నియమాలు
జంక్షన్ నియమం
వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం విభజింపబడే ఏ జంక్షన్ వద్దనైనా జంక్షన్ చేరే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తం ఆ జంక్షన్ విడిపోయే విద్యుత్ ప్రవాహాల మొత్తానికి సమానం
ఇది ఆవేశాల నిత్యత్వ నియమాన్ని అనుసరిస్తుంది.
లూప్ నియమం:
ఒక మూసిన వలయంలోని వివిధ పరికరాల రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ భేదాల్లో పెరుగుదల, తగ్గుదల బీజీయ మొత్తం శూన్యం. ఇది శక్తి నిత్యత్వ నియమం అనుసరించి వస్తుంది.
విద్యుత్ సామర్థ్యం
పని జరిగే రేటునే సామర్థ్యం అంటారు.
సామర్థ్యం = పని/ కాలం
పని W= QV, P=W/t= QV/t =IV
Q/t=I P=IV V=IR
P=I2R (or) P=EI E= విద్యుత్ చాలక బలం.
విద్యుత్ సామర్థ్యాన్ని తెలియజేయడానికి కిలోవాట్ అనే ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తాం.
1KW=1000W = 1000 J/sec
ఒక యూనిట్ అంటే 1KWH= 3600 X 1000 J
= 2.6X106 Joul
ఫ్యూజ్ని వాడటం ద్వారా ఇంటిలోని వలయం, అందులోని సాధనాలను ఓవర్లోడ్ నుంచి కాపాడవచ్చు.
విద్యుత్ సామర్థ్యం, కాలాల లబ్దాన్ని విద్యుచ్ఛక్తి అంటారు.
