કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ગરમીના સ્થાનાંતરણના 3 ઉદાહરણો
૧. ઉદાહરણોનો ઉપયોગ કરીને અર્થ સમજાવો કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ગરમીનું સ્થાનાંતરણ ?
ચર્ચા
રેડિયેશન હીટ ટ્રાન્સફર એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્વરૂપમાં ગરમીનું ટ્રાન્સફર છે. રેડિયેશન હીટ ટ્રાન્સફરનું ઉદાહરણ સૂર્યથી પૃથ્વી પર ગરમીનું ટ્રાન્સફર છે. પૃથ્વી અને સૂર્ય વચ્ચે એક શૂન્યાવકાશ અથવા લગભગ શૂન્યાવકાશ છે, તેથી સૂર્યથી ઊંચા તાપમાને પૃથ્વી પર, ઓછા તાપમાને આવતી ગરમી, દ્રવ્યમાંથી પસાર થઈ શકતી નથી. સૂર્યથી પૃથ્વી પર આવતો પ્રકાશ એક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ છે, જેમ કે અન્ય ઘણા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે, તેથી એવું તારણ કાઢી શકાય છે કે ગરમી સૂર્યથી પૃથ્વી પર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્વરૂપમાં જાય છે.
2. ગરમીના દિવસે કાળા કપડાં પહેરવાથી શરીર ગરમ અને ભરાયેલું કેમ લાગે છે? જો એમ હોય તો, જ્યારે હવા ખૂબ ગરમ હોય અને જ્યારે હવા ખૂબ ઠંડી હોય ત્યારે કયા રંગના કપડાં પહેરવા યોગ્ય છે?
ચર્ચા
દરેક રંગમાં અન્ય વસ્તુઓ દ્વારા ઉત્સર્જિત ગરમીને શોષવાની ક્ષમતા અલગ અલગ હોય છે. કાળો રંગ તેના પર પડતી લગભગ બધી ગરમીને શોષી લે છે, જ્યારે સફેદ રંગ તેના પર પડતી લગભગ બધી ગરમીને પ્રતિબિંબિત કરે છે. ગરમીના દિવસે કાળા કપડાં પહેરવાથી તમારા શરીરને ગરમીનો અનુભવ થઈ શકે છે કારણ કે કાળો રંગ સૂર્ય અથવા હવામાંથી આવતી લગભગ બધી ગરમીને શોષી લે છે.
કાળી સપાટીવાળા પદાર્થોની ઉત્સર્જન શક્તિ 1 ની નજીક હોય છે, જ્યારે સફેદ પદાર્થોની ઉત્સર્જન શક્તિ 0 ની નજીક હોય છે. ઉત્સર્જન શક્તિનું મૂલ્ય 0 અને 1 ની વચ્ચે હોય છે. પદાર્થની ઉત્સર્જન શક્તિ (e ની નજીક) જેટલી વધારે હોય છે, તેટલી વધુ ગરમી પદાર્થ ઉત્સર્જિત અથવા શોષી લે છે. તેનાથી વિપરીત, પદાર્થની ઉત્સર્જન શક્તિ (e ની નજીક) જેટલી ઓછી હોય છે, તેટલી ઓછી ગરમી પદાર્થ ઉત્સર્જિત અથવા શોષી લે છે.
જ્યારે હવા ખૂબ ગરમ હોય, ત્યારે પહેરવામાં આવતા કપડાં હળવા રંગના (ઉદાહરણ તરીકે સફેદ) હોવા જોઈએ અને જ્યારે હવા ખૂબ ઠંડી હોય, ત્યારે પહેરવામાં આવતા કપડાં ઘાટા રંગના (ઉદાહરણ તરીકે કાળા) હોવા જોઈએ.
૩. પૃથ્વીની ત્રિજ્યા ૧૪૯.૬ x ૧૦ હોવાનું જાણવા મળે છે.6 કિમી અને પૃથ્વીની ઉત્સર્જન શક્તિ 0,95 છે. દિવસ દરમિયાન જ્યારે સૂર્ય સીધા ઉપર હોય ત્યારે સૂર્યથી પૃથ્વીની સપાટી પર કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ગરમીના સ્થાનાંતરણનો દર અંદાજો લગાવો!
ચર્ચા
તે જાણીતું છે કે:
પૃથ્વીની ત્રિજ્યા (r) = 149,6 x 106 કિમી = ૧૪૯.૬ x ૧૦9 મીટર
પૃથ્વીનું સપાટી ક્ષેત્રફળ (A) = π r2 = (૪૫)(૪ x ૧૦9 m)2 = (૪૫)(૪ x ૧૦18 m2) = ૧૦૦ x ૧૨18 m2
પૃથ્વીની ઉત્સર્જનશક્તિ = 0,95
પૂછ્યું: સૌર કિરણોત્સર્ગ દર (Q/t)
જવાબ :
સૌર કિરણોત્સર્ગ દર સૂત્ર:
ક્યૂ/ટી = (1000 વોટ/મીટર)2) e A કોસ θ
માહિતી:
Q/t = સૌર કિરણોત્સર્ગ દર, 1000 W/m2 = સૌર સ્થિરાંક, e = ઉત્સર્જનશીલતા, A = પદાર્થનું સપાટી ક્ષેત્રફળ, θ = સૂર્યના કિરણો અને પૃથ્વીની સપાટીની સામાન્ય રેખા વચ્ચે બનેલો ખૂણો.
જ્યારે સૂર્ય સીધો ઉપર હોય છે, ત્યારે સૂર્યપ્રકાશ પૃથ્વીની સપાટી પર લંબ હોય છે. જ્યારે પૃથ્વીની સપાટી પર લંબ હોય છે, ત્યારે સૂર્યપ્રકાશ પૃથ્વીની સપાટી પર લંબ સામાન્ય રેખા સાથે 0 °નો ખૂણો બનાવે છે.
ક્યૂ/ટી = (1000 વોટ/મીટર)2) e A કોસ θ
ક્યૂ/ટી = (1000 વોટ/મીટર)2)(૦.૯૫)(૭૭૨૫ x ૧૦18 m2)(0 કારણ કેo)
ક્યૂ/ટી = (1000 વોટ/મીટર)2)(૦.૯૫)(૭૭૨૫ x ૧૦18 m2)(1)
ક્યૂ/ટી = (1000 વોટ/મીટર)2)(૦.૯૫)(૭૭૨૫ x ૧૦18 m2)(1)
ક્યૂ/ટી = ૭.૩૪ x ૧૦18
ક્યૂ/ટી = ૭.૩૪ x ૧૦24 જૌલ/સેકન્ડ
