This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
താപം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
താപം
ഒലമ
ഊര്‍ജത്തിന്റെ ഒരു രൂപം. താപനിലയിലുള്ള വ്യത്യാസം കൊണ്ട്, സ്രോതസ്സില്‍ നിന്ന് സിങ്കി(ശിെസ)ലേക്കുള്ള ഊര്‍ജ പ്രവാഹത്തെയാണ് താപം എന്നതുകൊണ്ട് പൊതുവായി വിവക്ഷിക്കുന്നത്. എന്നാല്‍, താപം എന്ന സംജ്ഞയ്ക്ക് കുറേക്കൂടി വിശാലമായ അര്‍ഥമാണ് ശാസ്ത്രീയമായി കല്പിക്കുന്നത്. ചാലനം (രീിറൌരശീിേ), സംവഹനം (ര്ീിലരശീിേ), വികിരണം (ൃമറശമശീിേ) എന്നീ വിവിധ താപപ്രവാഹ പ്രക്രിയകള്‍, താപമിതി, താപീയ വികാസം, കലോറിമിതി, പ്രാവസ്ഥാ രൂപാന്തരണങ്ങള്‍ (ുവമലെ ൃമിളീൃാെമശീിേ) എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവുകള്‍ ഇവയെയെല്ലാം ഇന്ന് 'താപ'ത്തിന്റെ പരിധിയില്‍ ഉള്‍പ്പെടുത്തിയാണ് പരിഗണിക്കുന്നത്. എങ്കിലും താഴെപ്പറയുന്ന വ്യത്യസ്ത ആശയങ്ങളിലും താപം എന്ന പദം സാധാരണമായി ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്.
1. ചൂടിന്റെ സംവേദനം
2. താപനില അഥവാ ചൂടിന്റെ അളവ്
3. താപോര്‍ജത്തിന്റെ പരിമാണം
4. വികിരണതാപം (വികിരണോര്‍ജം അഥവാ വിദ്യുത് കാന്തിക തരംഗങ്ങള്‍)
ലേഖന സംവിധാനം
ക. ആമുഖം
കക. താപത്തിന്റെ പരിമാണം
കകക. താപനില
കഢ. താപനിലയുടെ മാപനം
ഢ. താപനിലത്തോതുകള്‍
1. സെല്‍ഷ്യസ്, ഫാരെന്‍ഹൈറ്റ് തോതുകള്‍
2. തെര്‍മോമീറ്ററുകള്‍
3. ആദര്‍ശവാതക താപനിലത്തോത്
4. കേവല താപനിലത്തോത്
5. കെല്‍വിന്‍ താപനിലത്തോത്
ഢക. താപധാരിതയും വിശിഷ്ടതാപവും
ഢകക. വാതകങ്ങളുടെ താപധാരിത
ഢകകക. ലീനതാപം
കത. വികസനീയത
ത. വാതകങ്ങളുടെ ഗതികസിദ്ധാന്തം
തക. താപചാലകത
തകക. താപവികിരണം
ക. ആമുഖം. 18-ാം ശ.-ത്തിന്റെ അവസാനംവരെയും 'താപം' എന്നത്, ഭാരം ഇല്ലാത്തതും അദൃശ്യവുമായ കലോറിക്ക് (രമഹീൃശര) എന്ന ഒരു തരം ദ്രാവകം ആണെന്നു കരുതപ്പെട്ടിരുന്നു. ഒരു വസ് തുവിനെ ചൂടാക്കുമ്പോള്‍ ഈ ദ്രാവകം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു വെന്നും, രണ്ടു വസ്തുക്കള്‍ പരസ്പരം സമ്പര്‍ക്കത്തിലേര്‍പ്പെടു മ്പോള്‍ ചൂടുകൂടിയ വസ്തുവില്‍ നിന്ന് ചൂടു കുറഞ്ഞ വസ്തുവിലേക്ക് അത് പ്രവഹിക്കുന്നുവെന്നും ആയിരുന്നു സങ്കല്പം. രണ്ടു വസ്തുക്കള്‍ കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോള്‍ ചൂടുണ്ടാകുന്നതിന് കാരണം, പ്രസ്തുത ക്രിയയില്‍, പ്രകൃത്യാ സംഘനിത(രീിറലിലെറ)മായി വര്‍ത്തിക്കുന്ന താപദ്രാവകത്തിന്റെ ഒരംശം സ്വതന്ത്രമാകുന്നതാണത്രെ.
പില്ക്കാലത്ത് ഭൌതികശാസ്ത്രത്തിനുണ്ടായ വളര്‍ച്ചയില്‍ കലോറിക് സിദ്ധാന്തം തിരസ്കൃതമായി. താപത്തിന്റെ പ്രകൃതത്തെപ്പറ്റി ഇന്ന് നമുക്കുള്ള സങ്കല്പം മുഖ്യമായും കൌണ്ട് റംഫോര്‍ഡ് (ഇീൌി ഞൌാളീൃറ, 17531814), ഹംഫ്രി ഡേവി (ഔാുവ്യൃ ഉമ്യ്, 17781826), സര്‍ ജയിംസ് പ്രെസ്കോട്ട് ജൂള്‍ (ടശൃ ഖമാല ജൃലരീെ ഖീൌഹല, 181889) എന്നിവരുടെ നിരീക്ഷണ ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.
ഗവണ്‍മെന്റിനുവേണ്ടി പീരങ്കി നിര്‍മാണത്തിന്റെ മേല്‍നോട്ടം വഹിച്ചിരുന്ന റംഫോര്‍ഡ്, ഭാരിച്ച ലോഹദണ്ഡുകള്‍ തുളയ്ക്കു മ്പോഴുണ്ടാകുന്ന അത്യധികമായ ചൂടിന് തൃപ്തികരമായ വിശദീ കരണം നല്കാന്‍ കലോറിക് സിദ്ധാന്തം പര്യാപ്തമല്ലെന്ന് സ്ഥാപിച്ചു. താപം ഒരുതരം ചലനമായിരിക്കാമെന്ന നിഗമനത്തില്‍ അദ്ദേഹം എത്തിച്ചേര്‍ന്നു.
തുടര്‍ന്ന് 1799-ല്‍ ഹംഫ്രി ഡേവി നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ പുതിയ ചിന്താഗതിക്കനുകൂലമായി ഭവിച്ചു. 'ഘര്‍ഷണം' (ളൃശരശീിേ) കൊണ്ടോ ആഘാതം കൊണ്ടോ പാദാര്‍ഥങ്ങളുടെ കണങ്ങള്‍ നിശ്ചയമായും ചലിക്കുകയോ കമ്പനം കൊള്ളുകയോ ചെയ്യുന്നുണ്ടാകണം എന്നായിരുന്നു തന്റെ പരീക്ഷണഫലങ്ങളില്‍ നിന്നുമുള്ള ഡേവിയുടെ നിഗമനം.
റംഫോര്‍ഡിന്റേയും ഡേവിയുടേയും പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ നിന്ന് താപത്തെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം കേവലം ഗുണാത്മകമായ (ൂൌമഹശമേശ്േല) വിവരം മാത്രമേ ലഭ്യമായുള്ളൂ. എന്നു വരികിലും, താപ വര്‍ധനവും അതിന് ഹേതുഭൂതമായ യാന്ത്രിക പ്രവൃത്തിയും തമ്മില്‍ ഒരു നിശ്ചിത ബന്ധം ഉണ്ടായിരിക്കണമെന്ന് ഇവര്‍ രണ്ടുപേരും മനസ്സിലാക്കിയിരുന്നെന്ന് കരുതുന്നതില്‍ തെറ്റില്ല. ഈ ബന്ധത്തിന്റെ യഥാര്‍ഥ സ്വഭാവമെന്തെന്നു പഠിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി 1843 മുതല്‍ 78 വരെ ജൂള്‍ നടത്തിയ ശ്രദ്ധേയമായ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഫലമായി താപവും പ്രവൃത്തിയും ഊര്‍ജത്തിന്റെ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങള്‍ മാത്രമാണെന്നും, താപത്തില്‍ നിന്ന് പ്രവൃത്തിയും പ്രവൃത്തിയില്‍ നിന്ന് താപവും വ്യുത്പാദിപ്പിക്കാന്‍ കഴിയുമെന്നും സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു.
കക. താപത്തിന്റെ പരിമാണം (ഝൌമിശേ്യ ീള വലമ). താപത്തിന്റെ അളവും താപനിലയും ഒന്നുതന്നെയാണെന്ന് പ്രത്യക്ഷത്തില്‍ ചിലര്‍ക്ക് തോന്നിയെന്നു വരാം. ഇതു ശരിയല്ലെന്ന് താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന ഉദാഹരണങ്ങളില്‍ നിന്ന് മനസ്സിലാക്കാം. 100 ഗ്രാം ഭാരമുള്ള ഒരു ഈയക്കട്ടയുടെ താപനില 100ബ്ബഇ വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ താപത്തിന്റെ അളവ്, അത്രയുംതന്നെ ഭാരമുള്ള ഒരു ഉരുക്കുകട്ടയില്‍ അത്രയും താപനില വര്‍ധനവ് വരുത്തുന്നതിന് വേണ്ട താപത്തിന്റെ ഏതാണ്ട് നാലിലൊരംശം മാത്രമാണ്. ഒരേ അളവ് താപം രണ്ടു വസ്തുക്കളില്‍ വ്യത്യസ്തമായ താപനിലാ വ്യത്യാസമാണുളവാക്കുന്നത്.
മറ്റേതൊരു ഭൌതികരാശിയേയുംപോലെ താപത്തേയും അള ക്കുന്നതിന് നിര്‍ദിഷ്ട മാത്രകള്‍ ഉണ്ട്. താപം അളക്കുന്നതിന് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന മാത്രകള്‍ കലോറി (രമഹീൃശല), കിലോ കലോറി, ബ്രിട്ടിഷ് തെര്‍മല്‍ യൂണിറ്റ് (ആഠഡ) എന്നിവയാണ്.
ഒരു ഗ്രാം വെള്ളത്തിന്റെ താപനില 1ബ്ബഇ ഉയര്‍ത്തുന്നതിനാവ ശ്യമായ താപത്തിന്റെ അളവാണ് 1 കലോറി. ഇത് കലോറിയുടെ ഒരു സാമാന്യമായ നിര്‍വചനം മാത്രമാണ്. നിര്‍വചനം സാങ്കേതി കമായി പൂര്‍ണമാകണമെങ്കില്‍ വെള്ളത്തിന്റെ പ്രാരംഭ താപനില എത്രയെന്ന് സൂചിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഇതനുസരിച്ച്, 1 ഗ്രാം വെള്ള ത്തിന്റെ താപനില 14.5ബ്ബഇ ല്‍ നിന്ന് 15.5ബ്ബഇ ലേക്ക് ഉയര്‍ത്തുന്നതി നാവശ്യമായ താപം ഒരു പ്രമാണ കലോറി അഥവാ 15ബ്ബ കലോറി ആയി അംഗീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. 1 ഗ്രാം വെള്ളത്തിന്റെ താപനില 0ബ്ബഇ ല്‍ നിന്ന് 100ബ്ബഇ വരെ ഉയര്‍ത്തുന്നതിനാവശ്യമായ താപത്തിന്റെ അംശത്തിനെ ശരാശരി കലോറി (ാലമി രമഹീൃശല) എന്നു പറയുന്നു.
ഒരു കിലോഗ്രാം വെള്ളത്തിന്റെ താപനില 1ബ്ബഇ ഉയര്‍ത്തുന്നതി നുവേണ്ട താപത്തിന്റെ അളവ് ഒരു കിലോഗ്രാം-കലോറി, അഥവാ കിലോ-കലോറി എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഇതിനെ ബൃഹദ്കലോറി (ഹമൃഴല രമഹീൃശല) എന്നും പറയാറുണ്ട്.
1 കിലോ കലോറി = 1000 കലോറി.
ഒരു പൌണ്ട് വെള്ളത്തിന്റെ താപനില 1ബ്ബഎ വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ താപത്തിന്റെ പരിമാണമാണ് 1 ബ്രിട്ടിഷ് തെര്‍മല്‍ യൂണിറ്റ് (ആഠഡ). ബ്രിട്ടിഷ് സമ്പ്രദായത്തില്‍ പ്രമാണമായി അംഗീകരിച്ചിട്ടുള്ള താപനിലയുടെ അന്തരാളം 63ബ്ബഎ മുതല്‍ 64ബ്ബഎ വരെയാണ്.
1 പൌണ്ട് = 454 ഗ്രാം
1ബ്ബഎ = ബ്ബഇ
ആയതിനാല്‍ 1 ആഠഡ നെ, 454 ഗ്രാം വെള്ളത്തിന്റെ താപനില ബ്ബഇ ഉയര്‍ത്തുന്നതിനുവേണ്ട താപം എന്ന് നിര്‍വചിക്കാവുന്നതാണ്. ഇതനുസരിച്ച്
1 ആഠഡ = 454 ഃ
= 252 കലോറി = 0.252 കി.കലോറി.
കകക. താപനില (ലാുേലൃമൌൃല). താപനിലയെപ്പറ്റി മുമ്പ് പല പ്രാവശ്യം പരാമര്‍ശിച്ചുവെങ്കിലും അതിനെ സാങ്കേതികമായി നിര്‍വചിക്കുകയുണ്ടായില്ല. താപനിലയ്ക്ക് കൃത്യമായ ഒരു നിര്‍വചനം നല്കുക പ്രയാസമാണ്. ഒരു പദാര്‍ഥം 'ചൂടുള്ള'(വീ)തോ, 'തണുത്ത'(രീഹറ)തോ എന്ന് സ്പര്‍ശമാത്രയില്‍ അറിയാന്‍ കഴിയും. ചൂടും (വീില), തണുപ്പും (രീഹറില) ഇന്ദ്രിയ വിഷയകമാണെന്നു സാരം. വസ്തുവിന്റെ അവസ്ഥയെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന 'ചൂട്', 'തണുപ്പ്' എന്നീ പദങ്ങള്‍ കേവലം വിവരണാത്മകം മാത്രമാണ്. ഇന്ദ്രിയ പ്രത്യക്ഷമായ അറിവ് ചൂടിന്റെ അഥവാ തണുപ്പിന്റെ മാത്ര(റലഴൃലല)യെപ്പറ്റി സൂക്ഷ്മമായ വിവരം നല്കുന്നില്ല. ശാസ്ത്രീയമായ പഠനത്തിന് ബന്ധപ്പെട്ട വിഷയത്തെപ്പറ്റി വസ്തുനിഷ്ഠമായ ബോധം ഉണ്ടാകേണ്ടതാവശ്യമാണ്. താപനിലയെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം ഇതെങ്ങനെ സാധ്യമാണെന്നു പരിശോധിക്കാം.
ഉയര്‍ന്ന താപനിലയിലുള്ള ഒരു വസ്തു, താണ താപനിലയി ലുള്ള ഒരു വസ്തുവുമായി സമ്പര്‍ക്കത്തില്‍ വച്ചിരുന്നാല്‍ ക്രമേണ ആദ്യത്തേതിന്റെ ചൂട് കുറയുകയും രണ്ടാമത്തേതിന്റെ ചൂട് കൂടുകയും ഒടുവില്‍ രണ്ടും ഒരേ താപനിലയെ പ്രാപിക്കുകയും ചെയ്യുമെന്നാണ് അനുഭവം. ഈ സ്ഥിതിയില്‍ പ്രസ്തുത വസ്തുക്കള്‍ക്കിടയില്‍ താപസംതുലനം (വേലൃാമഹ ലൂൌശഹശയൃശൌാ) നിലനില്ക്കുന്നുവെന്നു പറയാം. താപസംതുലനത്തില്‍ വര്‍ത്തിക്കുന്ന രണ്ടു വസ്തുക്കളുടെ താപനില തുല്യമായിരിക്കും. താപനില നിര്‍ണയിക്കുന്നതിന് ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന അടിസ്ഥാന തത്ത്വമിതാണ്.
കഢ. താപനിലയുടെ മാപനം (ങലമൌൃലാലി ീള ലാുേലൃമൌൃല). താപനിലയെ പരിമാണാത്മകമായി തിട്ടപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഇതിനായി, നിഷ്പ്രയാസം പുനരാവിഷ്കരിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന രണ്ട് സ്ഥിര താപനിലകള്‍ക്കിടയ്ക്കുള്ള ഒരു പ്രമാണ അന്തരാളം (മിെേറമൃറ ശില്ൃേലഹ) തിരഞ്ഞെടുക്കുകയാണ് ആദ്യം ചെയ്യേണ്ടത്. താപത്തെ ആശ്രയിച്ചുള്ള ഏതെങ്കിലും ഗുണധര്‍മത്തെ (ുൃീുലൃ്യ) അടിസ്ഥാനമാക്കി ഇതിനെ സൌകര്യപൂര്‍വം ചെറിയ അംശങ്ങളായി ഭാഗിക്കുകയും ഓരോ അംശത്തേയും ഒരു ഡിഗ്രി (1ബ്ബ) ആയി സങ്കല്പിക്കുകയുമാണ് അടുത്ത പടി. താപനില അളക്കാനുപയുക്തമായ ഉപാധിയെ തെര്‍മോമീറ്റര്‍ (വേലൃാീാലലൃേ) എന്നു പറയുന്നു.
പ്രധാനമായി അഞ്ചിനം തെര്‍മോമീറ്ററുകളാണ് നിലവിലുള്ളത്. ഇവ താഴെപ്പറയുന്ന താപമിതീയ ഗുണധര്‍മങ്ങളെ (വേലൃാീാലൃശര ുൃീുലൃശേല) ആധാരമാക്കി നിര്‍മിച്ചിട്ടുള്ളവയാണ്.
1. ഒരു ദ്രാവകനാളത്തിന്റെ നീളം (ഘ)
2. ഒരു വാതകത്തിന്റെ മര്‍ദം (ജ)
3. ഒരു വാതകത്തിന്റെ വ്യാപ്തം (ഢ)
4. ഒരു വസ്തുവിന്റെ വൈദ്യുതരോധം (ഞ)
5. താപ വിദ്യുത് ചാലക ബലം () (വേലൃാീ ല.ാ.ള.)
ഈ ഗുണധര്‍മങ്ങളില്‍ ഏതെങ്കിലും ഒന്നിനെ ത കൊണ്ട് സൂചിപ്പിച്ചാല്‍, തെര്‍മോമീറ്ററിന്റേയും അതുമായി സംതുലനത്തില്‍ വര്‍ത്തിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടേയും താപനില (?), അതിന്റെ ഒരു രേഖീയ ഫലനം (ഹശിലമൃ ളൌിരശീിേ) ആയിരിക്കും.
??????ത (ശ)
നിഷ്പ്രയാസം പുനരാവിഷ്കരിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന സ്ഥിരതാപ നിലകള്‍ ?1, ?2 എന്നിവയും, അവയ്ക്കു സമാനമായ ഃ-ന്റെ മൂല്യങ്ങള്‍ യഥാക്രമം ത1, ത2 എന്നിവയും ആണെങ്കില്‍
= (ശശ)
അതിനാല്‍, ? = . ത (ശശശ)
?1???2?എന്ന താപനിലയുടെ അന്തരാളത്തെ യഥേഷ്ടം എത്ര യെങ്കിലും ഡിഗ്രികളായി വിഭജിക്കാവുന്നതാണ്. ??1???2? അറിയാ മെങ്കില്‍ ത, ത1, ത2 എന്നീ നിരീക്ഷണ ഫലങ്ങളില്‍ നിന്ന് നിര്‍ദിഷ്ട താപനില ???കണ്ടുപിടിക്കാം.
ഢ. താപനിലത്തോതുകള്‍ (ടരമഹല ീള ലാുേലൃമൌൃല). ഒരു വസ്തുവിന്റെ താപനില എത്രയെന്നുള്ളത് ഉപയോഗിക്കുന്ന താപനിലത്തോതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ഉദാഹരണമായി അന്തരീക്ഷമര്‍ദത്തില്‍ തിളയ്ക്കുന്ന വെള്ളത്തിന്റെ താപനില സെല്‍ഷ്യസ് തോതില്‍ 100 ഡിഗ്രി ആണെങ്കില്‍ ഫാരെന്‍ഹൈറ്റ് തോതില്‍ അത് 212 ഡിഗ്രിയും കെല്‍വിന്‍ സ്കെയിലില്‍ ?373 ഡിഗ്രിയും ആണ്.
