1. ವಹನದ ಮೂಲಕ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ
ನೀವು ಮರದ ಕುರ್ಚಿಯಲ್ಲಿ ಕುಳಿತರೆ, ಮರದ ಕುರ್ಚಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಬೆಚ್ಚಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ನೀವು ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಅಥವಾ ಲೋಹದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕುರ್ಚಿಯಲ್ಲಿ ಕುಳಿತರೆ, ಕುಳಿತ ನಂತರ ಲೋಹ ಅಥವಾ ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಕುರ್ಚಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಬೆಚ್ಚಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಮರದ ಕುರ್ಚಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಬಿಸಿಯಾಗಲು ಕಾರಣವೇನು, ಆದರೆ ಲೋಹದ ಕುರ್ಚಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಬಿಸಿಯಾಗುವುದಿಲ್ಲವೇ? ಹಾಸಿಗೆ ಇಲ್ಲದೆ ತಣ್ಣನೆಯ ನೆಲದ ಮೇಲೆ ಮಲಗುವುದು ನೋವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು ಏಕೆ? ನೀವು ಎಂದಾದರೂ ಶೀತ ನಿರೋಧಕ ಜಾಕೆಟ್ ಧರಿಸಿದ್ದೀರಾ? ಹೆಚ್ಚಿನ ಶೀತ ನಿರೋಧಕ ಜಾಕೆಟ್ಗಳು ಉಣ್ಣೆಯಿಂದ ಏಕೆ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ? ವಹನದ ಮೂಲಕ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ವಿಷಯಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಇನ್ನೂ ಅನೇಕ ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಪ್ರಶ್ನಿಸಬಹುದು.
ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನ ಒಂದು ಭಾಗವು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವಾಗ, ಶಕ್ತಿಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ವಸ್ತುವಿನ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಭಾಗಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಶಕ್ತಿಯ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳು ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಚಲಿಸುವಾಗ, ಅಣುವು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ (KE = 1/2 mv 2 ). ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಅಣುಗಳು (ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ) ಅವುಗಳ ಪಕ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಅಣುಗಳನ್ನು ಬಡಿಯುತ್ತವೆ. ಅಣುವು ಅದರ ಪಕ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಮತ್ತೊಂದು ಅಣುವನ್ನು ಹೊಡೆಯುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಚಲಿಸುವಾಗ ಅಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯುತ್ತವೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಘರ್ಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ಸಂಭವಿಸುವ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ವಹನದ ಮೂಲಕ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
2. ವಹನದಿಂದ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸಮೀಕರಣ
ಎಡಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (T1) ಆದರೆ ಬಲಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುವು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (T2). ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದಾಗಿ (T1 - T2), ಶಾಖವು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ (ಬಲಕ್ಕೆ ಶಾಖದ ಹರಿವಿನ ದಿಕ್ಕು). ಶಾಖದಿಂದ ಹಾದುಹೋದ ವಸ್ತುವು ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ಪ್ರದೇಶ (A) ಮತ್ತು ಉದ್ದ (l) ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಯೋಗದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಮಯದ ಮಧ್ಯಂತರದಲ್ಲಿ (Q/t) ಚಲಿಸುವ ಶಾಖವು ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಕ್ಕೆ (T 1 – T 2 ) ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ,
ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ಪ್ರದೇಶ (A), ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ವರೂಪ (k = ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ) ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಉದ್ದಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ವಹನದ ಮೂಲಕ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಸೂತ್ರ:
ವಿವರಣೆ: Q/t = ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ದರ, k = ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, A = ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ಪ್ರದೇಶ, T 1 = ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ, T 2 = ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನ, l = ವಸ್ತುವಿನ ಉದ್ದ.
3. ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ (k)
ಹೆಚ್ಚಿನ ಪಾತ್ರೆಗಳನ್ನು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನಿಂದ ಏಕೆ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ? ನಿಮ್ಮ ಎಡಗೈ ಕಬ್ಬಿಣವನ್ನು ಹಿಡಿದಿದ್ದರೆ, ನಿಮ್ಮ ಬಲಗೈ ಗಾಜನ್ನು ಹಿಡಿದಿದ್ದರೆ, ಕಬ್ಬಿಣ ಮತ್ತು ಗಾಜನ್ನು ಬೆಂಕಿಗೆ ಮುಟ್ಟಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಡಗೈ ಅಥವಾ ಬಲಗೈ ವೇಗವಾಗಿ ಭಾವಿಸುತ್ತಿದೆಯೇ? ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ಮತ್ತು ಬಹುಶಃ ನೀವು ಕೇಳುವ ಇತರ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ವಸ್ತುಗಳ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿವೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯು ವಸ್ತುವಿನ ಮೂಲಕ ಶಾಖವನ್ನು ಚಲಿಸುವ ವಸ್ತುವಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಾಗಿದೆ. ದೊಡ್ಡ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ (k) ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಉತ್ತಮ ಶಾಖ ವಾಹಕಗಳಾಗಿವೆ (ಉತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕಗಳು). ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಸಣ್ಣ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಕೆಟ್ಟ ಶಾಖ ವಾಹಕಗಳಾಗಿವೆ (ಕೆಟ್ಟ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕಗಳು).
4. ವಹನದ ಮೂಲಕ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಅನ್ವಯ
ಟೈಲ್ ಕಾರ್ಪೆಟ್ಗಿಂತ ತಂಪಾಗಿ ಭಾಸವಾಗಲು ಕಾರಣವೇನು? ಟೈಲ್ಗಳು ಕಾರ್ಪೆಟ್ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಟೈಲ್ ಉತ್ತಮ ಶಾಖ ವಾಹಕವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಕಾರ್ಪೆಟ್ ಕೆಟ್ಟ ಶಾಖ ವಾಹಕವಾಗಿದೆ. ನಾವು ಕಾರ್ಪೆಟ್ ಮೇಲೆ ನಡೆಯುವಾಗ, ಪಾದಗಳಿಂದ ಶಾಖವು ಕಾರ್ಪೆಟ್ ಕಡೆಗೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ. ನಮ್ಮ ದೇಹದ ಉಷ್ಣತೆಯು ಕಾರ್ಪೆಟ್ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ. ಕಾರ್ಪೆಟ್ ಕೆಟ್ಟ ಶಾಖ ವಾಹಕವಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ನಮ್ಮ ಪಾದಗಳಿಂದ ಹರಿಯುವ ಶಾಖವು ಕಾರ್ಪೆಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಕಾರ್ಪೆಟ್ ಬೆಚ್ಚಗಾಗುತ್ತದೆ. ನಾವು ಟೈಲ್ ಅಥವಾ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಮೇಲೆ ನಡೆಯುವಾಗ, ಪಾದದಿಂದ ಟೈಲ್ ಅಥವಾ ಸೆರಾಮಿಕ್ಗೆ ಶಾಖವು ಹರಿಯುತ್ತದೆ. ಟೈಲ್ಗಳು ಉತ್ತಮ ಶಾಖ ವಾಹಕವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಶಾಖವು ಟೈಲ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸಿಲುಕಿಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ. ನಮ್ಮ ಪಾದಗಳು ತಣ್ಣಗಾಗುವಂತೆ ಶಾಖವು ಸರಾಗವಾಗಿ ಹರಿಯುತ್ತದೆ.
ಮನೆಯಲ್ಲಿ ಪೀಠವಿಲ್ಲದೆ ನೆಲದ ಮೇಲೆ ಮಲಗುವುದರಿಂದ ನೋವು ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಏಕೆ? ದೇಹದಿಂದ ನೆಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವ ಶಾಖದ ಪ್ರಮಾಣ ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ. ಶಾಖವು ಚಲಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ನಿಮ್ಮ ದೇಹವು ಬಹಳಷ್ಟು ಶಾಖವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಂಡಾಗ, ನಿಮ್ಮ ದೇಹದಲ್ಲಿನ ಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ನಿಮಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಕೊರತೆಯಿದ್ದರೆ, ನೀವು ಅನಾರೋಗ್ಯಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗಬಹುದು!
ಕಿಟಕಿಗಳು ಮತ್ತು ಬಾಗಿಲುಗಳ ಕಾರ್ಯಗಳೇನು? ಬಾಗಿಲುಗಳು ಮತ್ತು ಕಿಟಕಿಗಳನ್ನು ಮರದಿಂದ ಏಕೆ ಮಾಡಬೇಕು? ರಾತ್ರಿಯಲ್ಲಿ, ಮನೆಯ ಹೊರಗಿನ ತಾಪಮಾನವು ಮನೆಯೊಳಗಿನ ಗಾಳಿಯ ಉಷ್ಣತೆಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯಲ್ಲಿನ ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಮನೆಯ ಒಳಗಿನಿಂದ ಮನೆಯ ಹೊರಭಾಗಕ್ಕೆ ಶಾಖವನ್ನು ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ರಾತ್ರಿಯಲ್ಲಿ, ನಾವು ಬಾಗಿಲುಗಳು ಅಥವಾ ಕಿಟಕಿಗಳನ್ನು ಮುಚ್ಚುತ್ತೇವೆ. ಕಿಟಕಿ ಅಥವಾ ಬಾಗಿಲಿನ ಒಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಂಡಿರುವ ಗಾಳಿಯು ಉತ್ತಮ ನಿರೋಧಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, ವಸ್ತುವಿನ ಮೂಲಕ ವಹನದ ಮೂಲಕ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆ ಹೆಚ್ಚು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ನಾಗರಿಕ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಮನುಷ್ಯರಾಗಿ ನಮ್ಮ ಸ್ಥಾನಮಾನವನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ಬಟ್ಟೆಗಳು ನಮ್ಮ ದೇಹದ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾಗಿಡಲು ಸಹ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ನಾವು ಬಳಸುವ ಬಟ್ಟೆಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಗಾಳಿಯ ಉಷ್ಣತೆಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯು ಸಾಕಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ನಾವು ಬಳಸುವ ಬಟ್ಟೆಗಳು ದಪ್ಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ದಪ್ಪ ಕಂಬಳಿಗಳು ಅಥವಾ ಬಟ್ಟೆಗಳು (ಜಾಕೆಟ್ಗಳು ಇತ್ಯಾದಿ) ಗಾಳಿಯನ್ನು ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಗಾಳಿಯು ಚರ್ಮ ಮತ್ತು ಜಾಕೆಟ್ ಅಥವಾ ಕಂಬಳಿಯ ನಡುವೆ ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ನಮ್ಮ ದೇಹ ಮತ್ತು ಸಿಕ್ಕಿಬಿದ್ದ ಗಾಳಿಯ ನಡುವೆ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿರುವುದರಿಂದ, ಶಾಖವು ದೇಹದಿಂದ ಗಾಳಿಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ದೇಹದಿಂದ ಶಾಖವನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ಸಿಕ್ಕಿಬಿದ್ದ ಗಾಳಿಯ ಉಷ್ಣತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ (ಗಾಳಿಯು ಬೆಚ್ಚಗಾಗುತ್ತದೆ). ಗಾಳಿಯ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯ ಮೌಲ್ಯವು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಶಾಖವು ದೇಹದಿಂದ ಹೊರಬರಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ನಮ್ಮ ದೇಹದ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಸಹ ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯು ಸಾಕಷ್ಟು ತಂಪಾಗಿರುವಾಗ ನಾವು ಜಾಕೆಟ್ ಅನ್ನು ಬಳಸದಿದ್ದರೆ, ನಮ್ಮ ದೇಹದಿಂದ ಶಾಖ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ. ದೇಹದಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಶಾಖ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ, ದೇಹವು ಬಹಳಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ!
