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गर्म और ठंडे को एक संख्यात्मक पैमाने से मापा जाता है जिसे तापमान कहा जाता है। तापमान के पैमाने वे हैं जिनसे हम मौसम के बारे में संवाद करते हैं, सुरक्षा और आराम को मापते हैं और भौतिक दुनिया की व्याख्या करते हैं। सापेक्ष माप बनाने के लिए वैज्ञानिकों द्वारा चुनी गई बेसलाइन का उपयोग करते हुए, तापमान के पैमाने गर्मी की तीव्रता को मापते हैं, या किसी सामग्री या पदार्थ (जैसे हवा, पानी का बर्तन, या सूर्य की सतह) में निहित तापीय ऊर्जा की मात्रा को मापते हैं। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली तीन माप प्रणालियाँ हैं: फ़ारेनहाइट, सेल्सियस और केल्विन।
तापमान क्या है?
तापमान एक ऊर्जा है जिसे थर्मामीटर नामक उपकरण से मापा जाता है, जो ऑनलाइन व्युत्पत्ति संबंधी शब्दकोश के अनुसार ग्रीक शब्द थर्मस (गर्म) और मेट्रोन (माप) से आता है। जॉर्जिया स्टेट यूनिवर्सिटी के अनुसार, तापमान की एक और परिभाषा यह है कि यह किसी पदार्थ के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा (चलती हुई द्रव्यमान की ऊर्जा) का एक उपाय है।
नेचर पब्लिक हेल्थ इमरजेंसी कलेक्शन जर्नल में प्रकाशित 2019 की एक रिपोर्ट के अनुसार, प्राचीन यूनानी चिकित्सक हिप्पोक्रेट्स ने स्पष्ट रूप से सिखाया था कि मानव हाथ का उपयोग किसी व्यक्ति में बुखार की उपस्थिति का न्याय करने के लिए 400 ईसा पूर्व में किया जा सकता है। हालांकि, मानव शरीर के तापमान को मापने के लिए सटीक उपकरण 16वीं और 17वीं शताब्दी तक विकसित नहीं हुए थे।
केल्विन: वैज्ञानिकों के लिए एक निरपेक्ष पैमाना
1848 में, ब्रिटिश गणितज्ञ और वैज्ञानिक विलियम थॉमसन (जिन्हें लॉर्ड केल्विन के नाम से भी जाना जाता है) ने बर्फ या मानव शरीर जैसे किसी पदार्थ के गुणों से स्वतंत्र एक परम तापमान पैमाने का प्रस्ताव रखा। उन्होंने सुझाव दिया कि ब्रह्मांड में संभावित तापमान की सीमा सेल्सियस और फ़ारेनहाइट द्वारा प्रस्तावित सीमा से कहीं अधिक है। एनआईएसटी के अनुसार पूर्ण न्यूनतम तापमान की अवधारणा नई नहीं थी, लेकिन केल्विन ने आपको सटीक संख्या दी: 0 केल्विन -273.15 सी के बराबर है।
थर्मोडायनामिक तापमान निरपेक्ष है, निश्चित बिंदुओं के सापेक्ष नहीं। यह कणों में निहित गतिज ऊर्जा की मात्रा का वर्णन करता है जो सबमरोस्कोपिक स्तरों पर पदार्थ की एक बूँद, लड़खड़ाहट और स्पंदन बनाता है, थॉमसन ने समझाया। जैसे ही तापमान गिरता है, कण तब तक धीमे हो जाते हैं जब तक कि किसी बिंदु पर सभी गति बंद नहीं हो जाती। यह परम शून्य के बारे में है, जो कि केल्विन पैमाने का संदर्भ है।
परम शून्य
पूर्ण शून्य -273.15 C या -459.67 F पर होता है। कुछ समय पहले तक, वैज्ञानिकों ने सोचा था कि मनुष्य उस तापमान को फिर से नहीं बना सकते हैं, उस ठंड को पाने के लिए, इसे ठंडा करने के लिए सिस्टम में ऊर्जा मिलानी होगी, जिसका अर्थ होगा कि सिस्टम परम शून्य से अधिक गर्म होगा। लेकिन 2013 में, जर्मन भौतिकविदों ने कणों को पूर्ण शून्य से नीचे विरोधाभासी तापमान पर लाने में कामयाबी हासिल की।
केल्विन के दिमाग में, पूर्ण शून्य तापमान पैमाने के लिए शुरुआती बिंदु था, लेकिन सुविधा के लिए उन्होंने व्यापक रूप से ज्ञात सेल्सियस पैमाने के मार्करों और अंतरालों को अपने आधार के रूप में इस्तेमाल किया। इस प्रकार, केल्विन पैमाने पर, पानी 273.15 K (0°C) पर जमता है और 373.15 K पर, यानी 100°C पर उबलता है। एक केल्विन को एक डिग्री के बजाय एक इकाई के रूप में नामित किया जाता है, और सेल्सियस पैमाने पर एक डिग्री के बराबर होता है। केल्विन पैमाना मुख्य रूप से वैज्ञानिकों द्वारा उपयोग किया जाता है।
Metrologia पत्रिका के एक लेख के अनुसार, 2018 में, केल्विन को इसे और अधिक सटीक बनाने के लिए पुनर्परिभाषित किया गया था, और इसकी परिभाषा अब Boltzmann स्थिरांक से जुड़ी हुई है। यह स्थिरांक तापमान को पदार्थ की गतिज ऊर्जा से जोड़ता है। वजन और माप पर सामान्य सम्मेलन के अनुसार नई परिभाषा इस प्रकार है: “केल्विन, प्रतीक के, थर्मोडायनामिक तापमान की एसआई इकाई है; इसका परिमाण बोल्ट्ज़मैन के स्थिरांक के संख्यात्मक मान को ठीक 1.380649 × 10 -23 J K-1 [जूल प्रति केल्विन]’ पर सेट करके तय किया गया है।
सूत्रों का कहना है
- ब्रिटानिका विश्वकोश। (रा)। बोल्ट्जमैन स्थिरांक । भौतिक विज्ञान।
- मैट्रोलोजी। (2019)। एसआई का संशोधन – मैट्रोलोजी में तीन दशकों की प्रगति का परिणाम है।
- वजन और माप के अंतर्राष्ट्रीय ब्यूरो। (2006)। इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (एसआई) बुकलेट। तौल और माप की अंतर्राष्ट्रीय समिति।
- हाँ ब्रोशर। (2019)। एसआई में केल्विन की परिभाषा के लिए मिसे एन अभ्यास। थर्मोमेट्री के लिए सलाहकार समिति