परिचय: गुप्त ऊष्मा (Latent Heat)
गुप्त ऊष्मा ऊष्मा की वह मात्रा है जो किसी पदार्थ द्वारा अवस्था परिवर्तन (phase change) के दौरान अवशोषित की जाती है या छोड़ी जाती है, जबकि उसका तापमान स्थिर रहता है।
उदाहरण के लिए, जब बर्फ पिघलकर पानी बनती है, तो इस पूरी प्रक्रिया के दौरान तापमान 0°C पर स्थिर रहता है। दी गई ऊष्मा बर्फ के अणुओं के बीच के बंधनों को तोड़ने में खर्च होती है, न कि उसका तापमान बढ़ाने में। इसी “छिपी हुई” ऊष्मा को गुप्त ऊष्मा कहते हैं।
गुप्त ऊष्मा का सूत्र
अवस्था परिवर्तन के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा (Q) पदार्थ के द्रव्यमान (m) और उसकी विशिष्ट गुप्त ऊष्मा (L) पर निर्भर करती है।
सूत्र
Q = mL
जहाँ:
- Q = अवशोषित या उत्सर्जित ऊष्मा (Joule)
- m = पदार्थ का द्रव्यमान (kg)
- L = पदार्थ की विशिष्ट गुप्त ऊष्मा (J/kg)
गुप्त ऊष्मा के प्रकार
1. गलनांक की गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Fusion, Lf)
नियत ताप (गलनांक) पर, किसी पदार्थ के इकाई द्रव्यमान को ठोस अवस्था से द्रव अवस्था में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा।
- बर्फ के लिए: Lf ≈ 3.34 × 10⁵ J/kg. (अर्थात् 1 kg बर्फ को 0°C पर 1 kg पानी में बदलने के लिए 3.34 लाख जूल ऊष्मा चाहिए)।
2. वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Vaporization, Lv)
नियत ताप (क्वथनांक) पर, किसी पदार्थ के इकाई द्रव्यमान को द्रव अवस्था से गैस अवस्था में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा।
- पानी के लिए: Lv ≈ 22.6 × 10⁵ J/kg. (अर्थात् 1 kg पानी को 100°C पर 1 kg भाप में बदलने के लिए 22.6 लाख जूल ऊष्मा चाहिए)।
- यही कारण है कि उबलते पानी की तुलना में भाप से जलना अधिक गंभीर होता है।
संख्यात्मक उदाहरण
उदाहरण
प्रश्न: 100°C पर 50 ग्राम भाप को 100°C पर पानी में बदलने के लिए कितनी ऊष्मा उत्सर्जित होगी? (पानी के लिए Lv = 22.6 × 10⁵ J/kg)
हल:
दिया है:
m = 50 g = 0.05 kg
L = Lv = 22.6 × 10⁵ J/kg
सूत्र: Q = mL
Q = 0.05 kg × (22.6 × 10⁵ J/kg)
Q = 1.13 × 10⁵ J
Q = 113000 J या 113 kJ