विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण के 3 उदाहरण
1. उदाहरणों का प्रयोग करते हुए अर्थ स्पष्ट कीजिए। विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण ?
विचार-विमर्श
विकिरण ऊष्मा स्थानांतरण विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में ऊष्मा का स्थानांतरण है। विकिरण ऊष्मा स्थानांतरण का एक उदाहरण सूर्य से पृथ्वी तक ऊष्मा का स्थानांतरण है। पृथ्वी और सूर्य के बीच निर्वात या लगभग निर्वात है, इसलिए सूर्य से पृथ्वी तक आने वाली ऊष्मा, जिसका तापमान अधिक होता है, किसी पदार्थ से होकर नहीं गुजर सकती। सूर्य से पृथ्वी तक आने वाला प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, जैसा कि कई अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगें भी होती हैं, इसलिए यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि सूर्य से पृथ्वी तक ऊष्मा विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में स्थानांतरित होती है।
2. गर्म दिन में काले कपड़े पहनने पर शरीर में गर्मी और घुटन क्यों महसूस होती है? यदि ऐसा है, तो बहुत गर्म और बहुत ठंडी हवा में पहनने के लिए किस रंग के कपड़े उपयुक्त होते हैं?
विचार-विमर्श
प्रत्येक रंग में अन्य वस्तुओं से निकलने वाली ऊष्मा को अवशोषित करने की अलग-अलग क्षमता होती है। काला रंग अपने ऊपर पड़ने वाली लगभग सारी ऊष्मा को अवशोषित कर लेता है, जबकि सफेद रंग लगभग सारी ऊष्मा को परावर्तित कर देता है। गर्मी के दिनों में काले कपड़े पहनने से शरीर में गर्मी महसूस हो सकती है क्योंकि काला रंग सूर्य या हवा से आने वाली लगभग सारी ऊष्मा को अवशोषित कर लेता है।
काली सतह वाली वस्तुओं की उत्सर्जन क्षमता 1 के लगभग बराबर होती है, जबकि सफेद सतह वाली वस्तुओं की उत्सर्जन क्षमता 0 के लगभग बराबर होती है। उत्सर्जन क्षमता का मान 0 और 1 के बीच होता है। किसी वस्तु की उत्सर्जन क्षमता जितनी अधिक होगी (e 1 के लगभग बराबर), वह वस्तु उतनी ही अधिक ऊष्मा उत्सर्जित या अवशोषित करेगी। इसके विपरीत, किसी वस्तु की उत्सर्जन क्षमता जितनी कम होगी (e 0 के लगभग बराबर), वह वस्तु उतनी ही कम ऊष्मा उत्सर्जित या अवशोषित करेगी।
जब हवा बहुत गर्म हो तो हल्के रंग के कपड़े (उदाहरण के लिए सफेद) पहनने चाहिए और जब हवा बहुत ठंडी हो तो गहरे रंग के कपड़े (उदाहरण के लिए काले) पहनने चाहिए।
3. पृथ्वी की त्रिज्या 149,6 x 10 है।6 सूर्य का व्यास किलोमीटर है और पृथ्वी की उत्सर्जकता 0,95 है। दिन के दौरान जब सूर्य सीधे सिर के ऊपर हो, तो सूर्य से पृथ्वी की सतह पर विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण की दर का अनुमान लगाइए!
विचार-विमर्श
ह ज्ञात है कि:
पृथ्वी की त्रिज्या (r) = 149,6 x 106 किमी = 149,6 x 109 मीटर
पृथ्वी का पृष्ठीय क्षेत्रफल (A) = π r2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
पृथ्वी की उत्सर्जन क्षमता = 0,95
पूछा गया: सौर विकिरण दर (क्यू/टी)
उत्तर :
सौर विकिरण दर का सूत्र:
Q/t = (1000 W/m2) e A cos θ
टिप्पणी:
Q/t = सौर विकिरण दर, 1000 W/m²2 = सौर स्थिरांक, e = उत्सर्जन क्षमता, A = वस्तु का पृष्ठीय क्षेत्रफल, θ = सूर्य की किरणों और पृथ्वी की सतह पर अभिलंब रेखा के बीच बना कोण।
जब सूर्य सीधे सिर के ऊपर होता है, तो सूर्य का प्रकाश पृथ्वी की सतह पर लंबवत होता है। पृथ्वी की सतह पर लंबवत होने पर, सूर्य का प्रकाश पृथ्वी की सतह पर लंबवत अभिलंब रेखा के साथ 0 ° का कोण बनाता है।
Q/t = (1000 W/m2) e A cos θ
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(cos 0o)
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(1)
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(1)
Q/t = 7.338.750 x 1018
Q/t = 7,34 x 1024 जूल/सेकंड
