Physics‎ > ‎

Thermal Energy. අභ්‍යන්තර චාලක ශක්තිය

posted Nov 2, 2015, 2:35 PM by Upali Salpadoru   [ updated Jan 15, 2023, 7:15 PM ]

Thermal energy has replaced the horse and the elephant.


අලි ඇතුන් හා අශ්වයන් විසින් කළ කාර්‍යයන් දැන් කරනුයේ තාප ශක්තියය්.




Nature of thermal energy  තාප   ශක්තියෙහි ස්වභාවය

 As heat in a body is due to the movement of atoms and molecules . This is really the kinetic energy of the atoms and molecules.

 The infra red range of the electro magnetic spectrum is also called heat as matter exposed to them absorb energy.		තාප  ශක්තිය නම් පදාර්ථයන්හි ඇති ශක්ති විශේෂයකි. මෙය පරමානු හා අණු කම්පන හා චලනයන් නිසා ඇතිවන චාලක ශක්තියය්. 

විද්‍යුත් තරංගාවලියේ අධෝරක්ත කිරණ විශේෂයද තාපය ලෙස හැදින්වෙය්. පදාර්ථ මෙම කිරණයනට නිරාවරණය කිරීමෙන් ශක්තිය ලබාගනී.


Kinetic theory                                                     චාලක වාදය

 Solid            ඝණ


 i. Orderly arrangement.
2.Particles vibrate.
3. Maintains shape of object.
4.High attraction 


 1.ක්‍රමවත් සැකසුම.
2.අංශූන් කම්පනය වෙය්.
3.වස්තුවක හැඪය තබාගනී.
4.අංශූන් අතර තද ආකර්‍ෂණයකි.
 Liquid          ද්‍රව 



1.Irregular arrangement.
2.Particle can slide.
3. Takes the shape of the container.
4. Low attraction between particles.		1.අක්‍රමවත් සැකසුම.
2.අංශූන් ලිස්සා යය්.
3.භාජනයේ හැඪය ගනී.
4.අංශූන් අතර ලිහිල් ආකර්‍ෂණයකි.





 Gas              වායු

 1. Very irregular.
2. Particles have a high velocity.
3. Takes the entire space available.
4. No attraction or repulsion between particles.		1.  ඉතා අක්‍රමවත් සැකසුම.
2.අංශූන් ගේ වේගවත් චලිතය.
3.සම්පූර්ණ අවකාශය ලබාගනී.
4.ආකර්‍ෂණ විකර්‍ෂණ නැත .

 A solid can melt and evaporate by absorbing Microwaves.

1. Microwaves.
2. Molecules.
3. Vibrations
4. Translational motion.

 

 ඝන අවස්ථාවේ පවතින ද්‍රව්‍යයක් මය්ක්‍රෝ තරංග උදුනකින් ද්‍රව කර වාෂ්ප කළ හැකිය.

1. මය්ක්‍රෝ තරංග.
2. අණු
3. කම්පන.
4. චලන.

Measurement of Heat energy.                  තාප ශක්තිය මැණීම
 Work can only be done by using energy.
In order to perform 1 Joule. of work you need 1 Joule of energy. (Provide there is no wastage)		 කාර්‍යයක් ඉටු කිරීමට ශක්තිය වැය කළ යුතුය.
ජූල් එකක කාර්‍යයක් ඉටු කිරීමට ජූල් එකක  ශක්තිය වැය කළ යුතුය. ( ශක්තිය අපතේ යාමක් නොමැතිනම්)


The quantity of heat required to raise the temperature of 1 gram of water, by 1 degree Celsius is 4.18 J. 

 This is called the specific heat.
Specific heat capacity of water = 4.18 J. g -1 C -1
Specific heat capacity is the quantity of heat required to raise the temperature by one Celsius  degree of a substance. This is given as ratio similar to specific gravity.
Specific heat capacity of water = 4.18 J/g /°C		SHC =C
Specific heat capacity.
විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාව.

H2O(l) = 4.184 J/g °C
H2O(g) = 1.864 J/g /°C
C2H6O(l)= 2.38/g/ °C
Al  = 0.897 J /g/ °C
Cu = 0.385 J/g /°C
Au = 0.129 J /g/ °C
ජලය ග්‍රෑමයක් සෙල්සියස් අංකයක් ඉහල දැමීමට අවෂ්‍ය තාපය ජූල් 4.18 කි.

මෙය ජලයේ විශිෂ්ඨ තාපයය්.

 විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාව යනු අනුපාතයකි.
මෙම අගයන් සමහරක් මෙහි ඇත.
   
An example.                                                 උදාහරණයක්
Question.
How much energy is required to bring
25 g. of water at 20 ˚C to boiling point ?

Solution

 Heat =  m.c.t,    That is  = 25 x 4.18 x 80.

                                              = 8360. J

Question.
If a kettle mass 150 g. made of aluminum, was used, how much more heat is necessary for the process? (Specific heat for Al is 0.9 J/g. /°C.)

.Solution

 Heat gained by Al =150 x0.9 x 80.  

                                    =10800  J

 ප්‍රශ්ණය
20 °C තිබෙන ඡලය 25g. උතුරන තෙක් රත් කිරීමට අවෂ්‍ය තාප ශක්තිය සොයන්න.
විසදුම
තාප ශක්තිය = 25 x 4.18 x 80.

                                     = 8360. J

ප්‍රශ්ණය
මේ සදහා 150 ක ඇලුමීනියම් කේතලයක් භාවිත කලේනම් එ සදහා වැය වනඅමතර ශක්තිය සොයන්න.  ( Al is 0.9 J/g. /°C 

විසදුම
තාප ශක්තිය   =150 x0.9 x 80.  

                                    =10800  J

 Latent Heat
This is the heat absorbed or given out, due to changes of state. During this process the temperature remans unchanged.

 ගුප්ත තාපය

මෙය අවස්ථා විපර්‍යාසයනට අවෂ්‍ය ශක්තියය්. එම අවස්ථාවන්හිදී උෂ්ණත්වය වෙනස් වන්නේ නැත.

 Latent heat of changing water to ice at 0 .C
Latent heat for changing of water to vapour at 100 C.

 334 J


2230 J		 සෙල්සියස් අංශක 0 දී ජලය මිදීමට අවෂ්‍ය ගුප්ත තාපය.

සෙල්සියස් අංශක 100 දී ජලය  වාෂ්පීකරණයට අවෂ්‍ය ගුප්ත තාපය

Formulae for heat calculations.               තාප ශක්ති ගණනය ට අවෂ්‍ය සූත්‍ර.
 Heat gained or lost 
=  mass x specific heat capacity x change in temperature. 
For a change of state
 Q  =  mass x Latent heat		 Q = m c t.



Q = m L.		 දෙන හෝ ගන්නා වූ තාපය= Q
ස්කන්ධය=   m.
විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාව  = c
උෂ්ණත්ව වෙනස = t
ගුප්ත තාපය = L
Worked out example.
 In order to determine the temperature of an oil  flame Ali Heated a copper block and dipped it into water.
Mass of Cu block =12.5 g.
SHC of Cu =0.2 J/g per ˚C
For water
Mass before = 90 g
Mass after   =  89.8 g
 ∴   Mass of water changed to steam =  0.2 g
First Temperature = 30 ˚C
Second temperature = 33 ˚C

Let the temperature of flame be t ˚C

Water gains to increase temperature  
                = 90x 4.2 x 3 J
                =1134 J
Water gains to evaporate
               =0.2 x 2260   J
               =        452
Total =  1586   J
Metal loses
   = 12.5x0.2 ( t-36)

Heat lost = heat gained
 2.5 t - 90  = 1712
  t= 1586 +90 / 2.5
      =1676/ 2.5
       =  598.6  C

පහන් දැල්ලක උෂ්ණත්වය සෙවීමට අලි විසින් කරන ලද පරීක්‍ෂණයකි.

තඹ කුට්ටියක් දැල්ලෙන් රත් කර ජලයට දමා ඇත.
ලැබුන පාඨාංක මෙසේය.

තඹ කුට්ටියේ ස්කන්ධය=12.5 g
තඹ  විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාව
                     =0.2   J/˚C
ජලයේ 6පළමු ස්කන්ධය=90 g
ජලයේ  අවසාන ස්කන්ධය= 89.8 g
∴ වාෂ්ප වී ඇති ජලය =0.2 g.
ජලයේ පළමු උෂ්ණත්වය = 30 ˚C
ජලයේ අවසාන  උෂ්ණත්වය= 33˚C 


Transference of heat,                                         තාප සංක්‍රමණය.
                                      
1.  Conduction  

 Thermal conduce is the transference of thermal energy in a material from an area of high temperature to an area of low temperature.

Energy passes from a molecule having high kinetic energy to to the neighbouring molecules. In solids as the molecules are tightly packed the conductance rate is generally high. All liquids, except the metallic liquids are poor conductors while conductance is almost impossible in gases as the molecules are far apart.


2. Convection

In this mode of heat transfer , the molecules translocate carrying the thermal energy,
So this is possible only in liquids and gases only.


3.Radiation.

The best example for thermal radiation is the Solar  Radiation.
  
Wave formula
Velocity = frequency x wave length. 
These are called "Electro magnetic waves" They all have the same velocity in space.3.

  In the visible spectrum, just below the red waves are the Infra red waves. These are also called heat radiation. 
All molecules above -273 C radiate electromagnetic waves.

 For this to occur outside temperature is immaterial. They can travel to infinity in the absence of obstacles. Some matter can absorb these and change into internal energy.
 1.  තාප සංනායනය

තාප සංනායකතාවය යනු අධික උෂ්ණත්වයක් ඇති අණු අසල තිබෙන අණු වලට තාප ශක්තිය බෙදා හැරීමය්.
 සාමාන්‍යයෙන් ඉහල ඝනත්වයක් ඇති ලෝහ වැනි දේ හොද සංනායක වේ.
ද්‍රවයන්හි අණු අතර තද බන්ධන නොමැති බැවින් සංනායකතාවය දුර්වලය.
ඉතා ඉහල ඝනත්වයක් ඇති රසදිය වැනි ද්‍රව ඉතා හොදින් තාප සංනායනය කරය්.


2. සංවහනය

මෙහිදී තාපය පතුරවමින් අංශූන් සංක්‍රමණය වෙය්.එම නිසා ඝන අවස්ඵාවන්හි මෙය කෙරෙන්නේ නැත. 




විකිරණය 
 විකිරණය යනු කිරණ වශේෂයකි. 

ඒවා තරංග ලෙස සලකා තරංග ආයාමයක් හා සංඛ්‍යාතයක් දීමට පුළුවන.

තරංග සූත්රය. 

වේගය = සංඛ්‍යාතය  x  තරංග ආයාමයක් 


සම්පූර්ණ විද්‍යුත්   චුම්බක  තරංගාවලිය පහතින් දැක්වෙය්. 


මෙය්න් තාප විකිරණය ලෙස සැලකෙනුයේ අධෝරක්ත කොටසය්.



   ELECTROMAGNETIC WAVES.                 විද්‍යුත්   චුම්බක  තරංගාවලිය                            

  ගුවන් විදුලි මය්ක්‍රෝ.
කිරණ		 අධෝරක්ත
කිරණ		 දෘෂ්‍ය.
කිරණ		 පාර ජම්බුලX- කිරණ ගැමා
කිරණ
 තරංග ආයාමය:- 
10 3		 
10 -2		 
10 -5		 
0.5 -10 -5		 
10 -8		 
10 -10		 
10 -12
 සංඛ්‍යාතය. 10 4 10 8 10 12 10 15 10 16 10 18 10 20


 Common properties of these .

a. They travel at the highest velocity attainable. 300.000 km /second.(3 x10 8 ms-1)

b. They can travel in a vacuum.

 සාමාන්‍ය ගුණාංග

විෂ්වයේ පවතින උපරිම වේගයෙන් විහිදෙය්.
3 x10 8 ms-1
ගමන් මාර්ගයට අංශූන් අනවෂ්‍යය.

 1.  Which one may be matter?
2.  Which one has a wave nature?
3.  Which one is measured in Joules.
4.  Which one is a chemical reaction?
1 to 4 
Find the answers from the following:

 A- Heat   B- Fire  C- Temperature D- Radiation

5.   Which one needs the attraction due to gravity?
6.  Which one requires latent heat?
7.  Which form helps people in the tropics to stay cool?
8.  What makes the smooth metals cool to touch?
5 to 8

Find the answers from the following.

A- Conduction  B -Convection 

C -Radiation        D- Evaporation.

9.  Find the correct statement explaining the working of a glass mercury  thermometer.

A- Mercury is a better conductor of heat than glass.

B-  Mercury expands more than glass.

C- Glass expands more than mercury.

D- Glass is a good insulator.

10.     What kind of a reaction produces heat inside the Earth.

A- Chemical reaction  

B- Physical reaction 

C- Friction       D-Nuclear reaction.


Answers
පිළිතුරු
1- B
2.-D
3- A
4- B 
1. පදාර්තයකි 
2.තරංග විශේෂයකි.
3. ජූල් ඒකකයෙන් දක්වය්.
4.රසායන ප්‍රතික්‍රියාවකි.
පිළිතුරු වදන් 
A- තාපය.  B-ගින්දර C-උෂ්ණත්වය 
D-විකිරණය.

5. ගුරුත්ව ආකර්‍ෂණය අවෂ්‍යය.
6. ගුප්ත තාපය අවෂ්‍යය.
7.ඝර්ම කලාපීය රටවල මනුෂ්‍යයනට උෂ්ණත්ව පාලනයට අවෂ්‍යය.
8.සුමට ලෝහ පෘෂ්ඨයක් සිසිලට දැනීමේ හේතුව.
පිළිතුරු වදන් 
A- සංනායනය  B-සංවහනය
 C-විකිරණය   D- වාෂ්පීකරණය
9.රසදිය වීදුරු උෂ්ණත්වමාණයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට නිවැරදි හේතුව.
A-රසදිය වීදුරු  වලට වඩා හොද සංනායකයක් වීම.
B-රසදිය වීදුරු  වලට වඩා ප්‍රසාරණය වීම.
C-වීදුරු රසදිය වලට වඩා ප්‍රසාරණය වීම.
D-වීදුරු හොද පරිවාරකයක් වීම.


10. පෘථිවි ගරභයේ තාපය ඇති කරන ක්‍රියාවලිය.
A-රසායන ප්‍රතික්‍රියාවකි.
B-භව්තික ප්‍රතික්‍රියාවකි.
C-ඝර්ෂනයය්
D-න්‍යෂ්ඨික  ප්‍රතික්‍රියාවකි
.



Question

1.0
1.1  How much energy is required to bring 25 g. of water at 20 ˚C to boiling point ?

1.2 If the kettle mass 150 g. made of steel, was used, how much more heat is necessary for the process? (Specific heat for steel is 0.4 J/g. per C.)

2.0
  An object of 20 g was taken from boiling water and added to 40g of water in a cup. The temperature of water increased from 20˚C to 28˚C. What is the Specific heat of the object.


 Answer
1.1
Q= mct
Q= 25 x 4.2 x 80
  =8400 J
1.2
 Q= 150 x0.4 x80
   = 4800 J




Heat gained by water 
= 40 x 4.2 x8
 = 1344  j
Heat lost 
= 20 xc x ( 100-28)
 = 20c x 72
Heat lost = H. gained.
20c =  1344/72
     c= 18.7/20
 = 0.94  
  

1.1  ජලය ග්‍රෑ.25 ක් උතුරන තෙක්‍  රත් කිරීමට අවෂ්‍ය ශක්ති ප්‍රමාණය සොයන්න. ජලයේ උෂ්ණත්වය  20 ˚C.

1.2 ජලය  තිබුන යකඩ කේතලයේ බර   ග්‍රෑ 150 ක් නම් නිවැරදි ශක්ති ප්‍රමාණය කීයද?
යකඩ 0.4 J/g. per C



3.0
 In order to determine Latent heat of melting of ice an electric current was passed into an  electric calorimeter.





 
3.0
ජලයේ හිමාංකය සෙවීම සදහා විද්‍යුත් කැලරිමීටරයක් භාවිතා කිරීම. 

0˚C  හි නොවෙනස්ව තිබියදී විද්‍යුත් ධාරාව නිසා 
4g  ක්  .
වෝල්ටියතාවය= 1.5 V
ධාරාව ඇම්පියර් = 2.8. 

Temperature of ice  0 C අය්ස් උෂ්ණත්වය  
Mass of ice melted 4 g  අය්ස්  ද්‍රව විය 
Time current passed 5 min (300 S ) ධාරාව ගත් කාලය 

Highlight to get the working. 		 J= Vit
J= 1.5 x 2.8 x 300
= 1260
Q= ML
Q= 4x L
4 L = 1260
L  =1260/4
L= 315 J		 
පිළිතුරු සදහා හය්ලය්ට් කරන්න.

                                   

. 


Comments