ऊष्मा एवं तापमान (Heat and Temperature)

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🔹 1. ऊष्मा (Heat) क्या है?

• ऊष्मा ऊर्जा का एक रूप है
• यह तापांतर (Temperature Difference) के कारण एक वस्तु से दूसरी वस्तु में प्रवाहित होती है
• ऊष्मा का प्रवाह हमेशा उच्च ताप → निम्न ताप की ओर होता है

SI इकाई: जूल (J)
अन्य इकाई: कैलोरी (cal)

👉 1 कैलोरी = 4.186 जूल

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🔹 2. तापमान (Temperature) क्या है?

• तापमान किसी वस्तु की उष्णता या शीतलता का माप है
• यह वस्तु के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा को दर्शाता है

SI इकाई: केल्विन (K)
अन्य इकाइयाँ:

• सेल्सियस (°C)
• फारेनहाइट (°F)

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🔹 3. ऊष्मा और तापमान में अंतर

आधार	ऊष्मा (Heat)	तापमान (Temperature)
परिभाषा	ऊर्जा का रूप	उष्णता का माप
निर्भरता	द्रव्यमान पर निर्भर	द्रव्यमान पर निर्भर नहीं
इकाई	जूल	केल्विन
प्रवाह	होता है	नहीं होता

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🔹 4. तापमान मापन एवं रूपांतरण

\frac{C}{5} = \frac{F-32}{9} = \frac{K-273}{5}

महत्वपूर्ण बिंदु:

• 0°C = 273 K
• 100°C = 373 K
• 32°F = 0°C

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🔹 5. ऊष्मा की मात्राएँ

(i) विशिष्ट ऊष्मा (Specific Heat)

• 1 kg पदार्थ का ताप 1°C बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा

Q = mc\Delta T

जहाँ:

• Q = ऊष्मा
• m = द्रव्यमान
• c = विशिष्ट ऊष्मा
• ΔT = ताप परिवर्तन

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(ii) गुप्त ऊष्मा (Latent Heat)

• अवस्था परिवर्तन के समय ताप स्थिर रहते हुए अवशोषित/त्यागी गई ऊष्मा

प्रकार:

• गलन गुप्त ऊष्मा
• वाष्पन गुप्त ऊष्मा

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🔹 6. ऊष्मा के संचरण के तरीके

(1) चालन (Conduction)

• ठोसों में ऊष्मा का संचरण
• उदाहरण: धातु की छड़ का गर्म होना

(2) संवहन (Convection)

• द्रव एवं गैसों में ऊष्मा का संचरण
• उदाहरण: पानी का उबलना

(3) विकिरण (Radiation)

• बिना माध्यम के ऊष्मा का संचरण
• उदाहरण: सूर्य से पृथ्वी तक ऊष्मा

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🔹 7. तापीय प्रसार (Thermal Expansion)

(i) रेखीय प्रसार

\Delta L = \alpha L \Delta T

(ii) क्षेत्रीय प्रसार

• ΔA = 2αAΔT

(iii) आयतन प्रसार

• ΔV = 3αVΔT

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🔹 8. ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम

Q = \Delta U + W

• Q = दी गई ऊष्मा
• ΔU = आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन
• W = किया गया कार्य

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🔹 9. ऊष्मा इंजन (Heat Engine)

• ऊष्मा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है
• उदाहरण: भाप इंजन

दक्षता (Efficiency):

• η = W / Q₁

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🔹 10. शीतलन यंत्र (Refrigerator)

• निम्न ताप से ऊष्मा निकालकर उच्च ताप पर छोड़ता है

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🔹 11. महत्वपूर्ण सिद्धांत

(i) न्यूटन का शीतलन नियम

• ताप गिरने की दर ∝ ताप अंतर

(ii) बॉयल का नियम (गैस)

• P ∝ 1/V

(iii) चार्ल्स का नियम

• V ∝ T

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🔹 12. दैनिक जीवन में अनुप्रयोग

• थर्मस फ्लास्क
• काला वस्त्र अधिक ऊष्मा अवशोषित करता है
• ऊनी कपड़े गर्म रखते हैं
• पुलों में गैप छोड़ा जाता है (प्रसार के कारण)

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🔹 13. प्रतियोगी परीक्षा हेतु महत्वपूर्ण तथ्य

• जल की विशिष्ट ऊष्मा सबसे अधिक
• बर्फ पिघलते समय ताप स्थिर रहता है
• सूर्य से ऊष्मा विकिरण द्वारा आती है
• केल्विन स्केल में शून्य = परम शून्य (-273°C)

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🔹 14. महत्वपूर्ण प्रश्न (Practice)

Q1. ऊष्मा का SI मात्रक क्या है?
Ans: जूल

Q2. ऊष्मा किस दिशा में प्रवाहित होती है?
Ans: उच्च ताप से निम्न ताप

Q3. विशिष्ट ऊष्मा का सूत्र क्या है?
Ans: Q = mcΔT

Q4. ऊष्मा संचरण का कौन सा तरीका निर्वात में संभव है?
Ans: विकिरण

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भौतिक विज्ञान : महत्वपूर्ण टॉपिक नोट्स

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