ताप स्थानान्तरण

तीन प्रकारका हुन्छन् ताप स्थानान्तरण वा ताप स्थानान्तरण, चालन, संवहन, विकिरण द्वारा ताप स्थानान्तरण सहित।

चालन द्वारा ताप स्थानान्तरण। जब उच्च-तापमान भएको वस्तु कम-तापमान भएको वस्तुको सम्पर्कमा आउँछ, उच्च-तापमान भएको वस्तुबाट कम-तापमान भएको वस्तुमा ऊर्जा स्थानान्तरण हुन्छ। यो अतिरिक्त ऊर्जाले वस्तु बनाउने परमाणु र अणुहरूलाई छिटो चल्न लगाउँछ। तिनीहरू सर्दै जाँदा, अणुहरूमा गतिज ऊर्जा हुन्छ (EK = ½ mv)।²)। छिटो गतिमान हुने अणुहरू (अधिक गतिज ऊर्जाका साथ) तिनीहरूको छेउमा रहेका अणुहरूसँग ठोक्किन्छन्। त्यसपछि यी अणुहरू तिनीहरूको छेउमा रहेका अन्य अणुहरूसँग ठोक्किन्छन्। र यस्तै। त्यसैले अणुहरू एकअर्कासँग ठोक्किन्छन्, ऊर्जा स्थानान्तरण गर्छन्। ताप स्थानान्तरण वस्तु बनाउने अणुहरू बीचको टक्करबाट हुने प्रवाहलाई प्रवाह भनिन्छ। प्रवाह सामान्यतया ठोस वस्तुहरूमा वा ठोस वस्तुहरूबाट तरल वस्तुहरूमा (तरल वस्तुहरूबाट ठोस वस्तुहरूमा) वा ठोस वस्तुहरूबाट ग्यास वस्तुहरूमा (ग्यास वस्तुहरूबाट ठोस वस्तुहरूमा) हुन्छ।

संवहन द्वारा ताप स्थानान्तरण। संवहन सामान्यतया तरल पदार्थ (जस्तै पानी) र ग्याँस (जस्तै हावा) मा हुन्छ। संवहन भनेको वस्तुको घनत्वमा परिवर्तनको कारणले गर्दा त्यसको चालसँगै तापको स्थानान्तरण हो। वस्तुको आयतन परिवर्तन हुँदा त्यसको घनत्व परिवर्तन हुन्छ। वस्तुले ताप सोस्दा वस्तुको आयतन परिवर्तन हुन्छ।

विकिरण द्वारा ताप स्थानान्तरण। विकिरण भनेको विद्युत चुम्बकीय तरंगको रूपमा तापको स्थानान्तरण हो। विकिरणका उदाहरणहरूमा चुल्होको नजिक हुँदा तपाईंको शरीरले महसुस गर्ने न्यानोपन र सूर्यबाट पृथ्वीमा विकिरण समावेश छ। सूर्यको तापक्रम उच्च हुन्छ (लगभग ६००० केल्भिन), जबकि पृथ्वीको तापक्रम कम हुन्छ। सूर्य र पृथ्वी बीचको यो तापक्रम भिन्नताले सूर्यबाट पृथ्वीमा (उच्च तापक्रम) ताप सर्छ (कम तापक्रम)। यदि सूर्यबाट पृथ्वीमा विकिरणको लागि चालन र संवहन जस्ता माध्यम आवश्यक परेमा, ताप पृथ्वीमा पुग्ने थिएन किनभने यो भ्याकुमबाट गुज्रनु पर्ने थियो।

समस्याहरूको उदाहरण

५. २०१४/२०१५ SMA/MA भौतिकशास्त्र राष्ट्रिय परीक्षा प्रश्न नम्बर ८

एउटै आकारका तर फरक-फरक धातुहरूबाट बनेका धातुका रडहरू तलको चित्रमा देखाइए अनुसार जोडिएका छन्। यदि धातु I को तापीय चालकता धातु II को चालकताको ४ गुणा छ भने, दुई धातुहरूको जंक्शनमा तापक्रम…

ए 45^oC

B. 40^oC

सी। एक्सएनयूएमएक्स^oC

D. 30^oC

ई। १।^oC

छलफल

यो ज्ञात छ कि:

धातु I को तापीय चालकता = 4k

धातुको तापीय चालकता II = k

धातुको किनाराको तापक्रम I = ५०^oC

धातुको किनाराको तापक्रम II = ०^oC

सोधियो: दुई धातुहरूको जंक्शनमा तापक्रम

उत्तरहरू:

चालन द्वारा ताप स्थानान्तरण दरको लागि सूत्र:

विवरण: Q/t = ताप स्थानान्तरण दर, k = तापीय चालकता, A = सतह क्षेत्रफल, T₁-T₂ = तापक्रममा परिवर्तन, l = रडको लम्बाइ

दुई धातुहरू एउटै आकारका छन् त्यसैले A र l समीकरणबाट हटाइएका छन्।

सही उत्तर B हो।

५. २०१४/२०१५ SMA/MA भौतिकशास्त्र राष्ट्रिय परीक्षा प्रश्न नम्बर ८

तलको चित्रले विभिन्न प्रकारका धातुका रडहरू A र B लाई एक छेउमा जोडिएको देखाउँछ।

दुबै रडहरूको क्रस-सेक्शनल क्षेत्रफल समान छ, तर A को लम्बाइ B को लम्बाइको दोब्बर छ र A को थर्मल चालकता गुणांक B को भन्दा ३ गुणा छ। यदि A र B को मुक्त छेउहरू फरक परिमाणको तापक्रमको अधीनमा छन् भने, जंक्शनमा सही तापक्रम ... हो।

ए 60^oC

B. 64^oC

सी। एक्सएनयूएमएक्स^oC

D. 76^oC

ई। १।^oC

छलफल

यो ज्ञात छ कि:

रड A को तापीय चालकता = 3k

रड B को तापीय चालकता = k

रड A को लम्बाइ = २ लिटर

रड B को लम्बाइ = l

रड A को किनाराको तापक्रम = १००^oC

रड B को किनाराको तापक्रम = ४०^oC

सोधियो: दुई रडहरूको जोडमा तापक्रम

उत्तरहरू:

चालन द्वारा ताप स्थानान्तरण दरको लागि सूत्र:

विवरण: Q/t = ताप स्थानान्तरण दर, k = तापीय चालकता, A = सतह क्षेत्रफल, T₁-T₂ = तापक्रममा परिवर्तन, l = रडको लम्बाइ

दुबै रडहरूको क्रस-सेक्शनल क्षेत्रफल समान छ त्यसैले A लाई समीकरणबाट हटाइएको छ।

सही उत्तर D हो।

५. २०१४/२०१५ SMA/MA भौतिकशास्त्र राष्ट्रिय परीक्षा प्रश्न नम्बर ८

निम्न कथनमा ध्यान दिनुहोस्:

(१) धातुको चालकता

(२) धातुको छेउ बीचको तापक्रम भिन्नता

(३) धातुको लम्बाइ

(४) धातुको पिण्ड

धातुमा ताप प्रसारको दर निर्धारण गर्ने कारकहरू... हुन्।

क. (१), (२), र (३)

ख. (१) र (३)

ग. (१) र (४)

घ. (२) र (४)

E. (4) मात्र

छलफल

धातुमा ताप स्थानान्तरण भनेको चालनद्वारा हुने ताप स्थानान्तरण हो। चालन द्वारा ताप स्थानान्तरण दरको लागि सूत्र:

विवरण: Q/t = ताप स्थानान्तरण दर, k = तापीय चालकता, A = सतह क्षेत्रफल, T₁-T₂ = तापक्रममा परिवर्तन, l = रडको लम्बाइ

सही उत्तर A हो।