गैसों की विशिष्ट ऊष्मा धारिता

Specific heat capacity of gases

विशिष्ट ऊष्मा क्षमता इस बात का माप है कि तापमान बदलने पर कोई पदार्थ कितनी ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित या छोड़ सकता है। यह हमें बताता है कि किसी पदार्थ का तापमान एक निश्चित मात्रा तक बढ़ाने के लिए कितनी ऊर्जा की आवश्यकता है। गैसों के मामले में, हम विशेष रूप से स्थिर दबाव (Cp) और स्थिर आयतन (Cv) पर विशिष्ट ताप क्षमता का उल्लेख करते हैं।

आइए स्थिर दबाव (Cp) पर विशिष्ट ताप क्षमता से शुरुआत करें। जब किसी गैस को स्थिर दबाव पर गर्म किया जाता है, तो वह फैलती है, और ऊष्मा के रूप में आपूर्ति की गई कुछ ऊर्जा का उपयोग गैस को फैलाने के काम में किया जाता है। सीपी दबाव स्थिर रखने पर गैस की दी गई मात्रा का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस (या 1 केल्विन) बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को मापता है। Cp आम तौर पर स्थिर आयतन (Cv) पर विशिष्ट ऊष्मा क्षमता से अधिक होता है क्योंकि ऊष्मा ऊर्जा का कुछ भाग गैस के विस्तार में चला जाता है।

दूसरी ओर, स्थिर आयतन (Cv) पर विशिष्ट ऊष्मा क्षमता, आयतन स्थिर रखने पर गैस की दी गई मात्रा का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस (या 1 केल्विन) बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को मापती है। जब आयतन निश्चित होता है, तो गैस फैल नहीं सकती और काम नहीं कर सकती, इसलिए आपूर्ति की गई सभी ऊष्मा ऊर्जा का उपयोग गैस की आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाने के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च Cv मान प्राप्त होता है।

गैसों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे गैस की प्रकृति और उसकी आणविक संरचना। विभिन्न गैसों में उनके भीतर मौजूद आणविक अंतःक्रियाओं के प्रकारों में भिन्नता के कारण अलग-अलग विशिष्ट ऊष्मा क्षमताएँ होती हैं।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि गैसों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता आम तौर पर ठोस या तरल पदार्थों की तुलना में अधिक होती है। गैसों में उनके अणुओं के लिए आंदोलन की अधिक स्वतंत्रता होती है, इसलिए वे गर्मी के रूप में अधिक ऊर्जा संग्रहीत कर सकते हैं। इसका मतलब यह है कि ऊष्मा ऊर्जा की समान मात्रा के संपर्क में आने पर गैसें ठोस या तरल पदार्थों की तुलना में अधिक तेजी से गर्म और ठंडी होती हैं।

संक्षेप में कहें तो, गैसों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता गैस की दी गई मात्रा का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस या 1 केल्विन तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को संदर्भित करती है। इसे स्थिर दबाव (Cp) या स्थिर आयतन (Cv) पर मापा जा सकता है। Cp, Cv से अधिक है क्योंकि जब गैस स्थिर दबाव पर फैलती है तो कुछ ऊष्मा ऊर्जा का उपयोग कार्य के लिए किया जाता है। गैसों में आम तौर पर उनकी आणविक संरचना और गति की स्वतंत्रता के कारण ठोस या तरल पदार्थ की तुलना में उच्च विशिष्ट ताप क्षमता होती है।