ताप स्थानान्तरण वा ताप स्थानान्तरण तीन प्रकारका हुन्छन् , जसमा चालन, संवहन र विकिरणद्वारा ताप स्थानान्तरण समावेश छ।
चालकताद्वारा ताप स्थानान्तरण। जब उच्च-तापमानको वस्तु कम-तापमानको वस्तुको सम्पर्कमा आउँछ, ऊर्जा उच्च-तापमानको वस्तुबाट कम-तापमानको वस्तुमा सर्छ। थपिएको ऊर्जाले वस्तु बनाउने परमाणुहरू र अणुहरूलाई छिटो सर्छ। तिनीहरू सर्दै जाँदा, अणुहरूमा गतिज ऊर्जा हुन्छ (EK = ½ mv 2 )। छिटो गतिमान अणुहरू (अधिक गतिज ऊर्जा भएका) तिनीहरूको छेउमा रहेका अणुहरूसँग ठोक्किन्छन्। यी अणुहरू त्यसपछि तिनीहरूको छेउमा रहेका अन्य अणुहरूसँग ठोक्किन्छन्। र यस्तै। त्यसैले अणुहरू एकअर्कासँग ठोक्किन्छन्, ऊर्जा स्थानान्तरण गर्छन्। वस्तु बनाउने अणुहरू बीचको टक्करबाट हुने ताप स्थानान्तरणलाई चालकता भनिन्छ। चालकता सामान्यतया ठोस पदार्थहरूमा वा ठोस पदार्थबाट तरल पदार्थ (तरल पदार्थबाट ठोस पदार्थ) वा ठोस पदार्थबाट ग्यासहरू (ग्यासबाट ठोस पदार्थ) मा हुन्छ।
संवहनद्वारा 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 घनत्व परिवर्तन हुन्छ किनभने यसको आयतन परिवर्तन हुन्छ। वस्तुको आयतन परिवर्तन हुन्छ किनभने वस्तुले निश्चित मात्रामा ताप अवशोषित गर्दछ।
विकिरणद्वारा ताप स्थानान्तरण। विकिरण भनेको विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको 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 ताप (उच्च तापक्रम) सर्छ (कम तापक्रम)। यदि सूर्यबाट पृथ्वीमा विकिरणको लागि चालन र संवहन जस्ता माध्यम आवश्यक पर्थ्यो भने, 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 45oC
ख. ८० डिग्री सेल्सियस
७५ डिग्री सेल्सियस
घ. ५० डिग्री सेल्सियस
ई. ८० डिग्री सेल्सियस
छलफल
यो ज्ञात छ कि:
धातु I को तापीय चालकता = 4k
धातुको तापीय चालकता II = k
धातुको किनाराको तापक्रम I = ५० डिग्री सेल्सियस
धातुको किनाराको तापक्रम II = ० डिग्री सेल्सियस
सोधिएको: दुई धातुहरूको जंक्शनमा तापक्रम
उत्तरहरू:
चालन द्वारा ताप स्थानान्तरण दरको लागि सूत्र:
विवरण: Q/t = ताप स्थानान्तरण दर, k = तापीय चालकता, A = सतह क्षेत्रफल, T 1 -T 2 = तापक्रम 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 60oC
ख. ८० डिग्री सेल्सियस
७५ डिग्री सेल्सियस
घ. ५० डिग्री सेल्सियस
ई. ८० डिग्री सेल्सियस
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 डिग्री सेल्सियस
रड B को किनाराको तापक्रम = ४० डिग्री सेल्सियस
सोधिएको: दुई रडको जोडमा तापक्रम
उत्तरहरू:
चालन द्वारा ताप स्थानान्तरण दरको लागि सूत्र:
विवरण: Q/t = ताप स्थानान्तरण दर, k = तापीय चालकता, A = सतह क्षेत्रफल, T 1 -T 2 = तापक्रम 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 चालकताद्वारा ताप स्थानान्तरण हो। चालकताद्वारा ताप स्थानान्तरण दरको सूत्र यस प्रकार छ:
विवरण: Q/t = ताप स्थानान्तरण दर, k = तापीय चालकता, A = सतह क्षेत्रफल, T 1 -T 2 = तापक्रम परिवर्तन, l = रडको लम्बाइ
सही उत्तर A हो।
