संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण के बारे में लेख
क्या आपने कभी धूप वाले दिन समुद्र तट पर समय बिताया है? साफ मौसम में, समुद्र तट पर हमेशा समुद्र से हवा चलती रहती है। समुद्र तट पर हमेशा हवा क्यों चलती है, और समुद्र से ज़मीन की ओर बहने वाली हवा (समुद्री हवा) दिन में और ज़मीन से समुद्र की ओर बहने वाली हवा (ज़मीन से समुद्र की ओर बहने वाली हवा) रात में क्यों चलती है? बरसात के मौसम में बादल ढलानों तक क्यों आ जाते हैं? हवा ठंडी क्यों लगती है? इन सवालों के जवाब ज़मीन और समुद्र की विशिष्ट ऊष्मा, फैलाव, घनत्व और संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण से संबंधित हैं!
विषय को अच्छी तरह और सही ढंग से समझकर, आप ऊपर दिए गए प्रश्नों और बाद में पूछे जाने वाले अन्य प्रश्नों के उत्तर दे सकते हैं।
चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण आमतौर पर ठोस वस्तुओं में या ठोस वस्तुओं से द्रव वस्तुओं में (और द्रव वस्तुओं से ठोस वस्तुओं में) या ठोस वस्तुओं से गैसीय वस्तुओं में (और गैसीय वस्तुओं से ठोस वस्तुओं में) होता है। जबकि संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण आमतौर पर द्रव वस्तुओं (जैसे पानी) और गैसीय वस्तुओं (जैसे पानी) में होता है। संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण वस्तुओं के स्थानांतरण के साथ होता है। संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण को बेहतर ढंग से समझने के लिए, एक उदाहरण पर विचार करें, जैसे आग से गर्म किया गया पानी। जब किसी पात्र में पानी को आग से गर्म किया जाता है, तो ऊष्मा आग (उच्च तापमान) से पात्र (निम्न तापमान) में चालन और विकिरण द्वारा स्थानांतरित होती है। फिर, ऊष्मा पात्र (उच्च तापमान) से पात्र के पास के पानी (निम्न तापमान) में चालन द्वारा स्थानांतरित होती है। इस अतिरिक्त ऊष्मा के कारण पात्र के पास के पानी का तापमान बढ़ जाता है।
पानी का तापमान बढ़ने से उसका आयतन बढ़ जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि आयतन बढ़ने के साथ-साथ उसका घनत्व कम हो जाता है। बर्तन के तल के पास का पानी उसके ऊपर के पानी की तुलना में अधिक तापमान पर होता है। दूसरे शब्दों में, बर्तन के तल के पास के पानी का आयतन अधिक और घनत्व कम होता है, जबकि उसके ऊपर के पानी का आयतन कम और घनत्व अधिक होता है। घनत्व में इस अंतर के कारण बर्तन की सतह पर मौजूद पानी, जिसका घनत्व अधिक होता है, नीचे की ओर और तल के पास मौजूद पानी, जिसका घनत्व कम होता है, ऊपर की ओर बढ़ता है। यह प्रक्रिया तब तक निरंतर चलती रहती है जब तक कि बर्तन के अंदर के सभी पानी का तापमान एक समान न हो जाए (यदि वायु दाब 1 वायुमंडल है, तो बर्तन में मौजूद पानी 100°C पर वाष्पीकृत या उबल रहा होता है)। oसी).
स्थलीय हवाओं और समुद्री हवाओं के चलने में भी चालन और संवहन द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण होता है। भूमि की विशिष्ट ऊष्मा समुद्री जल की विशिष्ट ऊष्मा से कम होती है। इसलिए, सूर्य के प्रकाश में आने पर भूमि अधिक तेज़ी से गर्म होती है और रात होने पर ठंडी हो जाती है। भूमि की ऊष्मा ऊपर की हवा को अधिक तेज़ी से गर्म करती है (ऊष्मा चालन द्वारा भूमि से हवा में स्थानांतरित होती है)। हवा का तापमान बढ़ता है और हवा फैलती है। परिणामस्वरूप, हवा का घनत्व कम हो जाता है। इसके विपरीत, समुद्री जल का तापमान ठंडा होता है, इसलिए समुद्र तल से ऊपर की हवा भी भूमि की सतह की हवा से ठंडी होती है।
समुद्र की सतह पर हवा ठंडी होती है, इसलिए उसका घनत्व अधिक होता है। हवा के घनत्व में इस अंतर के कारण समुद्र की सतह की हवा ज़मीन की ओर बढ़ती है, जबकि ज़मीन की हवा ऊपर की ओर उठती है। पृथ्वी की सतह से जितनी दूर जाते हैं, हवा की मात्रा उतनी ही कम होती जाती है क्योंकि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल कम हो जाता है। हवा की मात्रा कम होने के कारण वायु दाब भी कम होता जाता है।
ऊपर की ओर उठने वाली गर्म हवा पृथ्वी की सतह से दूर होने के कारण ठंडी हो जाती है, जिससे वायु दाब कम हो जाता है। फिर ठंडी हवा नीचे की ओर बढ़ती है, लेकिन ज़मीन की ओर नहीं, बल्कि समुद्र की सतह की ओर, जहाँ हिमांक तापमान अधिक होता है। यह प्रक्रिया निरंतर 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, पृथ्वी की सतह के पास की हवा ऊपर की ओर उठती है, और ऊपर की हवा समुद्र की सतह की ओर बढ़ती है।
धुआँ हमेशा ऊपर की ओर क्यों उठता है? धुआँ ऊपर इसलिए उठता है क्योंकि उसका तापमान आसपास की हवा के तापमान से अधिक होता है। धुएँ का तापमान अधिक होने के कारण उसका आयतन बढ़ जाता है और घनत्व कम हो जाता है। आसपास की हवा की तुलना में धुएँ का द्रव्यमान कम होने के कारण दबाव भी कम होता है। धुएँ के चारों ओर की हवा उसे ऊपर की ओर धकेलती है।
बरसात के मौसम में बादल नीचे की ओर क्यों आते हैं? बरसात के मौसम में बादलों में जलवाष्प की मात्रा अधिक होती है, जिससे उनका घनत्व बढ़ जाता है। जलवाष्प से भरपूर और अधिक घनत्व वाले बादल उस स्थान की ओर नीचे की ओर बढ़ते हैं जहाँ आसपास की हवा का घनत्व बादल के घनत्व के बराबर होता है। यदि आपने उपरोक्त व्याख्या को अच्छी तरह और सही ढंग से समझ लिया है, तो आप इस विषय से संबंधित कई प्रश्नों के उत्तर दे सकते हैं।
