क्या आपने कभी धूप वाले दिन समुद्र तट पर समय बिताया है? धूप वाले दिन, समुद्र तट पर हमेशा समुद्र से ज़मीन की ओर हवा चलती रहती है। समुद्र तट पर हमेशा हवा क्यों चलती है और दिन के समय समुद्र से ज़मीन की ओर चलने वाली हवा (सी ब्रीज़) और रात में ज़मीन से समुद्र की ओर चलने वाली हवा (लैंड ब्रीज़) क्यों चलती है? बरसात के मौसम में पहाड़ की ढलानों पर बादल क्यों उतर आते हैं? हवा ठंडी क्यों लगती है? इन सवालों के जवाब ज़मीन और समुद्र की विशिष्ट ऊष्मा, प्रसार, घनत्व और संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण ( हीट ट्रांसफर ) से संबंधित हैं। इस विषय को अच्छी तरह और सही ढंग से समझकर, आप ऊपर दिए गए सवालों और भविष्य में पूछे जाने वाले अन्य सवालों के जवाब दे सकते हैं।
चालन द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण आमतौर पर ठोस पदार्थों में या ठोस से द्रवों (द्रव से ठोस) में या ठोस से गैसों (गैसों से ठोस) में होता है। वहीं, संवहन द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण आमतौर पर द्रवों (जैसे पानी) और गैसों (जैसे हवा) में होता है।
संवहन ऊष्मा स्थानांतरण वह प्रक्रिया है जिसमें पदार्थ की गति के साथ ऊष्मा का स्थानांतरण होता है। संवहन ऊष्मा स्थानांतरण को बेहतर ढंग से समझने के लिए, एक उदाहरण लें, जैसे कि आग से पानी को गर्म करना। जब किसी पात्र में रखे पानी को आग से गर्म किया जाता है, तो ऊष्मा आग (उच्च तापमान) से पात्र (निम्न तापमान) की ओर चालन और विकिरण द्वारा स्थानांतरित होती है। फिर ऊष्मा पात्र (उच्च तापमान) से पात्र के पास स्थित पानी (निम्न तापमान) की ओर चालन द्वारा स्थानांतरित होती है। इस अतिरिक्त ऊष्मा के कारण पात्र के पास स्थित पानी का तापमान बढ़ जाता है। तापमान में वृद्धि के कारण पानी का प्रसार होता है, जिससे उसका आयतन बढ़ जाता है। आयतन बढ़ने के साथ-साथ उसका घनत्व घटता जाता है। पात्र के तल के पास स्थित पानी का तापमान उसके ऊपर स्थित पानी की तुलना में अधिक होता है। दूसरे शब्दों में, पात्र के तल के पास स्थित पानी का आयतन अधिक और घनत्व कम होता है, जबकि उसके ऊपर स्थित पानी का आयतन कम और घनत्व अधिक होता है। घनत्व में इस अंतर के कारण पात्र की सतह पर स्थित पानी, जिसका घनत्व अधिक होता है, नीचे की ओर और पात्र के तल के पास स्थित पानी, जिसका घनत्व कम होता है, ऊपर की ओर गति करता है। यह प्रक्रिया तब तक निरंतर चलती रहती है जब तक कि अंदर के सभी पानी का तापमान एक समान न हो जाए (यदि वायु दाब 1 वायुमंडल है, तो बर्तन में मौजूद पानी वाष्पित हो जाएगा, यानी 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबल जाएगा)।
स्थलीय और समुद्री हवाओं के चलने में भी चालन और संवहन द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण होता है। भूमि की विशिष्ट ऊष्मा (ठोस की विशिष्ट ऊष्मा) समुद्री जल की तुलना में कम होती है, इसलिए सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर भूमि अधिक तेज़ी से गर्म होती है और रात में अधिक तेज़ी से ठंडी होती है। भूमि के अधिक तेज़ी से गर्म होने से उसके ऊपर की हवा भी गर्म हो जाती है (चालन द्वारा भूमि से हवा में ऊष्मा का स्थानांतरण होता है)। अतिरिक्त ऊष्मा प्राप्त करने वाली हवा का तापमान बढ़ जाता है और हवा फैलती है। परिणामस्वरूप, हवा का घनत्व कम हो जाता है। इसके विपरीत, समुद्री जल का तापमान ठंडा होता है, इसलिए समुद्र की सतह के ऊपर की हवा भी भूमि की सतह के ऊपर की हवा की तुलना में ठंडी होती है। समुद्र तल पर हवा ठंडी होती है, इसलिए उसका घनत्व अधिक होता है। हवा के घनत्व में इस अंतर के कारण समुद्र तल पर हवा भूमि की ओर बढ़ती है और उसके ऊपर की हवा को ऊपर की ओर धकेलती है। पृथ्वी की सतह से जितनी दूर जाते हैं, पृथ्वी के घटते गुरुत्वाकर्षण बल के कारण हवा का उत्पादन उतना ही कम होता जाता है। हवा की मात्रा कम होने के कारण वायु दाब भी कम हो जाता है। ज़मीन के ऊपर की गर्म हवा ऊपर की ओर बढ़ती है और ठंडी हो जाती है क्योंकि पृथ्वी की सतह से जितनी दूर जाते हैं, हवा का दबाव उतना ही कम होता जाता है। फिर ठंडी हवा नीचे की ओर आने लगती है, ज़मीन की सतह की ओर नहीं बल्कि समुद्र की सतह की ओर, जिसका तापमान ठंडा होता है। यह प्रक्रिया लगातार चलती रहती है, जिससे समुद्र से ज़मीन की ओर हवा का प्रवाह बना रहता है। संक्षेप में, समुद्र की सतह के पास की हवा ज़मीन की ओर बढ़ती है, ज़मीन की सतह के पास की हवा ऊपर की ओर बढ़ती है, और उसके ऊपर की हवा समुद्र की सतह की ओर बढ़ती है।
धुआं हमेशा ऊपर की ओर ही क्यों उठता है?
धुआँ ऊपर उठता है क्योंकि उसका तापमान आसपास की हवा से अधिक होता है। तापमान अधिक होने के कारण उसका आयतन बढ़ जाता है और घनत्व कम हो जाता है। धुएँ का घनत्व कम होने से आसपास की हवा के दाब की तुलना में धुएँ का दाब कम हो जाता है। आसपास की हवा धुएँ को ऊपर की ओर धकेलती है।
बरसात के मौसम में बादल नीचे की ओर क्यों गति करते हैं? बरसात के मौसम में बादलों में जलवाष्प की मात्रा अधिक होती है, जिससे उनका घनत्व बढ़ जाता है। अधिक जलवाष्प और उच्च घनत्व वाले बादल नीचे की ओर उस स्थान की ओर गति करते हैं जहाँ आसपास की हवा का घनत्व बादल के घनत्व के बराबर होता है।
