താപ കൈമാറ്റം

ചാലകം, സംവഹനം, വികിരണം എന്നിവ വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റം ഉൾപ്പെടെ മൂന്ന് തരം താപ കൈമാറ്റം അല്ലെങ്കിൽ താപ കൈമാറ്റം ഉണ്ട് .

ചാലകം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റം. ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തു താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തുവുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുമ്പോൾ, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുവിലേക്ക് ഊർജ്ജം നീങ്ങുന്നു. ചേർത്ത ഊർജ്ജം വസ്തുവിനെ നിർമ്മിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങളെയും തന്മാത്രകളെയും വേഗത്തിൽ ചലിപ്പിക്കാൻ കാരണമാകുന്നു. അവ നീങ്ങുമ്പോൾ, തന്മാത്രകൾക്ക് ഗതികോർജ്ജമുണ്ട് (EK = ½ mv ² ). വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന തന്മാത്രകൾ (കൂടുതൽ ഗതികോർജ്ജമുള്ള) അവയ്ക്ക് അടുത്തുള്ള തന്മാത്രകളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്നു. ഈ തന്മാത്രകൾ അവയ്ക്ക് അടുത്തുള്ള മറ്റ് തന്മാത്രകളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്നു. അങ്ങനെ അങ്ങനെ. അങ്ങനെ തന്മാത്രകൾ പരസ്പരം കൂട്ടിയിടിക്കുകയും ഊർജ്ജം കൈമാറുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു വസ്തുവിനെ നിർമ്മിക്കുന്ന തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടിയിലൂടെ സംഭവിക്കുന്ന താപ കൈമാറ്റം ചാലകം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ചാലകം സാധാരണയായി ഖരവസ്തുക്കളിലോ ഖരവസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് ദ്രാവകങ്ങളിലേക്കോ (ദ്രാവകങ്ങളിൽ നിന്ന് ഖരവസ്തുക്കളിലേക്കോ) ഖരവസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് വാതകങ്ങളിലേക്കോ (വാതകങ്ങളിൽ നിന്ന് ഖരവസ്തുക്കളിലേക്കോ) സംഭവിക്കുന്നു.

സംവഹനം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റം. സാധാരണയായി ദ്രാവകങ്ങളിലും (ജലം പോലുള്ളവ) വാതകങ്ങളിലും (വായു പോലുള്ളവ) സംവഹനം സംഭവിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തുവിന്റെ സാന്ദ്രതയിലെ മാറ്റങ്ങൾ കാരണം അതിന്റെ ചലനത്തോടൊപ്പമുള്ള താപ കൈമാറ്റമാണ് സംവഹനം. ഒരു വസ്തുവിന്റെ വ്യാപ്തം മാറുന്നതിനാൽ അതിന്റെ സാന്ദ്രത മാറുന്നു. ഒരു വസ്തു ഒരു നിശ്ചിത അളവിൽ താപം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനാൽ അതിന്റെ വ്യാപ്തം മാറുന്നു.

വികിരണം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റം. വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ രൂപത്തിലുള്ള താപ കൈമാറ്റമാണ് വികിരണം. സ്റ്റൗവിന് സമീപമാകുമ്പോൾ നിങ്ങളുടെ ശരീരത്തിന് അനുഭവപ്പെടുന്ന ചൂടും സൂര്യനിൽ നിന്ന് ഭൂമിയിലേക്കുള്ള വികിരണവും വികിരണത്തിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. സൂര്യന് ഉയർന്ന താപനിലയാണ് (ഏകദേശം 6000 കെൽവിൻ), അതേസമയം ഭൂമിയുടേത് താഴ്ന്ന താപനിലയാണ്. സൂര്യനും ഭൂമിയും തമ്മിലുള്ള ഈ താപനില വ്യത്യാസം സൂര്യനിൽ നിന്ന് (ഉയർന്ന താപനില) ഭൂമിയിലേക്ക് (താഴ്ന്ന താപനില) താപം നീങ്ങാൻ കാരണമാകുന്നു. സൂര്യനിൽ നിന്ന് ഭൂമിയിലേക്കുള്ള വികിരണത്തിന് ചാലകത, സംവഹനം തുടങ്ങിയ ഒരു മാധ്യമം ആവശ്യമാണെങ്കിൽ, താപം ഭൂമിയിൽ എത്തില്ല, കാരണം അത് ഒരു ശൂന്യതയിലൂടെ കടന്നുപോകേണ്ടിവരും.

പ്രശ്നങ്ങളുടെ ഉദാഹരണം

1. 2015/2016 എസ്എംഎ/എംഎ ഫിസിക്സ് ദേശീയ പരീക്ഷാ ചോദ്യം നമ്പർ 19

വ്യത്യസ്ത ലോഹങ്ങൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ചതും എന്നാൽ ഒരേ വലിപ്പത്തിലുള്ളതുമായ ലോഹ ദണ്ഡുകൾ താഴെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ യോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ലോഹം I ന്റെ താപ ചാലകത ലോഹം II ന്റെ ചാലകതയുടെ 4 മടങ്ങ് ആണെങ്കിൽ, രണ്ട് ലോഹങ്ങളുടെ ജംഗ്ഷനിലെ താപനില...

A. 45^oC

ബി. 40 ^o സി

സി. 35 ^o സി

ഡി. 30 ^o സി

ഇ. 25 ^o സെ

ചർച്ച

ഇത് അറിയപ്പെടുന്നത്:

ലോഹം I ന്റെ താപ ചാലകത = 4k

ലോഹത്തിന്റെ താപ ചാലകത II = k

ലോഹത്തിന്റെ അരികിലെ താപനില I = 50 ^o C

ലോഹത്തിന്റെ അരികിലെ താപനില II = 0 ^o C

ചോദിച്ചു: രണ്ട് ലോഹങ്ങളുടെ സംഗമസ്ഥാനത്തുള്ള താപനില

ഉത്തരം :

ചാലകം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റ നിരക്കിന്റെ സൂത്രവാക്യം:

വിവരണം: Q/t = താപ കൈമാറ്റ നിരക്ക്, k = താപ ചാലകത, A = ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, T ₁ -T ₂ = താപനില മാറ്റം, l = വടിയുടെ നീളം

രണ്ട് ലോഹങ്ങളും ഒരേ വലിപ്പത്തിലുള്ളതിനാൽ A, l എന്നിവ സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്തു.

ശരിയായ ഉത്തരം ബി ആണ്.

2. 2015/2016 എസ്എംഎ/എംഎ ഫിസിക്സ് ദേശീയ പരീക്ഷാ ചോദ്യം നമ്പർ 19

താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന ചിത്രത്തിൽ വ്യത്യസ്ത തരം ലോഹ ദണ്ഡുകൾ A, B എന്നിവ ഒരു അറ്റത്ത് ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതായി കാണിക്കുന്നു.

രണ്ട് ദണ്ഡുകളുടെയും ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ വിസ്തീർണ്ണം ഒന്നുതന്നെയാണ്, എന്നാൽ A യുടെ നീളം B യുടെ ഇരട്ടി നീളവും A യുടെ താപചാലക ഗുണകം B യുടെ 3 മടങ്ങുമാണ്. A യുടെയും B യുടെയും സ്വതന്ത്ര അറ്റങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത കാന്തിമാനങ്ങളുടെ താപനിലയ്ക്ക് വിധേയമാക്കിയാൽ, ജംഗ്ഷനിലെ കൃത്യമായ താപനില...

A. 60^oC

ബി. 64 ^o സി

സി. 70 ^o സി

ഡി. 76 ^o സി

ഇ. 78 ^o സെ

ചർച്ച

ഇത് അറിയപ്പെടുന്നത്:

വടി A = 3k യുടെ താപ ചാലകത

വടി B = k യുടെ താപ ചാലകത

വടി A യുടെ നീളം = 2l

വടി B യുടെ നീളം = l

വടി A യുടെ അരികിലെ താപനില = 100 ^o C

വടി B യുടെ അരികിലെ താപനില = 40 ^o C

ചോദിച്ചു: രണ്ട് ദണ്ഡുകളുടെയും സന്ധിയിലെ താപനില

ഉത്തരം :

ചാലകം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റ നിരക്കിന്റെ സൂത്രവാക്യം:

വിവരണം: Q/t = താപ കൈമാറ്റ നിരക്ക്, k = താപ ചാലകത, A = ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, T ₁ -T ₂ = താപനില മാറ്റം, l = വടിയുടെ നീളം

രണ്ട് ദണ്ഡുകൾക്കും ഒരേ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ വിസ്തീർണ്ണം ഉള്ളതിനാൽ A സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യുന്നു.

ശരിയായ ഉത്തരം D ആണ്.

3. 2014/2015 എസ്എംഎ/എംഎ ഫിസിക്സ് ദേശീയ പരീക്ഷാ ചോദ്യം നമ്പർ 14

ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രസ്താവന ശ്രദ്ധിക്കുക:

(1) ലോഹചാലകത

(2) ലോഹ അറ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള താപനില വ്യത്യാസം

(3) ലോഹത്തിന്റെ നീളം

(4) ലോഹ പിണ്ഡം

ലോഹങ്ങളിൽ താപ വ്യാപനത്തിന്റെ നിരക്ക് നിർണ്ണയിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ... .

എ. (1), (2), (3)

ബി. (1) ഉം (4) ഉം

സി. (2) ഉം (4) ഉം

ഡി. (3) ഉം (4) ഉം

E. (4) മാത്രം

ചർച്ച

ലോഹത്തിലെ താപ കൈമാറ്റം ചാലകം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റമാണ്. ചാലകം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റ നിരക്കിന്റെ സൂത്രവാക്യം:

വിവരണം: Q/t = താപ കൈമാറ്റ നിരക്ക്, k = താപ ചാലകത, A = ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, T ₁ -T ₂ = താപനില മാറ്റം, l = വടിയുടെ നീളം

ശരിയായ ഉത്തരം എ ആണ്.