ऊष्मीय ऊर्जा

किसी प्रणाली में अणुओं की यादृच्छिक गति के कारण ऊष्मीय ऊर्जा, जिसे यादृच्छिक या आंतरिक गतिज ऊर्जा के रूप में भी जाना जाता है। काइनेटिक ऊर्जा को तीन रूपों में देखा जाता है:

• कंपन
• घूर्णी
• अनुवाद

कंपन

किसी वस्तु या अणु की कंपन गति के कारण होने वाली ऊर्जा है।

घूर्णन ऊर्जा

घूर्णी गति के कारण होने वाली ऊर्जा को घूर्णन ऊर्जा कहते है।

अनुवाद

ट्रांसलेशनल एक अणु से दूसरे अणु की गति के कारण होने वाली ऊर्जा है।

जितने अधिक अणु मौजूद होते हैं, किसी दिए गए सिस्टम के भीतर अणुओं की गति उतनी ही अधिक होती है, तापमान भी उतना अधिक होता है और ऊष्मीय ऊर्जा उतनी ही अधिक होती है।

अणु → अणुओं की गति → तापमान → ऊष्मीय ऊर्जा

ऊष्मीय ऊर्जा और पदार्थ की अवस्थाएँ

पदार्थ तीन अवस्थाओं में मौजूद होता है: ठोस, द्रव या गैस। जब कोई पदार्थ अवस्था परिवर्तन करता है, ऊष्मीय ऊर्जा या तो जुड़ जाती है या हटा दी जाती है लेकिन तापमान स्थिर रहता है। उदाहरण के लिए, जब एक ठोस पिघलाया जाता है, तब ऊष्मीय ऊर्जा वह होती है जो ठोस के भीतर के बंध को अलग करती है।

जब हम जल में उष्मीय ऊर्जा देते हैं, तो कण अधिक तेजी से गति करते हैं। एक निश्चित ताप पर पहुंचकर कणों में इतनी ऊर्जा आ जाती है की वे परस्पर आकर्षण बल को तोड़कर स्वतंत्र हो जाते है। इस ताप पर द्रव गैस में बदलना प्रारम्भ कर देते हैं। वायुमंडलीय दाब पर वह ताप जिस पर द्रव उबलने लगता है, उसे उसका कथ्नांक कहते हैं।

ऊष्मीय ऊर्जा परमाणुओं और अणुओं की यादृच्छिक गति से जुड़ी गतिज ऊर्जा है। तापमान "गर्म" या "ठंडा" का मात्रात्मक माप है। जब किसी वस्तु में परमाणु और अणु तेजी से गति या कंपन कर रहे होते हैं, तो उनके पास उच्च औसत गतिज ऊर्जा (KE) होती है, और हम कहते हैं कि वस्तु "गर्म" है। जब परमाणु और अणु धीरे-धीरे गति कर रहे होते हैं, तो उनका औसत KE कम होता है, और हम कहते हैं कि वस्तु "ठंडी" है। यह मानते हुए कि कोई रासायनिक प्रतिक्रिया या अवस्था परिवर्तन (जैसे पिघलना या वाष्पीकरण) नहीं होता है, पदार्थ के नमूने में ऊष्मीय ऊर्जा की मात्रा बढ़ने से इसका तापमान बढ़ जाएगा। और, यह मानते हुए कि कोई रासायनिक प्रतिक्रिया या अवस्था परिवर्तन (जैसे संघनन या ठंड) नहीं होता है, पदार्थ के नमूने में ऊष्मीय ऊर्जा की मात्रा कम होने से इसका तापमान कम हो जाएगा।

अभ्यास प्रश्न

• ऊष्मीय ऊर्जा से आप क्या समझते हैं ?
• जब कोई पदार्थ अवस्था परिवर्तन करता है, ऊष्मीय ऊर्जा या तो जुड़ जाती है या हटा दी जाती है लेकिन तापमान स्थिर रहता है। इस कथन पर टिप्पणी दीजिये।
• वाष्पीकरण से आप क्या समझते हैं ?