उष्णता
गेले चारेक दिवस उत्तर अमेरिकेत आलेली थंडीची लाट हा विषय स्थानिक माध्यमांमधे हॉट आहे. त्यातच अग्नि आणि संस्कार धाग्यातही हा विषय चर्चेला आलेला आहेच. उष्णता म्हणजे काय, थंड-गरम, तापमान या संकल्पना समजून घेण्यासाठी हा धागा.
गरम भांड्याला चुकून हात लागला तर आपण चटकन तो मागे घेतो. तापलेल्या जमिनीवर चपला-बुटांशिवाय गेलो तर पायही पटापट हलवतो, जेणेकरून तळपायाची त्वचा भाजणार नाही. पाणी गरम करायला लागलं तर हेच होतं. पाण्याचे रेणू अर्थातच त्वचेची काळजी करत नाहीत, मुळात रेणूंना विचारच करता येत नाही. पण क्रिया घडते ती हीच. पाण्याचे रेणू पटापट हलतात. ही गती म्हणजेच उष्णता. ऊर्जा अक्षय्यतेचा नियम (law of conservation of energy) सगळ्यांना माहित असेलच. ऊर्जा नष्ट होत नाही, ती एका प्रकारातून दुसऱ्या प्रकारात रूपांतरीत होते. पाणी गरम करताना हेच होतं, समजा आपण गॅसवर पाणी गरम करतोय. मुळात गॅस (प्रोपेन किंवा जो कोणता वायू सिलेंडर-नळातून येतो तो) पेटवला की त्यातली रासायनिक ऊर्जा उष्णतेत रूपांतरीत होते. ही उष्णता पाण्याला मिळाली की पाण्याचे रेणू पटापट हालचाल करायला लागतात. रेणूंची गती वाढली म्हणजे रेणूंची गतीज ऊर्जा (kinetic energy) वाढली. गॅसमधली रासायनिक ऊर्जा पाण्याच्या उष्णतेमधे रूपांतरीत झाली. थोडक्यात पाण्याचं तापमान, पाण्याच्या रेणूंची गतीज ऊर्जा मोजण्याचं एक परिमाण आहे. किंवा पाण्याचं तापमान मोजणं म्हणजे अप्रत्यक्षपणे पाण्याच्या रेणूंची गतीज ऊर्जा मोजणं.
पाण्याच्या रेणूंची ही गतीज ऊर्जा ठराविक मर्यादेच्या पलिकडे गेली की आपसातल्या लाथाळ्या एवढ्या वाढतात की हे रेणू एकत्र राहू शकत नाहीत. ही पाण्याची वाफ. यात पाण्याचे रेणू तसेच रहातात, पण दोन रेणू एकत्र रहाण्याची काहीही खात्री नाही.
उलट्या बाजूला विचार करता, पाण्यातून ऊर्जा काढून घेतली की पाण्याचं तापमान कमी होतं. (पाण्यातली ऊर्जा काढून घ्यायची तरी आपल्याला ऊर्जा खर्च करावी लागते, ती आपण फ्रीजकरवी वीज खर्च करतो. या सगळ्यात वातावरणात अधिक उष्णता सोडली जाते.) पाण्याच्या रेणूंची हालचाल कमी होते. आणि शून्य अंश सेल्सियसला पाण्याचं बर्फ होतं. बर्फात पाण्याचे रेणू हालचाल करत नाहीत. त्यांची ठराविक पद्धतीने मांडणी होते. याला स्फटीक रचना म्हणतात. बर्फाच्या रेणूंच्या स्फटीकरचनेचं कार्टून खाली डाव्या बाजूला दिलेलं आहे. आणि उजव्या बाजूला बर्फाचे आपल्याला दिसणारे स्फटीक. दोन्ही प्रतिमा विकीपीडीयावरून घेतल्या आहेत.
 |
 |
पाणी हे आपल्या जगण्यातलं सर्वात महत्त्वाचं संयुग आहे. त्यामुळे तापमान मोजण्याची लोकप्रिय पद्धत पाण्याच्या भौतिक गुणधर्मांचा वापर करून बनवलेली आहे. पाणी गोठतं ते तापमान = शून्य अंश से. आणि पाणी उकळतं, पाण्याची वाफ बनते ते तापमान १०० अंश से. शून्य अंश से. या तापमानालाही पाणी द्रवरूपात असू शकतं. याचं कारण latent heat. समजा आपण एका ग्लासात हा प्रयोग करतो आहोत. पाणी भरलेला ग्लास फ्रीजरमधे टाकला तर पाण्याचं तापमान हळूहळू कमी होईल. शून्य अंश से या तापमानाला पाणी तरीही द्रव असेल. आणखी काही वेळ ग्लास तसाच थंड केला तर पाण्याचे स्फटीक बनतील. या स्थितीत पाण्यातून उष्णता काढून घेतली तरीही पाण्याचं तापमान कमी होत नाही. हीच गोष्ट पाण्याची वाफ होताना. १०० अंश से तापमान असणाऱ्या पाण्याची वाफ बनवण्यासाठी, द्रवाचा वायू बनवण्यासाठी आणखी ऊर्जा द्यावी लागते.
वाफेचा चटका जास्त बसतो याचं कारणही हेच. वाफ थंड होताना आधी तिचं पाणी बनतं. त्यात त्वचेवर आधी काही उष्णता टाकली जाते आणि नंतर गरम पाणी गार होताना आणखी उष्णता शरीर शोषून घेतं. ही उष्णता आपल्या त्वचेला सहन होत नाही, परिणाम भाजतं. चटका, गरम, थंड या सगळ्या अशा संवेदना आहेत. भौतिक (आणि रसायनशास्त्रात) या संकल्पना नाहीत. आपल्या शरीराचं तापमान ३७ अंश से. (९८.६ फॅ) सर्वसाधारण समजलं जातं. त्यापेक्षा अधिक तापमान असेल तर आपल्याला वस्तू गरम लागते. कमी तापमान असेल तर थंड.
या निमित्ताने रोजच्या व्यवहारात नसणाऱ्या एका शास्त्रीय संकल्पनांची थोडक्यात ओळख:
केल्व्हीन - कोणताही अणू किंवा रेणू -२७३ अंश से (उणे दोनशे त्र्याहात्तर से) या तापमानाला गोठतो. म्हणजे अणू-रेणूंची हालचाल संपूर्णपणे थांबते. भौतिकशास्त्रात या तापमानाला निरपेक्ष शून्य अंश (absolute zero deg) किंवा शून्य केल्व्हीन असं म्हणतात. या एककांनुसार २७३ अंश के. या तापमानाला पाण्याचं बर्फ होतं आणि ३७३ अंश के. या तापमानाला पाण्याची वाफ होते. सेल्सियसमधलं तापमान + २७३ = केल्व्हीनमधलं तापमान.
हरितगृह परिणाम आणि इतर काही, व्यवहारात दिसणाऱ्या गोष्टी
सूर्याकडून आपल्याला उष्णता मिळते ती मुख्यत्त्वे प्रकाश या स्वरूपात. प्रकाशाची तरंगलांबी असते ४००० ते ७००० अँगस्ट्रॉम या रेंजमधे. प्रकाश हवेवर पडला की हवेतले अणू-रेणूंची हालचाल वाढते, आपल्याला गरम किंवा ऊबदार वाटतं. रात्री हा उजेड मिळत नाही, अणू-रेणूंच्या हालचाली कमी होतात, रात्री थंड वाटतं. हे झालं ढोबळ स्पष्टीकरण. दृष्य प्रकाशापेक्षा कमी ऊर्जा असणाऱ्या लहरी म्हणजे अवरक्त किंवा infrared किरण. पृथ्वीवर जी ऊर्जा सूर्याकडून येते त्यातली काही पृथ्वीकडून बाहेरही टाकली जाते. (त्याशिवाय पृथ्वी अवकाशातून दिसणार नाही.) ही ऊर्जा बाहेर टाकली जाताना तिची क्षमता कमी होते, दृष्य प्रकाश शोषून पृ्थ्वी बाहेर टाकते अवरक्त किरण. हे थोडे कमी ताकदवान असल्यामुळे वातावरणापलिकडे जाऊ शकतातच असं नाही. आणि मग ते उष्णता या स्वरूपात पृथ्वीवरच कोंडले जातात.
शेक घेण्यासाठी विशिष्ट बल्ब्ज मिळतात. ते ही अवरक्त प्रकारच्या लहरी सोडतात. पाठील शेक घ्यायला हे बरे पडतात. पण हा प्रकाश डोळ्यात जाऊ देऊ नये, डोळ्यांना अपाय होऊ शकतो.
पूर्वी आपल्याकडे दिसायचे ते फिलामेंटवाले दिवे, ते ही उष्णतेवरच चालतात. टंगस्टनमधून वीज गेली की त्याचं तापमान वाढतं. अणूतल्या इलेक्ट्रॉनची हालचाल वाढते आणि २५०० अं से. तापमानाला या तारेतून उजेड बाहेर पडतो. हा दिवा वीज फार खातो. कारण त्यातून फक्त उजेडच नाही तर अवरक्त किरणही बाहेर पडतात. आणि मुळात हवा ऊबदार किंवा गरम असेल तर आणखी उकडतं. शिवाय उष्णतेमुळे, काही काळानंतर टंगस्टन उडतं (evaporation) आणि ही तार तुटते तेव्हा दिवा निरुपयोगी बनतो.
हॅलोजनच्या दिव्यांमधेही टंगस्टनची तार असते. पण या तारेभोवती क्वार्ट्झचं एक आवरण असतं. या आवरणाच्या आत क्लोरीन, फ्लोरीन, ब्रोमीनसारखा (आवर्त सारणीत उजवीकडून दुसऱ्या स्तंभातला) वायू असतो. या वायूंचा एक खास गुणधर्म आहे. Evaporation मुळे टंगस्टनचा वायू झाला तरीही हॅलोजनमुळे टंगस्टन परत तारेवर जाऊन चिकटतं. या दोन्हींची रासायनिक अभिक्रिया होत नाही. त्यामुळे हॅलोजनचे दिवे जास्त काळ चालतात. पण हे दिवेसुद्धा गरम होतात.
देव, धर्म आणि चर्चाचा माणसाच्या आयुष्यावर असणारा पगडा कमी करायला सुरूवात करणाऱ्यांपैकी एक गॅलिलेओ गॅलिली. त्याची आज ३७२ वी पुण्यतिथी. त्याच्या स्मृतिला हा पॉप्युलर सायन्सचा लेख अर्पण.
धाग्याचा प्रकार निवडा:
छान
छान.
हॅलोजन दिव्यांच्या बाबतीत वापरलेला "हॅलोजनसारखा inert वायू" शब्दप्रयोग टंकनदोष असावा, किंवा नेहमीपेक्षा वेगळ्या अर्थाने वापरलेला असावा. म्हणून समजायला गोंधळ होतो आहे. हॅलोजन म्हणजे फ्लुओरीन/क्लोरीन/ब्रोमीन/आयोडीन वगैरे. इनर्ट म्हटले की हीलियम, आर्गॉन, झीनॉन, वगैरे मनात येतात.)
मध्यम-वाढीव तापमान असले, की टंगस्टन वायुरूप होतो, आणि हॅलोजनशी त्याचे संयुग होते. मात्र खूप वाढीव तापमान असले, तर संयुग पुन्हा फुटून टंगस्टन मोकळे होते. बल्बमधले मध्यम-वाढीव तापमान सुरुवातीला फिलामेंटवर असते (म्हणून टंगस्टन तिथून निघू बघते). पुढे मध्यम वाढीव तापमान क्वार्ट्झ पात्रभर असते, पण तोवर अति-वाढीव तापमान फिलामेंटवरच असते. त्यामुळे क्वार्ट्स पात्रात टंगस्टन कुठेही गेले तर त्याचे हॅलोजनशी संयुग होते, फिलामेंटवर मात्र संयुग फुटून टंगस्टनचा थर बसतो. म्हणजे सुरुवातीला फिलामेंट सोडून अन्यत्र गेलेला टंगस्टनचा अंश पुन्हा फिलामेंटवर येऊन पडते. (टंगस्टन सायकल). म्हणून बल्ब अतिवाढीव तापमानावर चालून सुद्धा फिलामेंट लवकर झिजत नाही.
नुकताच पाहिलेला एक प्रयोग
सध्याच्या उत्तर अमेरिका-कॅनडा ह्या भागांमध्ये दिवसाचे सर्वोच्च तपमान -३० से, -३५ से असण्याच्या दिवसात टीवीवर एक प्रयोग पाहिला. अशा थंडीत पेलाभर थंड पाणी हवेत फेकले तर ते पाण्याच्या थेंबांच्या स्वरूपातच जमिनीवर पडते. पण गरम पाणी, उदा. कॉफीचा कप, हवेत उडवला तर कॉफी जमिनीवर पडण्यापूर्वीच तिचे बर्फ होते. असे का होते हेहि सांगितले होते पण ते मी सांगण्यापेक्षा तुम्हीच ते अधिक शास्त्रीय परिभाषेत सांगू शकाल असे वाटते.
ह्याच थंडीमुळे जमिनीखाली भेगांमध्ये असलेले पाणी बर्फ होऊन प्रसरण पावते. त्याचा दाब आसपासच्या जमिनीवर पडून भूकंपसदृश आवाज जमिनीमधून येतात अशाहि घटना एकदोन दिवसांपूर्वी झाल्या.
(तीन दिवसांपूर्वी कॅनडामध्ये रेजायना शहरात तपमान -३५ होते, त्याच दिवशी दक्षिण ध्रुवावर तपमान -३४ होते असेहि पाहिले. अर्थात दक्षिण ध्रुवावर सध्या उन्हाळा आहे.)
अंदाज
थोडं वाचायला, बघायला पाहिजे. पण माझा अंदाज असा की कॉफीसारख्या पाण्यात मिसळलेल्या पदार्थांमुळे पाण्याचा गोठनबिंदू वर जात असणार, शून्याच्या वर. आणि शिवाय latent heat कमी होत असणार. -३० से, -३५ से असतानाही पाणी द्रवरूपात रहातं कारण पदार्थाची अवस्था, द्रव-घन, बदलायला आवश्यक असणारी ही latent heat.
(latent heat साठी मराठी पारिभाषिक शब्द काय आहे?)
?
-३० से, -३५ से असतानाही पाणी द्रवरूपात रहातं कारण पदार्थाची अवस्था, द्रव-घन, बदलायला आवश्यक असणारी ही latent heat.
तापमान -३०/३५ असेल तर पाणी राहणार नाही त्याचा बर्फ होईलच. नक्की तुला काय म्हणायचं आहे हे कळलं नाही.
कोल्हटकरांचा प्रश्न, थंड (रुम तापमान म्हणजे बहुतेक १५-२० से. पकडू) आणि उकळतं पाणी कपात घेऊन बाहेरच्या अतिथंड हवेत फेकता गरम पाण्याचा 'स्नो' होतो पण थंड पाण्याचा होत नाही, असे का? असा आहे.
धनंजयने दिलेल्या लिंकमधील स्पष्टीकरण पटण्यासारखे आहे. सारख्याच आकारमानाचे पाणी फेकता, गरम आणि थंड पैकी कोणते लवकर 'स्नो' मध्ये रुपांतरीत होईल? Heat transfer coefficients समान आहेत असे धरून चाललो तर पाण्याकडून हवेकडे वाहणारी उर्जा सरफेस एरियाच्या समप्रमाणात आहे (इतर सगळं समान आहे असं मानायला हरकत नाही), म्हणून ज्याच्या सरफेस एरिया जास्त ते लवकर थंड होईल.
उकळत्यापाण्यातील रेंणूमधील वॅनडरवॉल फोर्सेस थंड पाण्यातल्या रेणूंपेक्षा कमी असतील त्यामुळे पाणी कपातून फेकल्यावर निर्माण होणारा सरफेस एरिया (पृष्ठभागाचे श्रेत्रफळ) जास्त असेल. त्यामुळे ते लवकर थंड होईल.
अतिथंड भागात राहणार्‍या लोकांनी एक प्रयोग करून पहायला हरकत नाही. थंड पाणी (तापमान हवे असल्यास बदलून पहा) इंजेक्शन सिरिंज मध्ये घेऊन फवारा, सिरिंजच्या टोकाच्या अत्यंत लहान क्षेत्रफळामुळे जास्त सरफेस एरिया निर्माण होऊन त्याचाही स्नो होईल.
अणू-रेणू आणि मानवी स्वभाव
अणू रेणू मानवी स्वभावाप्रमणेच वागतात.
एखाद्याला लोखंडी पलंगावर पडायला लावला आणि खालून भट्टीचा जाळ सुरु केला तर पलंग गरम होइल तसतसा पलंगावर पडलेला व्यक्ती धावू पाहिल, पळून जाउ पाहिल.
थोडक्यात, अणू रेणू उष्णतेमुळे पळत सुटतात तसेच ते पळत सुटतील.
दोन व्यक्ती थंडीच्या काळात एकाच पलंगावर असतील तर हळूहळू त्यांनी व्यापलेला पलंगच्या क्षेत्रफळावरील आकार लहान होइल्.क्षेत्रफळ कमी होइल. थंडीमुळे अणू-रेणू गोठतात तसेच!
माहिती
माहितीपर लेख.
पण मुळात ही माहिती अरुण जोशींना नाहिच, असे नाही.
"पाणी गालल्याने त्यातील क्षार कमी होतात." हे वाक्य म्हणताना जे पाणी आपल्या दोक्यात असतं; तेच त्यांच्याही डोक्यात असावं. वरील वाक्यात पाणी = H2O इतकेच नाही.
माणूस म्हणजे फक्त श्वास घेत रहाणारी यंत्रणा नव्हे.
.
.
पाण्यासंदर्भात अवांतर :-
anomalous behavior of water, पाण्याचे असंगत आचरण ह्याबद्दल काहिच स्पष्टीकरण आजवर विज्ञानत उपलब्ध झालेले नाही असे ऐकून आहे.
पण मुळात ही माहिती अरुण
पण मुळात ही माहिती अरुण जोशींना नाहिच, असे नाही.
माझ्या व्यक्तिगत माहितीचा प्रश्न नाही. माणूस उत्क्रांतीने बनला म्हणून मानवंशशास्त्र, उत्क्रांती, माकडे, इ इ सखोल वाचले. पाणी जीवनासाठी आवश्यक आहे म्हटल्यावर ते चिकार वाचले. विज्ञानाने असा भ्रमनिरास केला म्हणून माझा त्यावर प्रचंड रोष आहे. पण तो असू द्या. संशोधन चालू आहे तेव्हा मी स्वतःच्या अपेक्षांना लगाम घालायला हवा.
पण हे अर्धवट ज्ञान इतर सामाजिक प्रक्रियांत निर्णय घेण्यास पुरेसे आहे असा दावा होतो तेव्हा चीड येते.
बाय द वे -१. पाणीच का, एच २ एस का नाही असा विषय असलेले अत्यंत रोचक पुस्तक इंजिनिअरींगला असताना वाचले होते. Why specific heat of water is so high, why water freezes at 0 degrees but its density increases after 4 degrees असे शंभर पेक्षा जास्त प्रश्न आणि त्यांचा निसर्गावरील परिणाम त्यात होते.
विज्ञान अर्थशास्त्रापेक्षा
विज्ञान अर्थशास्त्रापेक्षा बरंच सोपं आहे. अमुक हे म्हणतो तमुक उलटचं म्हणतो, अमुकची ट्रिकल डाऊन आहे, थेअरी, तर तमुकची ट्रिकल अप आहे वगैरे भानगडीच नाहीत!
अं ?
याबद्द्ल मला शंका आहे. अर्थात शंका म्हंजे आक्षेप नव्हे.
आपल्याला अणु संरचने ची वेगवेगळी मॉडेल्स शिकवली होती तेव्हा नील, रुदरफोर्ड वगैरे होते ना? They were contradicting/rebutting each other and then the final model emerged.
थॉमस कुन्ह (मला जेवढा समजला तेवढा***) - The Structure of Scientific Revolutions - असेच काहीसे म्हणाला होता की - विज्ञानात एक जण थियरी मांडतो, दुसरा प्रतिवाद करतो, तिसरा येऊन बाँब टाकतो. वगैरे.
(चूक भूल देणे घेणे.)
-----
*** - १२ वर्षांपूर्वी वाचले होते ते पुस्तक. त्यावेळी मी आजच्यापेक्षाही जास्त कन्फ्युजड व्यक्ती होतो.
प्रतिसाद
प्रतिसाद गमतीने दिला होता. पण,
आपल्याला अणु संरचने ची वेगवेगळी मॉडेल्स शिकवली होती तेव्हा नील, रुदरफोर्ड वगैरे होते ना?
शाळेतल्या पुस्तकांत ही मॉडेल्स होती, हे बरोबर आहे. पण अणुचा कशा शोध लागला याचा इतिहास म्हणून ती होती (हे, माझ्यामते, स्पष्ट आहे). रुदरफोर्डने पहिल्यांदा कसे न्युक्लियस शोधले, आणि त्या आधीच्या 'थेअरीतील' चुक दाखवली. पुढे नील बो(ह्)र ने ते मॉडेल सुधारले.
ज्या प्रकारे विज्ञातील थेअर्‍या पडताळता येतात तितक्या सहजी अर्थशास्त्राच्या येत नाहीत असे मला वाटते. 'सृष्टीचे नियम' पडताळणे त्यामानामे सोपं असणं आश्चर्यकारक नाही. ट्रिकल डाऊन होते का नाही यावर एकमत काही होताना दिसत नाही (अ‍ॅटॉमिक मॉडेलवर एकमत झालं आहे तसं). अर्थात, मी काही अर्थशास्त्रातला तज्ञ नाही. पण पुण्याचे थोडेसे पाणी प्यालो आहे, भाष्य करायला.
थॉमस कुन्ह (मला जेवढा समजला तेवढा***) - The Structure of Scientific Revolutions - असेच काहीसे म्हणाला होता की - विज्ञानात एक जण थियरी मांडतो, दुसरा प्रतिवाद करतो, तिसरा येऊन बाँब टाकतो. वगैरे.
मी वाचलेलं नाही, पण काही उदाहरणं दिलेली आहेत का?
मी काही अर्थशास्त्रातला तज्ञ
मी काही अर्थशास्त्रातला तज्ञ नाही. पण पुण्याचे थोडेसे पाणी प्यालो आहे, भाष्य करायला.
माझी बायको अप्रसन्न !!! (पुण्याची आहे ना).
----
ट्रिकल डाऊन होते का नाही यावर एकमत काही होताना दिसत नाही (अ‍ॅटॉमिक मॉडेलवर एकमत झालं आहे तसं).
मॅक्रो मधे अनेक बाबी अशा आहेत की ज्यावर प्रचंड दुमत आहे. एकमत किंवा अगदी कॉन्व्हर्जन्स सुद्धा होताना दिसत नाही हे मात्र खरे. पुराव्याने शाबीत करतो - ब्लँकार्ड नी लिहिलेला "द स्टेट ऑफ मॅक्रो" हा लेख - http://web.econ.unito.it/bagliano/macro3/blanchard_are09.pdf. त्यांच्या मते - संशोधनाच्या मेथडॉलॉजी च्या बाबतीत एकमत आहे (बरेचसे). पण इतर बाबींमधे एकमत नाही.
असं म्हणतात की एका खोलीत २ अर्थशास्त्री असतील तर त्या खोलीत किमान ३ भिन्न मते(opinions) असतात.
पण मायक्रो मधे अनेक बाबी अशा आहेत की ज्यांमधे प्रचंड एकमत आहे.
उष्णता आणि वर्क
उष्णतेच्या बाबतीत सर्वात रोचक विषय तिचे 'कामात' रुपांतर जे १००% होऊ शकत नाही. ते कोणते इंजिन ज्याची जास्तीत जास्त क्षमता ७०-७५% इतकीच असते. आणि सर्वात अधिक एंट्रोपी आल्यावर विश्वात पुढे काही काम करता येणार नाही. ज्याला कोणाला रस आहे त्याने मराठीत सामान्य माणसाला उद्बोधक भाषेत हे सांगीतले वाचायला मजा आहे.
कार्नो थियरम
होय, बरोबर आहे. कार्नो च्या थियरम अनुसार कमाल एफिशियन्सी
१ - (अ‍ॅब्सोल्यूटतापमानथंड/अ‍ॅब्सोल्यूटतापमानगरम)
इतकीच असू शकते. आणि खर्‍या इंजिनांमध्ये घर्षण वगैरे व्यय असल्यामुळे याच्यापेक्षाही कमी असते, ही बाब त्यावेगळी.
ही कमाल एफिशियन्सी म्हणजे एन्ट्रोपी-वाढत-नाही-ती-मर्यादा
परंतु याचा प्रात्यक्षिक उपयोग म्हणजे असा की उष्णतेवर चालणार्‍या इंजिनांमध्ये तापमानांचा फरक (खरे तर भागाकार) जितका जास्त असावा, तितके चांगले. विद्युत्जनित्रांमध्ये वगैरे या तत्त्वाचा उपयोग होतो असे ऐकून आहे.
कोणी सहज करून समजावले, तर मजा येईल. सहमत.
थर्मोडायनॅमिक्स!
थर्मो हा आमचा अत्यंत आवडता विषय. आता तशी आमची ताटातूट झालेली आहे, पण जसं सगळ्याच प्रेमवीरांना त्यांची प्रेमिका मिळेलच असे नाही तसंच ह्याचंही आहे. तर या प्रश्नांना कोणीही उत्तरं दिली नाहीत हे पाहून माझ्या हृदयाला फार्फार यातना झाल्या!
उष्णतेच्या बाबतीत सर्वात रोचक विषय तिचे 'कामात' रुपांतर जे १००% होऊ शकत नाही. ते कोणते इंजिन ज्याची जास्तीत जास्त क्षमता ७०-७५% इतकीच असते. आणि सर्वात अधिक एंट्रोपी आल्यावर विश्वात पुढे काही काम करता येणार नाही.
वरची जी विधानं आहेत त्याला सेकंड लॉ ऑफ थर्मोडायनॅमिक्स असे म्हणले जाते. सेकंड लॉचे अत्यंत जनरल विधान साधारण असे आहे;
एंट्रोपी ऑफ द युनिव्हर्स ऑलवेज इन्क्रीजेस. इंट्रोपी म्हणजे थोडक्यात लॉस. थर्मो मध्ये हा लॉस म्हणजे वाया जाणारी उर्जा, जिचा उपयोग करता येणार नाही अशी.
इथे सदर वाक्य आयसोलेटेड सिस्टीमला वापरता येते. आयसोलेटेड सिस्टीम म्हणजे जिचा बाहेरच्या गोष्टींशी कोणताही संबंध येत नाही अशी, म्हणजेच एनर्जी आणि मास ट्रान्स्फर इन ऑर आऊट ऑफ द सिस्टीम इज झिरो.
ह्या वाक्याचा दुसरा अर्थ असा आहे की १००% इफिशियंसी असलेली प्रोसेस निर्माण करता येणे शक्य नाही. १००% इफिशियंसी असलेल्या यंत्राला 'परपेच्युअल मोशन मशिन ऑफ सेकंड काईंड असे म्हणले जाते. (जे कोणत्याही इनर्जी शिवाय काम करू शकते ते फर्स्ट काईंड. फर्स्ट लॉ ऑफ थर्मोडायनॅमिक्सप्रमाणे असे यंत्र निर्माण करता येणे शक्य नाही.)
जाता जाता, अरुणजोशींनी मागे झिरो (केल्विन)टेंपरेचर अचिव्ह करता येत नाही बद्दल लिहले होते. तो ही सेकंड लॉचाच भाग आहे. (जोशींनी म्हणल्याप्रमाणे, त्याकरता झिरो टेमंपरेचरचा दुसरा पदार्थ लागत लागतो, असे नसून) त्याचा अर्थ असा आहे की अशी कोणतीही प्रोसेस बनवणं शक्य नाही जिच्याने झिरो केल्व्हिन अचिव्ह करता येईल (व्हिच वील बी अनादर टाईप ऑफ हिट इंजिन) कारण त्या करता इंट्रोपीतील बदलही शून्य असावा लागेल. (व्हिच डिफाईज सेकंड लॉ. हेन्स प्रूव्ह्ड्).
कार्नोने थेरम आधी मांडला असला तरी तो थेरम म्हणजेच सेकंड लॉची एक विशेष केस. कार्नोचा थेरम हा बेसिकली एका विशिष्ट रिअ‍ॅक्शन्सने चालवलेल्या यंत्राकरता वापरता येतो. हे यंत्र 'आयसेंट्रॉपिक' प्रोसेसेस्चा वापर करून कार्य करते. या प्रोसेसेस 'आयडिल प्रोसेसेस' आहेत, ज्या वास्तवात निर्माण करता येणे शक्य नाही. या मुळे कार्नोच्या इंजिनात इंट्रोपी ऑफ द युनिव्हर्स 'डज नॉट इन्क्रीज'. (रिमेन्स झिरो.)
थोडक्यात कार्नोच्या सायकलने बनवलिले 'इंजिन' अशा प्रकारे काम करते की 'लॉस' इज झिरो. म्हणजेच, इफिशियंसी ऑफ कार्नो'स सायकल इज मॅक्सिमम (दो, कॅन नॉट बी अचीव्हड्). कार्नोच्या सायकलची इफिशियंसी ही त्यातील प्रोसेसेसच्या तापमानांवर अवलंबून असते. (हे फर्स्ट लॉ ऑफ थर्मो डायनॅमिक्सवरून काढता येते.)
कार्नोची इफिशियंसी ही कोणत्याही विशिष्ट रेंजमध्ये नाही (उदा. ७०-७५ वगैरे). तुम्ही ठरवलेल्या उच्च आणि निच तापमानानुसार कार्नोची इफिशियंसी ५०% पेक्षाही कमी असू शकते (आणि म्हणून तुम्ही बनविलेल्या कोणत्याही इंजिनची इफिशियंसी त्याही पेक्षा कमी.)
परंतु याचा प्रात्यक्षिक उपयोग म्हणजे असा की उष्णतेवर चालणार्‍या इंजिनांमध्ये तापमानांचा फरक (खरे तर भागाकार) जितका जास्त असावा, तितके चांगले. विद्युत्जनित्रांमध्ये वगैरे या तत्त्वाचा उपयोग होतो असे ऐकून आहे.
अर्थातच, कार्नो इफिशियंसी आयडियल असल्याने तापमानातील फरक हा एक महत्त्वाचा क्रायटेरियन आहे.
पण वास्तवात जनित्रं वेगवेगळ्या 'सायकल्स'वर चालतात. एक उदाहरण म्हणून आपण विमानातले जनित्र (टर्बो) घेऊ, जे ब्रेटन सायकलवर चालते. अँबियंट टेम्परेचरवर फारसा कंट्रोल नसल्याने कंबन्शन आधीच्या प्रेशरवरून इफिशियंसी (बहुतांशी) ठरते (म्हणूनच हाय हॉर्सपॉवर मिळवण्याकरता गाड्यांमध्ये टर्बो वगैरे वापरतात) म्हणून कंबशन आधी हाय प्रेशर बट लो टेंमपरेचर निर्माण करण्याचा प्रयत्न असतो, जेणे करून कंबशन नंतर टर्बाईनमध्ये जास्तीत जास्त एक्स्पान्शन मिळून वर्क आउटपूट मॅक्झिमाईझ करता येईल. (बहुतेक स्टीम इंजिनचेही (विद्युत जनित्र) तसेच असावे, पण व्हेपर कंटेंट, रिहिटिंग वगैरे गोष्टी असल्याने थेट संबंध कसा असेल हे आठवत नाहीए.) खालील चित्रावरून ते साधारण स्पष्ट होईल (दुवा क्लिक केल्यास)
वेगवेगळ्या संकल्पनांची माहिती
वेगवेगळ्या संकल्पनांची माहिती देणारा लेख आवडला. सुरूवातीचं पायाला चटका लागल्यावर आपला पाय हलतो तसंच पाण्याच्या रेणूला चटका लागला की ते हलतात हे उदाहरण किंचित खटकलं, कारण त्या दोन्हीचा कार्यकारणभाव सारखा नाही. पण तेवढं सोडलं तर 'अणू-रेणूंच्या हालचालींची ऊर्जा म्हणजे उष्णता. या ऊर्जेचं मोजमाप म्हणजे तापमान' या दोन कळीच्या संकल्पना सांगितलेल्या आहेत.
उष्णता आणि घन-द्रव-वायू या अवस्थांतरणाची कल्पना करण्यासाठी पुढील चित्र डोळ्यासमोर आणावं. अणू हे चेंडू आहेत आणि ते एकमेकांना स्प्रिंगने बांधलेले आहेत. शिवाय काही सैल दोऱ्यांनीही बांधलेले आहेत. सर्वसाधारण तापमानाला हे चेंडू थरथरत असतात. ते जितक्या जास्त प्रमाणात थरथरतील, तितकी त्यांची गतिज ऊर्जा जास्त, तितकं त्या पदार्थाचं तापमान जास्त. जसजशी त्यांना अधिक ऊर्जा मिळते तसे त्या स्प्रिंगवर ताण पडतो. आणि एक वेळ अशी येते की ती स्प्रिंग तुटते. ही स्प्रिंग तोडण्याची शक्ती म्हणजे लेटंट हीट ऑफ मेल्टिंग. आता ते चेंडू अधिक सैलसर दोऱ्यांनी जोडलेले आहेत, आणि पदार्थ वाहू शकतो. (हे थोडं सोपं चित्र झालं...) म्हणजे हा द्रव पदार्थ झाला. जसजशी उष्णता वाढते किंवा चेंडू जोराने हालचाल करतात तसे ते एकमेकांपासून जोराने दूर जातात. आणि पुन्हा एक वेळ अशी येते की हे सगळे धागे तुटतात. इथेही लेटंट हीट असते. आता रेणू एकमेकांपासून पूर्णपणे विलग नुसते भरकटत असतात. ही वायूरूप अवस्था. बिलियर्डचे बॉल टेबलावर इतस्ततः फिरताना जसे आपटतील तसे आपटत असतात. जसजशी उष्णता वाढते तसतसा या चेंडूंचा फिरण्याचा वेग वाढतो आणि याचीच मोजमाप करून आपण तापमान वाढलं असं म्हणतो.
पण तेवढं सोडलं तर
पण तेवढं सोडलं तर 'अणू-रेणूंच्या हालचालींची ऊर्जा म्हणजे उष्णता. या ऊर्जेचं मोजमाप म्हणजे तापमान' या दोन कळीच्या संकल्पना सांगितलेल्या आहेत.
असं नाही. थोडा संभ्रम बाकी ठेऊनच स्पष्टीकरण आहे.
१. जास्त तापमानाची एका विशिष्ट जास्त गतीने वाहणारी हवा
२. कमी तापमानाची एका विशिष्ट जास्त गतीने वाहणारी हवा
३. जास्त तापमानाची एका विशिष्ट कमी गतीने वाहणारी हवा
४. कमी तापमानाची एका विशिष्ट कमी गतीने वाहणारी हवा
यांमधे वहनाची गतीज उर्जा कोणती आणि तापमानाची कोणती हे कसे ओळखायचे हा संभ्रम बाकी आहे.
ते आहेच. If between
ते आहेच. If between infinitesmally small time t1 and t2, the molecule of gas is flowing precisey in the direction of flow a distance d with effective veocity v, forgetting all other molecules and all other times, how much of speed v is for kinetic energy and how much for temperature?
थत्तेंनी म्हटल्याप्रमाणे
थत्तेंनी म्हटल्याप्रमाणे तापमान, किंवा उष्णता ऊर्जा या अदिश राशी आहेत. त्यामुळे त्या गतीवर अवलंबून असणार नाहीत. कल्पना करा, की विशिष्ट तापमानाच्या स्थिर हवेत तापमापक ठेवला तर तो ते तापमान मोजेल. आता ही हवा एका दिशेने वाहत असेल तरी तापमान तेच राहील. कारण तापमापकाला मिळणारी उष्णता ऊर्जा तेवढीच असेल. कारण एका दिशेने हवेचे अणू आपटण्याचा वेग वाढला, तरी दुसऱ्या दिशेने आपटणाऱ्या अणूंचा वेग तितकाच कमी होईल. त्यामुळे एका विशिष्ट कालावधीत होणारं मूमेंटम ट्रान्स्फर तितकंच राहील.
If the distance d is measured
If the distance d is measured relative to ground and that d/(t2-t1) is equal to the velocity of air as a whole relative to ground; then there is no velocity due to temperature (velocity relative to air mass is zero).
If this velocity is higher (or a lower) than the velocity of air, the difference is due to temperature.
I am not able to put the
I am not able to put the idea, I think. I will use another way to express it (and English).
Imagine, there is just one molecule (forget air, forget ground, flowing horizontally) flowing in a direction with velocity v for time t. 1/2mv^2 will be its kinetic energy. What will be thermal energy (mass*specific heat* absolute temperature)?
The main article has not been able to make this distinction.
एका अणूसाठी तापमान किंवा
एका अणूसाठी तापमान किंवा उष्णता ही संकल्पना लागू होत नाही. त्या अणूसाठी ती निव्वळ कायनेटिक एनर्जी असते. उष्णता ही संकल्पना लागू होण्यासाठी अब्जावधी अणूंची रॅंडम हालचाल (वायूरूपासाठी ब्राउनियन मोशन, किंवा घनरूपासाठी अणूंच्या व्हायब्रेशन्स) आवश्यक असते. त्यांच्या कायनेटिक एनर्जीची एकंदरीत बेरीज म्हणजे उष्णता ऊर्जा.
गोंधळ
(इंटर्नल) एनर्जी, एंथाल्पी आणि उष्णता.
तुम्ही आम्ही जीला उष्णता म्हणतो, ती म्हणजे 'हीट'. इंथाल्पी हे एक प्रकारचे थर्मोडायनॅमिक पोंटेंशीयल आहे. (इलेक्ट्रीसिटीचा विचार करा, वोल्टेज इज पोटेंशियल, करंट त्यामुळे वाहतो.) एंथाल्पीतील फरकामुळे वाहते ती ऊष्णता.
इंथाल्पी, म्हणजे पोटेंशियल हे अनेक प्रकारच्या उर्जांमुळे असतं. ज्यात इंटर्नल एनर्जी सुद्धा येते. अणु-रेणुंच्या(?) 'एनर्जी स्टेट' मुळे निर्माण झालेल्या उर्जेचा यात समावेश होतो.
आता तुम्हाला समजा एका रेणूच्या फक्त वाहण्यामुळे (ट्रान्सलेशन, हे वाहणे आणि पाणी वाहणे वेगळे. समजा एका कपातल्या स्थिर पाण्यात हा तुमचा रेणू वाहत आहे.) असणारी 'एंटर्नल एनर्जी' हवी आहे. तर तुम्हाला इतर सर्व क्रिया थांबवून (वातावरणाबरोबर असलेला तापमान बदल, पाण्याची बाष्पीभवन, अणु-रेणुंचे परिवलन (रोटेशन) आणी कंपन (व्हायब्रेशन), निर्माण होणार्‍या थर्मोडायनॅमिक स्टेट मधील बदलाची क्रिया घडवावी लागेल. हे जर तुम्हाला यशस्वी रित्या जमले तर ते जमण्याकरता तुम्ही जे 'हीट इंजिन बनवाल' (आठवा, कार्नो इ.) त्यातील योग्य त्या प्रोसेस्ला र्स्ट लॉ ऑफ थर्मोडायनॅमिक्स लावलात तर तुम्हाला त्या रेणूच्या वेगामुळे असलेली 'एक्विवॅलंट' एंथाल्पी मिळेल (=चेंज इन इंटर्नल एनर्जी.)
एंथाल्पीतील फरकामुळे वाहते ती
एंथाल्पीतील फरकामुळे वाहते ती ऊष्णता.
स्पेसिफिक हिट कोणत्या पदार्थाची जास्त असते कोणाची कमी. त्यामुळे, इ एंथ्याल्पीचा आणि उष्णता वहनाचा संबंध नाही. तापमानातील फरकामुळे वाहते ती उष्णता.
आणि मी फक्त आयसोलेटेड सिस्टीम मधल्या वायूच्या रेणूबद्दल बोलत आहे. कपातल्या पाण्याच्या रेणूचे उदाहरण किचकट बनेल.
आयसोथर्मल प्रोसेसमध्ये हीट
आयसोथर्मल प्रोसेसमध्ये हीट एक्स्चेंज होत नाही असा दावा असेल तर अभ्यास वाढवा. हीट एनर्जी एक्स्चेंज होण्यासाठी टेंपरेचरमध्ये फरक असण्याची गरज नसते.
आयसोथर्मल प्रोसेसमध्ये चेंज इन टेंपरेचर हा शून्य असतो पण सराउंडिंग्जबरोबर हीट एक्स्चेंज होते.
याउलट अ‍ॅडियाबॅटिक प्रोसेसमध्ये चेंज इन टेंपरेचर नॉनझीरो असला तरी सराउंडिंग्जबरोबर हीट एक्स्चें होत नाही.
एन्थाल्पी हे ऊर्जेचे मेजर असून त्यातील चेंज म्हणजे एक्स्चेंज झालेली ऊर्जा अशी तिची व्याख्या आहे. त्यामुळे ऊर्जा मोजली म्हणजे एन्थाल्पीमधला चेंज मोजला असे म्हणतात.
आयसोथर्मल आणि आडियाबेटिक हीट
आयसोथर्मल आणि आडियाबेटिक हीट ट्रान्सफर व्हायला एकापेक्षा जास्त रेणू लागतात. म्हणून एका रेणून किती थर्मल आणि किती कायनेटिक उर्जा असा बाळबोध प्रश्न विचारला होता. घासकडवी म्हणाले सवत्या रेणूची थर्मल उर्जा शून्य. मग रेणू एकत्र आल्याशिवाय त्यांचे तापमान सांगता येत नाही म्हणायचे. संभ्रम कायम राहिला आहे. थत्तेजींनी प्रश्नाची नीट मांडणी केली तर आभारी राहिन. त्यांना भाव पोहोचले आहेत.
धर्मगुरुंना ब्रह्म दाखवा
धर्मगुरुंना ब्रह्म दाखवा म्हटले कि पळवाटा शोधतात. शास्त्रज्ञही 'हे ज्ञान तुमच्या बुद्धीपेक्षा पलिकडचे' असा बुद्धिभेद करू जातात.
१. तापमानमुळे थर्मल उर्जा असते.
२. गतीमुळे कायनेटिक उर्जा असते.
३. तापमान रेणूंच्या गतीमुळे असते.
आता मी साधा प्रश्न विचारतोय, एक रेणू घेऊन, मी त्याला असलेल्या गतीतील किती गती तापमानवाल्या उर्जेची आणि किती गतीज उर्जेची.
घासकडवी म्हणतात एका रेणूला तापमान नसते. म्हणजे माझ्या नाकासमोर जे १०^२३ हवेचे रेणू आहेत त्यांचे तापमान आता १५ डीग्री आहे, पण पैकी एकाचे बोलू गेले तर त्याला अर्थ नाही म्हणे.
मला थर्मोडायनामिक्स कळत नाही असे मी मानावे तर मी विचारत आहे त्यात काय चूक आहे. धर्मगुरुंपेक्षा शास्त्रज्ञांना मवाळ वागणूक का?
जजमेंटल उगीच?
शास्त्रज्ञही 'हे ज्ञान तुमच्या बुद्धीपेक्षा पलिकडचे' असा बुद्धिभेद करू जातात.
पुरावा द्या अशा वर्तणुकीचा अन मग बोला.
धर्मगुरुंपेक्षा शास्त्रज्ञांना मवाळ वागणूक का?
कोण देतंय? इथल्या चार लोकांनी जर तुमच्या प्रश्नाची उत्तरे दिली नाहीत तर सगळे शास्त्रज्ञ भोंदू लबाड आहेत आणि जन्ता त्याला भुलतेय या निष्कर्षाप्रत येणारे लॉजिक जबराट आहे, इतकेच सांगतो. अन इथे उत्तरे मिळणार नाहीत असेही नाही, पण समजा नै मिळाली तर तेवढ्यावरून जितं मया म्हणून डॅन्स करू शकत नाही इतकेच सांगावयाचे आहे.
असो. हे घडाभर तेल नेटरूपी वाळवंटात रिते करतो.
आता प्रश्न कळाला तुमचा. तापमान मॅक्रोस्कोपिक प्रॉपर्टी आहे या विधानास आक्षेप दिसतो आहे. म्हणजे एखादी प्रॉपर्टी सर्व रेणुसंचाची मिळून असेल तर ती एका रेणूचीही असली तरच तिचे अस्तित्व सिद्ध होते, नपेक्षा नाही असे लॉजिक आहे.
ठीक.
पण हे लॉजिक अतिशय चुकीचे आहे. काही गोष्टींचे अस्तित्व समुच्चयामुळेच असते, नपेक्षा नसते. जसे एखादी कविता घ्या. तिला काहीएक अर्थ आहे. कवितेत वाक्ये असतात, त्याला अर्थ आहे. वाक्यात शब्द असतात, त्याला अर्थ आहे. पण शब्दात अक्षरे असतात त्याला काय अर्थ आहे? अक्षराला अर्थ नाही सबब अक्षरसमुच्चयास म्हणजेच कवितेस अर्थ नाही असे कोणी म्हटले तर चालेल का? अर्थ हा गुणधर्म अक्षरसमुच्चयासच लागू होतो.
उपमा आवडली
समुच्चयास लागू काही गुण असतात, याकरिता कवितेची उपमा आवडली.
प्राचीन भारतीयांत याविषयी ऊहापोह करण्यासाठी एक अतिशय चांगला गुणधर्म निवडलेला दिसतो - द्वित्व, त्रित्व, वगैरे, म्हणजे "संख्या" हा गुणधर्म. संख्या हा गुणधर्म समूहातच आढळतो, समूहातील घटकात आढळत नाही. एका प्रकारे हे समजायला सोपे आहे, म्हणूनच खोल विचाराकरिता नसती गुंतागुंत येत नाही.
गल्लत
तापमान रेणूंच्या गतीमुळे असते.
तुम्ही तापमान हे रेणूंच्या गतीमुळेच आहे असे धरून चालेलेला आहात, हे चूक आहे. तापमान हे उर्जेचं एक 'मेझर' आहे. वरती लिहल्याप्रमाणे पदार्थात उर्जा अनेक प्रकारे स्टोअर केली जाते (इंटरनल इनर्जी) जी थेटपणे मोजता येत नाही. या उर्जेतील बदल मोजता येतो. कोणत्याही पदार्थाची ही 'उर्जास्थिती' कमी करता (उर्जा काढून घेता) पदार्थाचे तापमान कमी होते (आणि व्हाईस वर्सा). कारण इंटर्नल एनर्जी ज्याज्यांपासून बनलेली आहे, ज्यांत अणू-रेणूंची वेगवेगळी हालचालही येते, त्यातून उर्जा काढून घेतली जाते.
पुन्हा एकदा, तापमान हे गतीमुळेच निर्माण होते ही समजूत बरोबर नाही, तापमान हे एक 'कंपेरेटिव्ह मेझर' आहे.
cold and push
Explain me again what you want to say. I will explain what I want to say.
Suppose there is 1 kg mass of hydrogen gas (molecular form - H2) at 0 degree Celcius flowing at 0 altitude at a velocity of 1 m/s in the direction of x-axis. Suppose these are n molecules. Their kinetic energy is =1/2*1*1^2 = 0.5 J. Their thermal energy is = 273.16* specific heat of hydrogen (at constant pressure?) 14320*1 kg= ~ 4,000,000 J. Now let's divide 0.5 and 4 million by n. That is the ratio of kinetic and thermal energies of one molecule on an average. Is this ratio correct?
Now let's take only one molecule. It is travelling in the direction of mass with velocity 1 m/s and it has its own random speed/direction. If we add the vectors of these two velocities, there will be one resultant velocity. If I look at this molecule (its velocity) in isolation, I get puzzled why a fraction of it is felt as heat (here cold) and rest as push.
?
>>It is traveling in the direction of mass with velocity 1 m/s and it has its own random speed/direction....
What is the meaning of this?
1 m/s is the speed relative to something*..... Does this have anything to do with temperature? A mass of gas (group of molecules) can travel at 1 m/s at 0 C, 100 C or -100 C irrespective of the temperature (or total energy = enthalpy)
*so relative to something else speed can be 200 m/s. त्याचा तापमानाशी काही संबंध नाही. (म्हणजे तापमान किती हे यावर ठरणार नाही).
उत्तर शोधण्याचा प्रयत्न चालू ठेवायला हवा.
punhaa
प्रश्न नीट लिहिता येतो का त्याचा पुन्हा प्रयत्न करून पाहतो.
१. एक किलो हायड्रोजनचे रेणू आहेत. त्यांची स्थानवाचक उर्जा शून्य आहे. पोटेंशियल एनर्जीचे लफडे नको म्हणून हे गृहितक. ते सारे क्ष अक्षावर १ मी/से वेगाने चालले आहेत. या गतीमुळे त्यांची गतीज उर्जा क्ष आहे.
२. या एक किलोचे तापमान शून्य डीग्रा से. (२७३ के) आहे. या तापमानामुळे त्यांची उष्णता उर्जा य आहे.
३. समजा हे सारे रेणू संख्येने न आहेत.
४. प्रतिरेणू उष्णता उर्जा आणि गतीज उर्जा न ने भागून काढता येते.
५. आता कोणताही एक रेणू घ्या. त्याची एकूण गती १मी/से आणि रेणूची रँडम गती यांचा रेझल्टंट व्हेक्टर आहे. समजा मी समोर उभा आहे. मला हा रेणू जेव्हा स्पर्श करतो तेव्हा १ मी/से गतीने मला पुश करतो आणि त्याची इतर 'गती' (वर मी अंदाजे रेशो मोजायचा प्रयत्न केला आहे) माझे तापमान व त्याचे तापमान यांचे संतुलन आणण्याकरिता वापरली जाते.
६. प्रश्न असा आहे कि एकूणातच जर सगळी गतीच असेल तर असा वर्तनाचा भेद का? म्हणजे सारीच गती मला पुश करण्यासाठी का वापरली जात नाही? किंवा सारीच गती केवळ माझे तापमान का बदलत नाही?
७. बॅट्मॅन म्हणतो (कवितेचे उदाहरण देऊन) कि काही गुणधर्म संख्यात्मक असतात. पण अक्षराला, शब्दाला वा शब्दसमुच्चयाला नक्की किती अर्थ वा आशय द्यावा हे मानवाने आर्बिट्ररीली ठरविले आहे. मी माझ्यापुरते कितीही आशयाला कितीही संक्षिप्त वा बृहद् चिन्ह वापरू शकतो. पण गती आणि उष्णतेचे तसे नाही. ते नैसर्गिक गुणधर्म आहेत. ते वेगळे भासतात. वेगळे जाणवतात. ते एकाच गोष्टीयोगे (किमान मोठ्या प्रतलावर)व्यक्त होत नाहीत. मग ते केवळ मूलतः गतीजन्य आहेत असे का मानावे?
८. नाईल म्हणतात कि केवळ तापमानाने उर्जा नसते. त्यांना बहुधा केवळ उष्णतेने तापमान नसते असे म्हणायचे असावे. जाणवणार्‍या उर्जांचे मानक (गती आणि तापमान आहेत) मग त्यांचे मूल स्रोत काय? (Let's not bring unrelated energies here.)
प्रयत्न
१ मी/सेकंद ही गती तुमच्या सापेक्ष आहे असे गृहीत धरतो.
माझ्या मते तो रेणू तुमच्या अंगावर आदळला की (जर परफेक्टली इलॅस्टिक कोलिजन झाले नाही तर) त्याची काही ऊर्जा तुमच्या त्वचेच्या रेणूत येते. आणि तुमच्या त्वचेचे तापमान वाढेल. तसेच मास ऑफ मॉलेक्यूल्स तुमच्या संपर्कात येतात तेव्हा त्यातला प्रत्येक रेणू तुमच्या त्वचेवर सरळ/तिरका आदळतो. त्या प्रत्येक कोलिजनमध्ये ऊर्जा (उष्णतासुद्धा) ट्रान्स्फर होते.
घनपदार्थ आदळल्यावर (सर्व रेणू एका दिशेने प्रवास करत आहेत) सुद्धा जी ऊर्जा ट्रान्सफर होते ती पूर्णपणे पुश स्वरूपात होत नाही. काही प्रमाणात उष्णताही ट्रान्सफर होते. (हातोडीने खिळ्यावर ठोकत राहिले तर खिळा गरम होतो).
हे बरोबर आहे की नाही याची खात्री (मला) नाही. थिंकिंग चालू आहे.
तापमान
५. आता कोणताही एक रेणू घ्या. त्याची एकूण गती १मी/से आणि रेणूची रँडम गती यांचा रेझल्टंट व्हेक्टर आहे. समजा मी समोर उभा आहे. मला हा रेणू जेव्हा स्पर्श करतो तेव्हा १ मी/से गतीने मला पुश करतो आणि त्याची इतर 'गती' (वर मी अंदाजे रेशो मोजायचा प्रयत्न केला आहे) माझे तापमान व त्याचे तापमान यांचे संतुलन आणण्याकरिता वापरली जाते.
तापमानाचे संतुलन होईलच असे नाही. (म्हणजे दोघांचे तापमान थर्मोडायनॅमिक इक्वीलिब्रियम मध्ये येईलच असे नाही.) अर्थत, अंततः येईल, पण तो पर्यंत इतर अनेक फॅक्टर्स इन्व्हॉल्व्ह झालेले असती.
पुश करणे: इथे पुशींग हे कन्सर्व्हेशन ऑफ मोमेंटम तत्त्वाने होईल. (आणि यानुसारच तो पुश फोर्सही काढता येईल.) ही आयडीयल केस, तापमान वाढणार नाही
इन रिअ‍ॅलिटी, तुमच्या किंवा रेणुच्या* तापमानातील बदल अनेक गोष्टींवर अवलंबून आहे. इंपॅक्टमुळे निर्माण होणार्‍या प्रेशर वेव्हज्, स्ट्रेस लोडिंग-अनलोडिंग, कंडक्टिव्हिटी, कन्व्हेक्शन, रिलेटिव्ह 'टफ'नेस वगैरे वगैरेंवर अवलंबुन असेल.
इथे रेणूमुळे(मायक्रो) काही विशेष घडत आहे का, यावर विचार करावा लागेल, वरचे स्पष्टीकरण हे मायक्रो मेकॅनिक्स-थर्मोडॅन्यामिक्सवर आधारीत आहे.
अरुण जोशींना उत्तर
(तिरके तिरके प्रतिसाद गेल्यामुळे वाचायला थोडा त्रास होतो आहे)
तुमचा प्रश्न असा आहे की वाहत्या हवेचा काही गतीज ऊर्जेचा भाग आपण दाब म्हणून अनुभवतो तर काही भाग तापमान म्हणून अनुभवतो. असं का?
थोडक्यात उत्तर द्यायचं तर हवेच्या बाबतीत दाब आणि तापमान या गोष्टी स्वतंत्र नाहीत. त्या एकमेकांशी आयडियल गॅस इक्वेशनने जोडलेल्या आहेत. सर्वसाधारण परिस्थितीत आपल्याला हवेचा दाब कमी जास्त झालेला जाणवत नाही. तापमान म्हणजे ते रेणू किती वेगाने फिरताहेत याचं मेजर असतं. तर दाब म्हणजे एका सेकंदात पृष्ठभागाकडून किती मूमेंटम ट्रान्स्फर होतं याचं मेजर असतं. तुम्हाला हलती हवा जाणवते याचं कारण म्हणजे तो अनबॅलन्स्ड फोर्स असतो.
दुसरी एक गोष्ट लक्षात घ्यायला हवी ती म्हणजे आपण जी हलती हवा म्हणून अनुभवतो ती सेकंदाला काही सेंटीमीटर या वेगाने वाहते. याउलट मायक्रोस्कोपिक पातळीवर अणूंची हालचाल ही काही सेकंदाला काही किलोमीटर असते. म्हणजे वाहता गार वारा आपल्याला ढकलू शकतो, पण हीट ट्रान्स्फर ही आपल्या शरीराकडून वाऱ्याकडे असते. हवा आणि शरीर असा विचार करण्याऐवजी एक उष्ण ठोकळा आणि त्याला ठकलणारा एक थंड ठोकळा असा विचार करा. म्हणजे प्रेशर आणि टेंपरेचर यातला फरक समजून घेता येईल.
उष्णता?
हं काय पण फेकून राह्यले!!