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जब आप गर्म पानी में बर्फ डालते हैं, तो पानी की कुछ गर्मी बर्फ को पिघला देती है। शेष गर्मी बर्फ के ठंडे पानी को गर्म करती है लेकिन इस प्रक्रिया में गर्म पानी को ठंडा कर देती है। आप मिश्रण के अंतिम तापमान की गणना कर सकते हैं यदि आप जानते हैं कि आपने अपने तापमान के साथ कितना गर्म पानी शुरू किया है, और आपने कितना बर्फ जोड़ा है। दो भौतिक गुण - विशिष्ट गर्मी और संलयन की गर्मी - वास्तव में यह निर्धारित करता है कि बर्फ कैसे पिघलती है और पानी ठंडा होता है।
विशिष्ट ताप
किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा मापती है कि उसका तापमान बढ़ाने में कितनी ऊर्जा लगती है। उदाहरण के लिए, जब आप 1 ग्राम पानी में 1 कैलोरी गर्मी जोड़ते हैं, तो यह 1 डिग्री सेल्सियस (1.8 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक गर्म हो जाता है। पानी ठंडा होने पर विपरीत सच है; एक ग्राम पानी जो 1 डिग्री सेल्सियस तक गिरता है वह 1 कैलोरी ऊष्मा ऊर्जा खो देता है। अन्य पदार्थों में अलग-अलग विशिष्ट हीट होते हैं। उदाहरण के लिए, 1 ग्राम सीसे से 1 ग्राम सीसे को गर्म करने में केवल 0.03 कैलोरी लगती है।
फ्यूजन की गर्मी
पानी का एक कंटेनर हर डिग्री सेल्सियस के लिए 1 कैलोरी खो देता है जो ठंडा होता है। हालांकि, जब यह शून्य डिग्री सेल्सियस (32 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक पहुंच जाता है, तो स्थिति बदल जाती है - पानी बर्फ में बदल जाता है। इस प्रक्रिया में बहुत अधिक गर्मी ऊर्जा शामिल है - प्रति ग्राम 79.7 कैलोरी - और पानी-बर्फ के मिश्रण का तापमान तब तक नहीं बदलता है जब तक कि यह सभी ठोस नहीं हो जाता। जब कोई पदार्थ इस चरण से गुजरता है, तो ऊर्जा को संलयन की ऊष्मा कहा जाता है। पानी के अणु अतिरिक्त ऊर्जा खो देते हैं क्योंकि वे ठोस में टकराते हैं। एक बार बर्फ बनने के बाद, यह अपनी विशिष्ट गर्मी के अनुसार तापमान में परिवर्तन करता है - 0.49 कैलोरी प्रति डिग्री सेल्सियस।
ऊर्जा परिवर्तन
यह निर्धारित करने के लिए कि गर्म पानी में बर्फ डालते समय ऊर्जा कैसे बदलती है, आपको बर्फ और पानी के साथ-साथ पानी के तापमान की भी आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, इसके विशिष्ट ताप मान के कारण, एक लीटर गर्म पानी 75 डिग्री सेल्सियस (167 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर 0 डिग्री सेल्सियस (32 डिग्री फ़ारेनहाइट) पानी की समान मात्रा से 75,000 कैलोरी अधिक ऊर्जा होती है। पानी में 100 ग्राम बर्फ जोड़ने से इसे पिघलाने में 7,970 कैलोरी लगती है; उपलब्ध ऊर्जा 67,030 कैलोरी हो जाती है। एक बार जब यह पानी हो जाता है, तो 100 ग्राम गर्म पानी में शेष गर्मी से 1 कैलोरी प्रति डिग्री लेता है, लेकिन गर्मी "खो" नहीं है - यह बस ठंडे पानी में चली गई है।
तापमान में बदलाव
जैसे ही गर्म पानी बर्फ को पिघलाने के लिए 7,970 कैलोरी खो देता है, पानी 75 से 67 डिग्री सेल्सियस (153 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक ठंडा हो जाता है। गर्म पानी गर्मी खो देता है, जबकि पिघले बर्फ से ठंडा पानी गर्मी हासिल करता है। इस उदाहरण में, केवल 100 ग्राम बर्फ को 1,000 ग्राम पानी में मिलाया जाता है। इसलिए, गर्म पानी तापमान की एक छोटी राशि खो देता है, जबकि ठंडा पानी अधिक से अधिक डिग्री तक गर्म होता है। 1,100 कुल ग्राम पानी से 67,030 उपलब्ध कैलोरी को विभाजित करने पर लगभग 61 डिग्री सेल्सियस (142 डिग्री फ़ारेनहाइट) का अंतिम तापमान मिलता है। गर्म पानी कुल 14 डिग्री सेल्सियस (57 डिग्री फ़ारेनहाइट) खो देता है, और ठंडा पानी 61 डिग्री सेल्सियस हासिल करता है। ध्यान दें कि परिणाम इस बात पर निर्भर करते हैं कि आपके पास शुरू में कितना बर्फ और गर्म पानी है। यदि आप 1,000 ग्राम पानी में एक टन बर्फ डालते हैं, तो गर्म पानी में पर्याप्त मात्रा में बर्फ नहीं होगी।