१. चालनद्वारा ताप स्थानान्तरणको परिभाषा
यदि तपाईं काठको कुर्सीमा बस्नुहुन्छ भने, काठको कुर्सीको सतह न्यानो हुन्छ। यसको विपरीत, यदि तपाईं प्लास्टिक वा धातुले बनेको कुर्सीमा बस्नुहुन्छ भने, धातु वा प्लास्टिकको कुर्सीको सतह बसेपछि न्यानो महसुस हुँदैन। काठको कुर्सीको सतह किन तातो हुन्छ, जबकि धातुको कुर्सीको सतह किन तातो हुँदैन? गद्दा बिना चिसो भुइँमा सुत्दा किन पीडा हुन सक्छ? के तपाईंले कहिल्यै चिसो प्रतिरोधी ज्याकेट लगाउनुभएको छ? किन धेरैजसो चिसो प्रतिरोधी ज्याकेटहरू ऊनबाट बनेका हुन्छन्? अझै पनि धेरै कुराहरू छन् जुन चालनद्वारा ताप स्थानान्तरणको विषयसँग सम्बन्धित विचार गर्न सकिन्छ र प्रश्न गर्न सकिन्छ।
जब उच्च-तापमान भएको वस्तुको एउटा भाग कम-तापमान भएको वस्तुको सम्पर्कमा हुन्छ, ऊर्जा उच्च-तापमान भएको वस्तुबाट वस्तुको कम-तापमान भएको भागमा सर्छ। ऊर्जा थप्दा परमाणु र अणुहरू चीजहरूलाई छिटो चल्न बाध्य पार्छन्। चल्दा, अणुमा गतिज ऊर्जा हुन्छ (KE = 1/2 mv 2 )। छिटो चल्ने अणुहरू (अधिक गतिज ऊर्जा) तिनीहरूको छेउमा रहेको अणुहरूलाई ठोक्किन्छन्। अणु यसको छेउमा रहेको अर्को अणुलाई ठोक्किन्छ। यस्तै। त्यसैले, ऊर्जा चलाउँदा अणुहरू एकअर्कासँग ठोक्किन्छन्। वस्तुको अणुहरू बीचको टक्करबाट हुने ताप स्थानान्तरणलाई चालनद्वारा ताप स्थानान्तरण भनिन्छ।
२. चालनद्वारा ताप स्थानान्तरणको समीकरण
बायाँपट्टि रहेको वस्तुको तापक्रम बढी हुन्छ (T1) जबकि दायाँपट्टि रहेको वस्तुको तापक्रम कम हुन्छ (T2)। तापक्रम भिन्नताका कारण (T1 - T2), ताप उच्च-तापमान वस्तुबाट कम-तापमान वस्तुमा सर्छ (ताप प्रवाहको दिशा दायाँतिर)। तापबाट पारित वस्तुको क्रस-सेक्शनल क्षेत्र (A) र लम्बाइ (l) हुन्छ।
प्रयोगको नतिजाको आधारमा, निश्चित समय अन्तराल (Q/t) मा सर्ने ताप तापक्रम भिन्नता (T 1 – T 2 ) सँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ,
क्रस-सेक्शनल क्षेत्र (A), वस्तुको प्रकृति (k = तापीय चालकता) र वस्तुको लम्बाइको विपरीत समानुपातिक। चालनद्वारा ताप स्थानान्तरणको सूत्र:
विवरण: Q/t = ताप स्थानान्तरण दर, k = तापीय चालकता, A = क्रस-सेक्शनल क्षेत्र, T 1 = उच्च तापक्रम, T 2 = न्यून तापक्रम, l = वस्तुको लम्बाइ।
३. तापीय चालकता (k)
धेरैजसो भाँडाकुँडा किन एल्युमिनियमबाट बनेका हुन्छन्? यदि तपाईंको बायाँ हातले फलाम समात्छ भने, तपाईंको दायाँ हातले गिलास समात्छ भने, फलाम र गिलास आगोमा छुन्छ। बायाँ हातले वा दायाँ हातले छिटो महसुस गर्छ? यी प्रश्नहरू र सायद तपाईंले सोध्नुहुनेछ कि अन्य प्रश्नहरू वस्तुहरूको तापीय चालकतासँग सम्बन्धित छन्। वस्तुको तापीय चालकता भनेको वस्तुको माध्यमबाट ताप सार्न सक्ने क्षमता हो। ठूलो तापीय चालकता (k) भएका वस्तुहरू राम्रो ताप चालकहरू (राम्रो ताप चालकहरू) हुन्। यसको विपरीत, सानो तापीय चालकता भएका वस्तुहरू खराब ताप चालकहरू (खराब ताप चालकहरू) हुन्।
४. चालनद्वारा ताप स्थानान्तरणको प्रयोग
टाइल किन कार्पेट भन्दा चिसो लाग्छ? टाइलमा कार्पेट भन्दा बढी तापीय चालकता हुन्छ। त्यसैले, टाइल राम्रो ताप चालक हो, जबकि कार्पेट खराब ताप चालक हो। जब हामी कार्पेटमा हिंड्छौं, खुट्टाबाट ताप कार्पेटतिर बग्छ। यो हुन्छ किनभने हाम्रो शरीरको तापक्रम कार्पेटको तापक्रम भन्दा बढी हुन्छ। कार्पेट खराब ताप चालक हो, त्यसैले हाम्रो खुट्टाबाट बग्ने ताप कार्पेटको सतहमा जम्मा हुन्छ, त्यसैले कार्पेट न्यानो हुन्छ। जब हामी टाइल वा सिरेमिकमा हिंड्छौं, ताप खुट्टाबाट टाइल वा सिरेमिकमा बग्छ। टाइल राम्रो ताप चालक भएकोले, ताप टाइलको सतहमा अड्किँदैन। ताप सहज रूपमा बग्छ ताकि हाम्रो खुट्टा चिसो महसुस होस्।
घरको भुइँमा पेडेस्टल बिना सुत्दा पीडा हुन सक्छ। किन? यो शरीरबाट भुइँमा सर्ने तापको मात्राको कारणले हो। ताप भनेको चल्ने ऊर्जा हो। जब तपाईंको शरीरले धेरै ताप गुमाउँछ, तपाईंको शरीरमा ऊर्जा घट्छ। यदि तपाईंमा ऊर्जाको कमी छ भने, तपाईं बिरामी पर्न सक्नुहुन्छ!
झ्याल र ढोकाहरूको काम के हो? ढोका र झ्यालहरू किन काठबाट बनाइनुपर्छ? रातमा, घर बाहिरको तापक्रम घर भित्रको हावाको तापक्रम भन्दा कम हुन्छ। हावाको तापक्रममा यो भिन्नताले घर भित्रबाट घरको बाहिरी भागमा ताप सर्छ। त्यसैले, सामान्यतया रातमा, हामी ढोका वा झ्यालहरू बन्द गर्छौं। झ्याल वा ढोका भित्र फसेको हावाले राम्रो इन्सुलेटरको रूपमा काम गर्छ। वस्तुको थर्मल चालकता जति कम हुन्छ, वस्तु मार्फत प्रवाहित ताप स्थानान्तरण त्यति नै गाह्रो हुन्छ।
सभ्य र सामान्य मानवको रूपमा हाम्रो हैसियत कायम राख्नुको साथै, कपडाले हाम्रो शरीरको तापक्रम स्थिर राख्न पनि काम गर्छ। हामीले प्रयोग गर्ने लुगाहरू सामान्यतया हावाको तापक्रममा समायोजन गरिन्छ। जब हावाको तापक्रम पर्याप्त कम हुन्छ, हामीले प्रयोग गर्ने लुगाहरू बाक्लो हुन्छन्। बाक्लो कम्बल वा कपडा (ज्याकेट आदि) ले हावालाई सार्न असमर्थ बनाउँछ। हावा छाला र ज्याकेट वा कम्बलको बीचमा फसेको हुन्छ। हाम्रो शरीर र फसेको हावा बीच तापक्रम भिन्नता भएकोले, ताप शरीरबाट हावामा सर्छ। शरीरबाट ताप थप्दा फसेको हावाको तापक्रम बढ्छ (हावा तातो हुन्छ)। हावाको तापीय चालकताको मूल्य न्यूनतम हुन्छ। त्यसैले, ताप शरीरबाट बाहिर निस्कन सक्दैन। हाम्रो शरीरको तापक्रम पनि कायम रहन्छ। यदि हावा पर्याप्त चिसो हुँदा हामीले ज्याकेट प्रयोग गरेनौं भने, हाम्रो शरीरबाट ताप निस्कन्छ। शरीरबाट जति धेरै गर्मी निस्कन्छ, शरीरले धेरै ऊर्जा गुमाउँछ!
