૩ હીટ ટ્રાન્સફર પ્રશ્નો
૧. નીચેનું ચિત્ર જુઓ!
જો ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે બંધ કાચના બોક્સમાં ત્રણ પાઈપો મૂકવામાં આવે. કાગળના રોલમાંથી નીકળતો ધુમાડો પાઇપ B ના છેડે મૂકવામાં આવે છે અને પાઇપ દ્વારા પ્રવેશ કરે છે, તો ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે ધુમાડો ફરીથી પાઇપ A અને C દ્વારા બહાર નીકળશે. આ ઘટના ગરમીના સ્થાનાંતરણને કારણે થાય છે...
A. સંવહન
B. વહન
C. ઇન્ડક્શન
ડી. રેડિયેશન
ચર્ચા
આ ઘટના સંવહન દ્વારા ગરમીના સ્થાનાંતરણને કારણે થાય છે. સંવહન ગરમીનું સ્થાનાંતરણ એ પદાર્થની ગતિ સાથે ગરમીનું સ્થાનાંતરણ છે. સંવહન ગરમીના સ્થાનાંતરણના ઉદાહરણોમાં પવન, ઉકળતા પાણી અથવા ધુમાડાની ગતિનો સમાવેશ થાય છે, જેમ કે ઉપરની છબીમાં બતાવ્યું છે.
ઉપરના ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે ધુમાડાની ગતિવિધિને તમે કેવી રીતે સમજાવો છો? બંધ કાચના બોક્સની અંદર, એક સળગતી મીણબત્તી છે. મીણબત્તીની જ્યોત આસપાસની હવાને ગરમ કરે છે, જેનાથી કાચના બોક્સની અંદર હવાનું તાપમાન વધે છે. તાપમાનમાં આ વધારો હવાને વિસ્તૃત કરે છે (વોલ્યુમમાં વધારો). આ વિસ્તરણ હવાની ઘનતા ઘટાડે છે. તેથી, કાચના બોક્સની બહાર હવાની ઘનતા કાચના બોક્સની અંદર હવાની ઘનતા કરતા વધારે છે. વાયુઓ કુદરતી રીતે ઉચ્ચ હવા ઘનતાવાળા વિસ્તારોમાંથી ઓછી હવા ઘનતાવાળા વિસ્તારોમાં જાય છે. હવાની ઘનતામાં આ તફાવતને કારણે કાચના બોક્સની બહારથી ધુમાડો વહે છે, જેમાં ઉચ્ચ હવા ઘનતા હોય છે, કાચના બોક્સમાં, જેમાં ઓછી હવા ઘનતા હોય છે.
કાચના બોક્સમાં પ્રવેશ્યા પછી, મીણબત્તીની જ્યોત ધુમાડાને ગરમ કરે છે, તેનું તાપમાન અને તેનું કદ વધારે છે. આ ધુમાડાની ઘનતામાં વધારો કરે છે, જેના કારણે તે ઓછી હવાની ઘનતાવાળા વિસ્તારો તરફ ઉપર તરફ જાય છે. યાદ રાખો કે જમીનની સપાટીથી જેટલું ઊંચું સ્થાન હોય છે, ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ઘટતું હોવાથી હવાની ઘનતા ઓછી થાય છે.
સાચો જવાબ A છે.
2. નીચેના વિધાન પર ધ્યાન આપો:
૧. તપેલીમાં પાણી ગરમ થવાને કારણે ઉકળે છે.
2. દિવસ દરમિયાન રાત્રિ કરતાં વધુ ગરમી લાગે છે.
૩. રસોઈના વાસણોમાં સામાન્ય રીતે લાકડાના અથવા પ્લાસ્ટિકના હેન્ડલ આપવામાં આવે છે.
4. સળગતી મીણબત્તી પૂરી ન થાય ત્યાં સુધી ઓગળી જશે.
કિરણોત્સર્ગની અસર સંખ્યા છે તે વિધાન પરથી...
A. ૧ અને ૨
બી. ૧ અને ૩
સી. ૨ અને ૩
ડી. ૩ અને ૪
ચર્ચા
વિધાન ૧: તપેલીમાં પાણી ગરમ થવાને કારણે ઉકળે છે.
એ વાત સાચી છે કે કેટલીક ગરમી કિરણોત્સર્ગ દ્વારા જ્યોતમાંથી પાત્રમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, અને કેટલીક ગરમી વહન દ્વારા પાત્રમાંથી પાણીમાં પણ સ્થાનાંતરિત થાય છે. પરંતુ ઉકળતા પાણી એ સંવહન દ્વારા ગરમીના સ્થાનાંતરણનું સીધું પરિણામ છે.
વિધાન ૨: દિવસ દરમિયાન રાત્રિ કરતાં વધુ ગરમી લાગે છે.
દિવસ દરમિયાન સૂર્ય કિરણોત્સર્ગ દ્વારા પૃથ્વીની સપાટી પર ચમકે છે.
વિધાન ૩: રસોઈના વાસણોને સામાન્ય રીતે લાકડાના અથવા પ્લાસ્ટિકના હેન્ડલ આપવામાં આવે છે.
જો રસોઈના વાસણનું હેન્ડલ ધાતુનું બનેલું હોય, તો રસોઈયાના હાથ ગરમ થશે કારણ કે ગરમી અથવા હૂંફ રસોઈના વાસણના હેન્ડલ દ્વારા વહન દ્વારા સ્થાનાંતરિત થાય છે.
વિધાન ૪: સળગતી મીણબત્તી પૂર્ણ ન થાય ત્યાં સુધી તે ઓગળી જશે.
જ્યોતમાંથી મીણમાં કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ગરમીના સ્થાનાંતરણને કારણે મીણ પીગળે છે.
તો કિરણોત્સર્ગની અસરોના વિધાન 2 અને 4 છે.
સાચો જવાબ C છે.
3. પ્રવાહીમાં યોગ્ય સંવહન ઘટના ચિત્રમાં બતાવવામાં આવી છે...
ચર્ચા
સંવહન ઉષ્મા સ્થાનાંતરણ એ પદાર્થની ગતિ સાથે ગરમીનું સ્થાનાંતરણ છે. કુદરતી સંવહનના ઉદાહરણોમાં ગરમી દરમિયાન પાણીનું ઉકળવું અથવા જમીન અને દરિયાઈ પવનની રચનાનો સમાવેશ થાય છે.
ઉપરોક્ત પ્રક્રિયામાં, ગરમી શરૂઆતમાં અગ્નિથી પાત્રમાં વહન દ્વારા જાય છે , અને તેવી જ રીતે, ગરમી પાત્રમાંથી પાણીમાં વહન દ્વારા જાય છે. આગળ, ગરમી પાણીના અણુઓમાંથી સંવહન દ્વારા અન્ય પાણીના અણુઓમાં જાય છે.
પાત્રના તળિયા પાસેનું પાણી વધુ ગરમ હોય છે, જે વિસ્તરે છે અને તેની ઘનતા ઘટાડે છે. તેનાથી વિપરીત, તેની ઉપરનું પાણી, અથવા સપાટી પરનું પાણી, ઠંડુ હોય છે અને તેથી તેની ઘનતા વધારે હોય છે.
પાત્રના તળિયે રહેલા પાણીની ઘનતા ઓછી હોય છે, જેના કારણે તે તરતું રહે છે અને તેની જગ્યાએ વધુ ઘનતાવાળા પાણી આવે છે. પાત્રમાં પાણીની આ હિલચાલ ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી બધું પાણી સમાન તાપમાને ન પહોંચે અથવા ઉકળે નહીં.
કન્ટેનરમાં પાણીના સંવહનની પ્રક્રિયાનું વર્ણન કરતી વધુ સચોટ આકૃતિ જવાબ C માં છે. કારણ એ છે કે જે ગરમ પાણી વિસ્તર્યું છે તે તરત જ ઉપર તરફ ખસે છે અને પહેલા બાજુ તરફ ખસતું નથી.
સાચો જવાબ C છે.
