← விஞ்ஞானம்

மனவரைபடம் · வெப்பம்

மனவரைபடங்கள் → · 📖 முழுப் பாடம் (விளக்கம்)
🆕 இதை முதல் தடவை படிக்கிறீர்களா? கீழேயுள்ளது மீட்டல் குறிப்புகள் மட்டுமே — முதலில் முழுப் பாடத்தில் விளக்கத்தைப் படியுங்கள், பின் இங்கே திரும்பி வந்து மீட்டல் செய்யுங்கள். 📖 முதலில் பாடத்தைப் படிக்க
⚡ பௌதிகவியல் · தரம் 11

வெப்பம்

Heat — தரம் 11, அலகு 9

💡 இது என்ன? வெப்பநிலையும் வெப்பம் கடத்தலும் எப்படி வேலை செய்கிறது என்பதின் அடிப்படைகளை விளக்கும் அலகு.

🤔 ஏன்? வெப்பநிலை என்பது துகள்களின் சராசரி இயக்கச் சக்தியை அளக்கிறது; வெப்பம் என்பது அதிக வெப்பநிலையிலிருந்து குறைந்த வெப்பநிலைக்கு பாயும் சக்தி.
🌍 அன்றாட உதாரணம்: ☕ சூடான தேநீர் குவளை காலப்போக்கில் குளிர்வது ஏன்? வெப்பம் எப்போதும் அதிகத்திலிருந்து குறைவுக்கு பாய்கிறது.
O/L விஞ்ஞானம் · தரம் 11
NIE பாடத்திட்டம் அடிப்படை
9.1 வெப்பநிலை (Temperature)
  • ஒரு பொருளை அமைக்கும் துகள்களின் சராசரி இயக்க ஆற்றலின் (mean kinetic energy) அளவே வெப்பநிலை
  • வெப்பநிலை அளக்கும் கருவி = வெப்பமானி (thermometer); முதலாவது 1600 இல் Galileo ஆல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது
  • கண்ணாடி-பாதரச (mercury) வெப்பமானி: −39 °C முதல் 357 °C வரை; சீரான விரிவு, நல்ல கடத்தி
  • கண்ணாடி-மதுசாரம் (alcohol/ethanol) வெப்பமானி: உருகுநிலை −115 °C, மிகக் குறைந்த வெப்பநிலைக்கு ஏற்றது
  • இலக்கமுறை (digital) வெப்பமானி: விரிவுக்குப் பதில் தடையை (resistance) பயன்படுத்துகிறது
வெப்பநிலை அளவைகள் (Scales)
அளவைபனி உருகல்நீர் கொதித்தல்
செல்சியஸ் (°C)0100
பாரன்ஹீட் (°F)32212
கெல்வின் (K)273373

தனிவெறுமை வெப்பநிலை (absolute zero) = −273.15 °C = 0 K. இதற்குக் கீழ் வெப்பநிலையை குறைக்க முடியாது.

K = °C + 273
செல்சியஸ் → கெல்வின் : 273 ஐக் கூட்டு. கெல்வின் → செல்சியஸ் : 273 ஐக் கழி. 50 °C = 323 K.
9.5 வெப்பப் பரிமாற்றம் (Heat Transfer)

வெப்பம் எப்போதும் அதிக வெப்பநிலை → குறைந்த வெப்பநிலை நோக்கி பாயும். மூன்று முறைகள்:

  • கடத்தல் (Conduction): துகள்கள்/சுதந்திர இலத்திரன்கள் (free electrons) மோதி ஆற்றலை அடுத்தடுத்து கடத்துதல். திண்மங்களின் முதன்மை முறை
  • பரவுகை (Convection): சூடான திரவம்/வாயு விரிந்து அடர்த்தி குறைந்து மேலெழும்; குளிர்ந்தது கீழிறங்கும். பரவுகை நீரோட்டம்
  • கதிர்வீச்சு (Radiation): மின்காந்த அலைகளாக ஊடகம் இன்றி பரவல்; சூரிய வெப்பம் வெற்றிடம் வழியாக வரும்
9.2 வெப்பம் & தன் வெப்பக் கொள்ளளவு

வெப்பம் (Heat) = இரு பொருள்களுக்கிடையேயான வெப்பநிலை வேறுபாட்டால் ஒன்றிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு கடத்தப்படும் ஆற்றல். அலகு: ஜூல் (J).

இரு பொருளும் ஒரே வெப்பநிலையை அடைந்தால் வெப்பப் பாய்வு நிற்கும் — இது வெப்பச் சமநிலை (thermal equilibrium).

வெப்பக் கொள்ளளவு (Heat capacity, C): ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை 1 அலகால் உயர்த்தத் தேவையான வெப்பம். அலகு J K⁻¹.

தன் வெப்பக் கொள்ளளவு (Specific heat capacity, c): ஒரு பொருளின் அலகு திணிவின் (unit mass) வெப்பநிலையை 1 அலகால் உயர்த்தத் தேவையான வெப்பம். அலகு J kg⁻¹ K⁻¹.

C = m c  ·  Q = m c θ

Q = வெப்பம் (J) · m = திணிவு (kg) · c = தன் வெப்பக் கொள்ளளவு · θ = வெப்பநிலை மாற்றம் (K அல்லது °C)

அளவில் 1 K = 1 °C. எனவே வெப்பநிலை மாற்றத்தை °C இலோ K இலோ பயன்படுத்தலாம் — மதிப்பு மாறாது.
தீர்க்கப்பட்ட கணக்கு — Q = m c θ

வினா: 2 kg நீரின் வெப்பநிலையை 10 K உயர்த்தத் தேவையான வெப்பம் என்ன? (நீரின் c = 4200 J kg⁻¹ K⁻¹)

Q = m c θ = 2 × 4200 × 10

Q = 84 000 J

இன்னொன்று: 0.5 kg அலுமினியத்தை 30 °C → 50 °C ஆக்க (c = 900) → Q = 0.5 × 900 × 20 = 9000 J.

9.3 நிலை மாற்றம் & மறை வெப்பம் (Latent Heat)

நிலை மாற்றம் (Change of state): உருகுதல், உறைதல், கொதித்தல், ஒடுங்கல் (condensation). வெப்பத்தை உறிஞ்சவோ வெளியிடவோ நடக்கும்.

  • உருகுநிலை (Melting point): திண்மம் → திரவம் ஆகும் வெப்பநிலை
  • உறைநிலை (Freezing point): திரவம் → திண்மம்; உருகுநிலையும் உறைநிலையும் ஒரே மதிப்பு
  • கொதிநிலை (Boiling point): திரவம் முழுவதிலும் குமிழிகள் தோன்றி வாயுவாகும் வெப்பநிலை
முக்கியம்: நிலை மாற்றம் நடக்கும்போது தரப்படும் வெப்பம் மூலக்கூறு இடைக் கவர்ச்சி விசைகளை உடைக்கப் பயன்படுகிறது — எனவே வெப்பநிலை மாறாது.

மறை வெப்பம் (Latent heat): நிலை மாற்றத்தின்போது வெப்பநிலையை மாற்றாமல் உறிஞ்சப்படும்/வெளியிடப்படும் வெப்பம்.

வகை1 kg க்கு
உருகலின் மறை வெப்பம் (fusion) — பனி → நீர் @ 0 °C3.36 × 10⁵ J
ஆவியாதலின் மறை வெப்பம் (vaporization) — நீர் → நீராவி @ 100 °C2.26 × 10⁶ J

ஆவியாதல் (evaporation) = கொதிநிலைக்குக் கீழே மேற்பரப்பில் மட்டும் நடக்கும். கொதித்தலில் (boiling) திரவத்துக்குள்ளும் நடக்கும்.

வெப்பமூட்டல் வளைகோடு (Heating Curve)
காலம் (time) → வெப்பநிலை உருகல் (மாறா) கொதித்தல் (மாறா)

சமதள (flat) பகுதிகள் = நிலை மாற்றம்; வெப்பம் மறை வெப்பமாக உறிஞ்சப்படுவதால் வெப்பநிலை மாறாது.

தன் வெப்பக் கொள்ளளவு மதிப்புகள்
பொருள்c (J kg⁻¹ K⁻¹)
நீர் (Water)4200
பனி (Ice)2100
தென்னை எண்ணெய்2200
அலுமினியம்900
இரும்பு (Iron)460
செம்பு (Copper)400
பாதரசம் (Mercury)140
ஈயம் (Lead)130
நீரின் c மிக அதிகம் → சூடாக/குளிர்ச்சியாக மெதுவாக மாறும். குறைந்த c உள்ள உலோகங்கள் விரைவில் சூடாகும்.
9.4 வெப்பவிரிவு (Thermal Expansion)

வெப்பநிலை உயர்ந்தால் பொருளின் நீளம்/பரப்பு/கனவளவு கூடும் = விரிவு; வெப்பநிலை குறைந்தால் = சுருங்கல் (contraction).

  • திண்மம், திரவம், வாயு மூன்றும் வெப்பத்தால் விரியும் (வாயு அதிகம்)
  • இரயில் தண்டவாளங்களுக்கிடையே இடைவெளி — விரிவால் வளையாமல் தடுக்க
  • தொலைபேசி/மின் கம்பிகள் தளர்வாக கட்டப்படும் — குளிரில் சுருங்கி அறுபடாமல் இருக்க
  • இறுகிய உலோக மூடிகளை சூடாக்கி எளிதில் திறக்கலாம் (உலோகம் கண்ணாடியிலும் அதிகம் விரியும்)
இரு உலோகப் பட்டை (Bimetallic Strip)
குளிர்: நேராக சூடு: வளையும்

வேறுபட்ட விரிவுகள் கொண்ட இரு உலோகப் பட்டைகள் இணைக்கப்படும். சூடாகும்போது ஒன்று அதிகம் விரிந்து வளையும் → மின்சுற்றை துண்டித்து வெப்பநிலையை கட்டுப்படுத்தும் (மின் இஸ்திரி, அரிசி குக்கர்).

நல்ல / மோசமான கடத்திகள்

நல்ல கடத்திகள் (good conductors): வெள்ளி, செம்பு, இரும்பு, அலுமினியம், பாதரசம் (சுதந்திர இலத்திரன்கள் காரணம்).

தாங்கிகள் (insulators): மரம், பிளாஸ்டிக், கல்நார் (asbestos), களிமண், கம்பளி, காற்று, நீர்.

கதிர்வீச்சு: கறுப்பு/சொரசொரப்பான மேற்பரப்பு அதிகம் உறிஞ்சும்; வெண்மை/பளபளப்பான மேற்பரப்பு அதிகம் பிரதிபலிக்கும். தெர்மோஸ் உட்புறம் வெள்ளி பூசப்படுவது இதனால்.
முக்கிய சொற்கள் (Key Terms)
Temperature = வெப்பநிலை
Heat = வெப்பம்
Thermometer = வெப்பமானி
Heat capacity = வெப்பக் கொள்ளளவு
Specific heat capacity = தன் வெப்பக் கொள்ளளவு
Change of state = நிலை மாற்றம்
Latent heat = மறை வெப்பம்
Melting point = உருகுநிலை
Boiling point = கொதிநிலை
Thermal expansion = வெப்பவிரிவு
learn.gtdigital.tech/ol/science/ Goperamanan Thirusenthivel, MSc · GT Digital