ગરમીનું ટ્રાન્સફર અથવા ગરમીનું ટ્રાન્સફર ત્રણ પ્રકારના હોય છે , જેમાં વહન, સંવહન અને કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ગરમીનું ટ્રાન્સફરનો સમાવેશ થાય છે.
વાહકતા દ્વારા ગરમીનું સ્થાનાંતરણ. જ્યારે ઉચ્ચ-તાપમાનવાળી વસ્તુ નીચા-તાપમાનવાળી વસ્તુના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે ઊર્જા ઉચ્ચ-તાપમાનવાળી વસ્તુમાંથી નીચા-તાપમાનવાળી વસ્તુમાં જાય છે. વધારાની ઊર્જાના કારણે પદાર્થ બનેલા અણુઓ અને પરમાણુઓ ઝડપથી ગતિ કરે છે. જેમ જેમ તેઓ ગતિ કરે છે, તેમ તેમ પરમાણુઓમાં ગતિ ઊર્જા (EK = ½ mv 2 ) હોય છે. ઝડપી ગતિશીલ પરમાણુઓ (વધુ ગતિ ઊર્જા સાથે) તેમની બાજુમાં આવેલા અણુઓ સાથે અથડાય છે. આ પરમાણુઓ પછી તેમની બાજુમાં આવેલા અન્ય અણુઓ સાથે અથડાય છે. વગેરે. તેથી પરમાણુઓ એકબીજા સાથે અથડાય છે, ઊર્જાનું સ્થાનાંતરણ કરે છે. પદાર્થ બનાવતા પરમાણુઓ વચ્ચે અથડામણ દ્વારા થતી ગરમીનું સ્થાનાંતરણ કહેવામાં આવે છે. વાહકતા સામાન્ય રીતે ઘન પદાર્થોમાં અથવા ઘન પદાર્થોમાંથી પ્રવાહી (પ્રવાહીથી ઘન) અથવા ઘન પદાર્થોમાંથી વાયુઓ (વાયુઓથી ઘન) માં થાય છે.
સંવહન દ્વારા ગરમીનું સ્થાનાંતરણ. સંવહન સામાન્ય રીતે પ્રવાહી (જેમ કે પાણી) અને વાયુઓ (જેમ કે હવા) માં થાય છે. સંવહન એ પદાર્થની ઘનતામાં ફેરફારને કારણે તેની ગતિ સાથે ગરમીનું સ્થાનાંતરણ છે. પદાર્થની ઘનતા બદલાય છે કારણ કે તેનું કદ બદલાય છે. પદાર્થનું કદ બદલાય છે કારણ કે પદાર્થ ચોક્કસ માત્રામાં ગરમી શોષી લે છે.
કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ગરમીનું ટ્રાન્સફર. કિરણોત્સર્ગ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્વરૂપમાં ગરમીનું ટ્રાન્સફર છે. કિરણોત્સર્ગના ઉદાહરણોમાં તમારા શરીરને જ્યારે તમે ચૂલાની નજીક હોવ ત્યારે અનુભવાતી ગરમી અને સૂર્યથી પૃથ્વી પર રેડિયેશનનો સમાવેશ થાય છે. સૂર્યનું તાપમાન વધારે છે (લગભગ 6000 કેલ્વિન), જ્યારે પૃથ્વીનું તાપમાન ઓછું છે. સૂર્ય અને પૃથ્વી વચ્ચેનો આ તાપમાનનો તફાવત સૂર્યથી પૃથ્વી પર ગરમી (ઉચ્ચ તાપમાન) (નીચું તાપમાન) ખસેડવાનું કારણ બને છે. જો સૂર્યથી પૃથ્વી પર રેડિયેશન માટે વહન અને સંવહન જેવા માધ્યમની જરૂર હોય, તો ગરમી પૃથ્વી સુધી પહોંચશે નહીં કારણ કે તેને શૂન્યાવકાશમાંથી પસાર થવું પડશે.
સમસ્યાઓનું ઉદાહરણ
૧. ૨૦૧૫/૨૦૧૬ SMA/MA ભૌતિકશાસ્ત્ર રાષ્ટ્રીય પરીક્ષાના પ્રશ્નો નં.૧૯
નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે સમાન કદના, પરંતુ અલગ અલગ ધાતુઓથી બનેલા ધાતુના સળિયા જોડાયેલા છે. જો ધાતુ I ની ઉષ્મીય વાહકતા ધાતુ II ની વાહકતા કરતા 4 ગણી હોય, તો બે ધાતુઓના જંકશન પરનું તાપમાન...
એ. 45oC
બી. 40 ઓ સી
સે. 35 ડિગ્રી સે.
ડી. 30 ઓ સે
ઇ. 25 ઓ સે
ચર્ચા
તે જાણીતું છે કે:
ધાતુ I ની ઉષ્મીય વાહકતા = 4k
ધાતુ II ની થર્મલ વાહકતા = k
ધાતુની ધારનું તાપમાન I = 50 o C
ધાતુની ધારનું તાપમાન II = 0 o C
પૂછવામાં આવ્યું: બે ધાતુઓના જંક્શન પર તાપમાન
જવાબ :
વહન દ્વારા ગરમીના સ્થાનાંતરણ દર માટેનું સૂત્ર:
વર્ણન: Q/t = ગરમી સ્થાનાંતરણ દર, k = ઉષ્મા વાહકતા, A = સપાટી ક્ષેત્રફળ, T 1 -T 2 = તાપમાનમાં ફેરફાર, l = સળિયાની લંબાઈ
બંને ધાતુઓનું કદ સમાન છે તેથી સમીકરણમાંથી A અને l દૂર કરવામાં આવ્યા છે.
સાચો જવાબ B છે.
૧. ૨૦૧૫/૨૦૧૬ SMA/MA ભૌતિકશાસ્ત્ર રાષ્ટ્રીય પરીક્ષાના પ્રશ્નો નં.૧૯
નીચે આપેલ આકૃતિમાં A અને B વિવિધ પ્રકારના ધાતુના સળિયા એક છેડે જોડાયેલા છે.
બંને સળિયાનો ક્રોસ-સેક્શનલ વિસ્તાર સમાન છે, પરંતુ A ની લંબાઈ B ની લંબાઈ કરતા બમણી છે અને A નો થર્મલ વાહકતા ગુણાંક B કરતા 3 ગણો છે. જો A અને B ના મુક્ત છેડા અલગ અલગ તીવ્રતાના તાપમાનને આધિન હોય, તો જંકશન પર ચોક્કસ તાપમાન ... છે.
એ. 60oC
બી. 64 ઓ સી
સે. 70 ડિગ્રી સે.
ડી. 76 ઓ સે
ઇ. 78 ઓ સે
ચર્ચા
તે જાણીતું છે કે:
સળિયા A ની ઉષ્મીય વાહકતા = 3k
સળિયા B ની થર્મલ વાહકતા = k
સળિયા A ની લંબાઈ = 2l
સળિયા B ની લંબાઈ = l
સળિયા A ની ધારનું તાપમાન = 100 o C
સળિયા B ની ધારનું તાપમાન = 40 o C
પૂછવામાં આવ્યું: બે સળિયાના સાંધા પર તાપમાન
જવાબ :
વહન દ્વારા ગરમીના સ્થાનાંતરણ દર માટેનું સૂત્ર:
વર્ણન: Q/t = ગરમી સ્થાનાંતરણ દર, k = ઉષ્મા વાહકતા, A = સપાટી ક્ષેત્રફળ, T 1 -T 2 = તાપમાનમાં ફેરફાર, l = સળિયાની લંબાઈ
બંને સળિયાઓનો ક્રોસ-સેક્શનલ વિસ્તાર સમાન છે તેથી A ને સમીકરણમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે.
સાચો જવાબ D છે.
૧. ૨૦૧૫/૨૦૧૬ SMA/MA ભૌતિકશાસ્ત્ર રાષ્ટ્રીય પરીક્ષાના પ્રશ્નો નં.૧૯
નીચેના વિધાન પર ધ્યાન આપો:
(1) ધાતુ વાહકતા
(2) ધાતુના છેડા વચ્ચે તાપમાનનો તફાવત
(3) ધાતુની લંબાઈ
(4) ધાતુનું દળ
ધાતુમાં ગરમીના પ્રસારનો દર નક્કી કરતા પરિબળો... છે.
A. (1), (2), અને (3)
બી. (1) અને (4)
સી. (2) અને (4)
ડી. (3) અને (4)
E. (4) ફક્ત
ચર્ચા
ધાતુમાં ગરમીનું સ્થાનાંતરણ એ વાહકતા દ્વારા ગરમીનું સ્થાનાંતરણ છે. વાહકતા દ્વારા ગરમીના સ્થાનાંતરણના દર માટેનું સૂત્ર છે:
વર્ણન: Q/t = ગરમી સ્થાનાંતરણ દર, k = ઉષ્મા વાહકતા, A = સપાટી ક્ષેત્રફળ, T 1 -T 2 = તાપમાનમાં ફેરફાર, l = સળિયાની લંબાઈ
સાચો જવાબ A છે.
