ताप एवं उसका मापन
प्रश्न 1: ताप क्या है, और इसे कैसे मापा जाता है?
उत्तर: ताप किसी वस्तु की गरमाहट या ठंडक का विश्वसनीय माप है। ताप को मापने के लिए तापमापी (Thermometer) का उपयोग किया जाता है। तापमापी में मापांक (scale) होता है जो वस्तु के ताप को अंकीय रूप में दर्शाता है।
प्रश्न 2: ताप मापने के कौन-कौन से उपकरण होते हैं?
उत्तर: ताप मापने के मुख्य रूप से दो प्रकार के तापमापी होते हैं:
- डॉक्टरी तापमापी: इसका उपयोग मानव शरीर का ताप मापने के लिए किया जाता है। इसमें सामान्यतः मरकरी (पारा) का उपयोग होता है।
- प्रयोगशाला तापमापी: इसका उपयोग प्रयोगशालाओं में विभिन्न प्रयोगों के लिए किया जाता है। यह अधिक विस्तृत ताप मापने की सीमा (range) प्रदान करता है, जैसे -10°C से 110°C।
प्रश्न 3: विभिन्न तापमान स्केल कौन-कौन से होते हैं, और उनके मात्रक क्या हैं?
उत्तर: ताप मापने के लिए तीन मुख्य स्केल होते हैं:
- सेल्सियस स्केल (Celsius Scale): इस स्केल पर ताप का मात्रक डिग्री सेल्सियस (°C) होता है।
- फारेनहाइट स्केल (Fahrenheit Scale): इस स्केल पर ताप का मात्रक डिग्री फारेनहाइट (°F) होता है।
- केल्विन स्केल (Kelvin Scale): इस स्केल पर ताप का मात्रक केल्विन (K) होता है।
प्रश्न 4: डॉक्टरी तापमापी का उपयोग करते समय किन सावधानियों का पालन करना चाहिए?
उत्तर: डॉक्टरी तापमापी का उपयोग करते समय निम्नलिखित सावधानियों का पालन करना चाहिए:
- तापमापी का अग्रभाग साबुन और जल से धो लें।
- तापमापी को रीसेट (reset) करना न भूलें।
- मापन के बाद तापमापी को ठीक से साफ करें और इसे सुरक्षित स्थान पर रखें।
प्रश्न 5: किस कारण से पारा वाले तापमापी का उपयोग धीरे-धीरे कम हो रहा है?
उत्तर: पारा (मरकरी) एक विषैला पदार्थ है और यदि तापमापी टूट जाए तो पारा हानिकारक हो सकता है। इसी कारण से पारा वाले तापमापी का उपयोग धीरे-धीरे कम हो रहा है और इसकी जगह डिजिटल (अंकीय) तापमापी का उपयोग बढ़ रहा है।
प्रश्न 6: प्रयोगशाला तापमापी का उपयोग शरीर के ताप मापने के लिए क्यों नहीं किया जाता है?
उत्तर: प्रयोगशाला तापमापी को शरीर के ताप मापने के लिए उपयोग नहीं किया जाता क्योंकि इसका मापन क्षेत्र (range) बहुत विस्तृत होता है और यह शरीर के ताप के मापन के लिए उतना सटीक नहीं होता। इसके अलावा, इस तापमापी का उपयोग केवल बाहरी तापमान मापने के लिए ही उचित होता है।
प्रश्न 7: वायु का तापमान मापने के लिए कौन-सा तापमापी उपयोग किया जाता है?
उत्तर: वायु का तापमान मापने के लिए कक्ष तापमापी (Room Thermometer) का उपयोग किया जाता है। यह तापमापी किसी कमरे के या बाहर के वायु तापमान को मापता है और दीवार पर लटकाया जा सकता है।
प्रश्न 8: केल्विन स्केल का उपयोग किस प्रकार के ताप मापन में किया जाता है?
उत्तर: केल्विन स्केल का उपयोग वैज्ञानिक और प्रयोगशाला में अधिक सटीक ताप मापन के लिए किया जाता है। यह स्केल ताप का SI मात्रक है और इसमें न्यूनतम तापमान 0 केल्विन (-273.15°C) होता है जिसे ‘शून्य तापमान’ कहा जाता है।
प्रश्न 9: क्या हम स्पर्श करके ताप का सही मापन कर सकते हैं? इसका उदाहरण देकर समझाइए।
उत्तर: नहीं, हम केवल स्पर्श करके ताप का सही मापन नहीं कर सकते। उदाहरण के लिए, यदि आप एक हाथ को गर्म पानी में और दूसरे हाथ को ठंडे पानी में डुबोते हैं और फिर दोनों हाथों को सामान्य तापमान वाले पानी में रखते हैं, तो एक हाथ को पानी ठंडा लगेगा और दूसरे को गर्म। यह बताता है कि स्पर्श केवल एक संवेदना है और सही मापन के लिए तापमापी का उपयोग आवश्यक है।
प्रश्न 10: प्रयोगशाला तापमापी का परास (range) क्या होता है, और इसका महत्व क्या है?
उत्तर: प्रयोगशाला तापमापी का परास आमतौर पर -10°C से 110°C तक होता है। इसका महत्व यह है कि यह विस्तृत ताप सीमा को माप सकता है, जो विभिन्न प्रकार के वैज्ञानिक प्रयोगों में उपयोगी होता है, जैसे जल का उबलना और बर्फ का पिघलना।
प्रश्न 11: डिजिटल तापमापी के लाभ क्या हैं?
उत्तर: डिजिटल तापमापी के निम्नलिखित लाभ हैं:
- यह पारे वाले तापमापी से अधिक सुरक्षित है क्योंकि इसमें विषैले पदार्थों का उपयोग नहीं होता।
- डिजिटल तापमापी का माप सटीक और पढ़ने में आसान होता है।
- इसे आसानी से रीसेट किया जा सकता है और यह मापन के तुरंत बाद तापमान दिखाता है।
प्रश्न 12: शरीर का सामान्य तापमान कितना होता है और इसे किस स्केल में मापा जाता है?
उत्तर: शरीर का सामान्य तापमान 37°C या 98.6°F होता है। इसे सामान्यतः सेल्सियस (°C) और फारेनहाइट (°F) स्केल में मापा जाता है।
प्रश्न 13: वायुमंडलीय तापमान मापन के लिए कौन-से उपकरण उपयोग किए जाते हैं?
उत्तर: वायुमंडलीय तापमान मापन के लिए कक्ष तापमापी (Room Thermometer) और मौसम मापी (Weather Thermometer) का उपयोग किया जाता है। ये उपकरण वायुमंडल के तापमान को मापने में सहायक होते हैं और मौसम पूर्वानुमान में भी उपयोगी होते हैं।
प्रश्न 14: ताम्र जल को मापने के लिए किस प्रकार के तापमापी का उपयोग नहीं किया जा सकता?
उत्तर: ताम्र जल (Boiling water) को मापने के लिए डॉक्टरी तापमापी का उपयोग नहीं किया जा सकता, क्योंकि इसका मापन क्षेत्र (range) ताम्र जल के तापमान से नीचे होता है। इसके लिए प्रयोगशाला तापमापी का उपयोग किया जाता है।
प्रश्न 15: ताप मापन के दौरान किन सावधानियों का पालन करना चाहिए?
उत्तर: ताप मापन के दौरान निम्नलिखित सावधानियों का पालन करना चाहिए:
- तापमापी को ठीक से साफ करना चाहिए, विशेषकर इसके अग्रभाग को।
- मापन से पहले तापमापी को रीसेट करना जरूरी है।
- मापन के दौरान तापमापी का सही उपयोग और उचित स्थिति में रखना चाहिए।
- तापमापी को कठोर सतहों से दूर रखें ताकि वह टूटे नहीं।
प्रश्न 16: केल्विन स्केल पर ताप को कैसे मापा जाता है, और इसे अन्य स्केल में कैसे परिवर्तित किया जा सकता है?
उत्तर: केल्विन स्केल पर ताप को K (केल्विन) के रूप में मापा जाता है। इसे सेल्सियस में परिवर्तित करने के लिए 273.15 जोड़ने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, 0°C = 273.15K। यह स्केल वैज्ञानिक प्रयोगों में अधिक उपयोगी होता है।
प्रश्न 17: ताप और ऊष्मा में क्या अंतर है?
उत्तर:
- ताप एक माप है जो यह दर्शाता है कि कोई वस्तु कितनी गर्म या ठंडी है, और इसे तापमापी से मापा जाता है।
- ऊष्मा एक प्रकार की ऊर्जा है जो तापांतर के कारण एक वस्तु से दूसरी वस्तु में प्रवाहित होती है। ऊष्मा को जूल (Joule) में मापा जाता है।
प्रश्न 18: तापमापी का मापन कैसे किया जाता है, और इसे पढ़ने के लिए कौन-कौन से नियमों का पालन करना चाहिए?
उत्तर: तापमापी का मापन तब किया जाता है जब उसका बल्ब (bulb) पूरी तरह से मापने वाले माध्यम में डूबा हो और तापमापी का स्तंभ स्थिर हो जाए। तापमापी को पढ़ने के लिए इसे आंख के स्तर पर सीधा रखा जाना चाहिए ताकि मापन सटीक हो।
प्रश्न 19: तापमापी के कौन-कौन से भाग होते हैं?
उत्तर: तापमापी के मुख्य भाग होते हैं:
- बल्ब (Bulb): इसमें पारा या अन्य तरल पदार्थ भरा होता है।
- नली (Tube): यह बल्ब से जुड़ी होती है और इसमें पारा ऊपर-नीचे होता है।
- मापनांक (Scale): यह तापमापी पर अंकित होता है और तापमान को दिखाता है।
प्रश्न 20: 37°C को फारेनहाइट स्केल में परिवर्तित करें।
उत्तर:
37°C को फारेनहाइट में परिवर्तित करने का सूत्र है:
Fahrenheit (°F) = (\( \frac{9}{5} \) × Celsius (°C)) + 32
तो, 37°C = (\( \frac{9}{5} \) × 37) + 32
= 98.6°F
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