ਗਰਮੀ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਸੰਚਾਲਨ - ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਹੱਲ
1. ਦੋ ਧਾਤਾਂ ਦਾ ਆਕਾਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਪਰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕਿਸਮਾਂ ਦਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। P ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ = Q ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ ਦਾ 2 ਗੁਣਾ। ਕੀ ਹੈ? ਤਾਪਮਾਨ ਦੋ ਧਾਤਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੀ ਤਸਵੀਰ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ।
ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:
kQ = ਕੇ
kP = 2 ਕਿ
ਲੋੜੀਂਦਾ: ਦੋ ਧਾਤਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ
ਹੱਲ:
ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ ਗਰਮੀ ਸੰਚਾਲਨ :
Q/t = ਤਾਪ ਸੰਚਾਲਨ ਦੀ ਦਰ, k = ਤਾਪ ਸੰਚਾਲਨ, A = ਵਸਤੂ ਦਾ ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਖੇਤਰ, T1 = ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ, ਟੀ2 = ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ, l = ਧਾਤ ਦੀ ਲੰਬਾਈ।
ਤਾਪਮਾਨ = 60 oC.
2. ਧਾਤ A ਅਤੇ ਧਾਤ B ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਇੱਕੋ ਜਿਹੀ ਹੈ ਅਤੇ ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਖੇਤਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਧਾਤ A ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ = ਧਾਤ B ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ ਦਾ ¼ ਗੁਣਾ ਹੈ। ਦੋਵੇਂ ਧਾਤਾਂ ਇਸਦੇ ਸਿਰੇ 'ਤੇ ਗਰਮ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ ਅਤੇ ਦੋਵਾਂ ਧਾਤਾਂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਇੱਕੋ ਜਿਹੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਧਾਤ A ਅਤੇ ਧਾਤ B ਦੀ ਤਾਪ ਚਾਲਕਤਾ ਦਰ ਦਾ ਅਨੁਪਾਤ।
ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:
A(A) ਦਾ ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ = B(A) ਦਾ ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ
A (l) ਦੀ ਲੰਬਾਈ = B (l) ਦੀ ਲੰਬਾਈ
ਧਾਤ B (k) ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾB) = ਕੇ
ਧਾਤ A (k) ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾA) = ¼ ਕਿਲੋਵਾਟ
ਧਾਤ A (ΔT) ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ = ਧਾਤ B (ΔT) ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ
ਲੋੜੀਂਦਾ: ਤਾਪ ਸੰਚਾਲਨ ਦੀ ਦਰ ਦਾ ਅਨੁਪਾਤ
ਹੱਲ:
ਤਾਪ ਸੰਚਾਲਨ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ:
ਪ੍ਰ/ਟੀ = ਗਰਮੀ ਦੇ ਸੰਚਾਰਨ ਦੀ ਦਰ, ਕੇ = ਥਰਮਲ ਸੰਚਾਲਨ, ਏ = ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਖੇਤਰ, ਟੀ2 = ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ, ਟੀ1 = ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ, l = ਧਾਤ ਦੀ ਲੰਬਾਈ
3. ਦੋ ਧਾਤਾਂ, A ਅਤੇ B, ਦਾ ਆਕਾਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੈ। ਧਾਤ A ਦਾ ਥਰਮਲ ਸੰਚਾਲਨ = 2k ਅਤੇ ਧਾਤ B ਦਾ ਥਰਮਲ ਸੰਚਾਲਨ = k।
ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੀ ਤਸਵੀਰ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਦੋਵਾਂ ਧਾਤਾਂ ਦੇ ਸਿਰਿਆਂ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਹੈ।
ਦੋਵਾਂ ਧਾਤਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ ਕੀ ਹੈ?
ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:
ਦੋ ਧਾਤਾਂ, A ਅਤੇ B, ਦਾ ਆਕਾਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੈ।
ਧਾਤ A ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ = 2k
ਧਾਤ B ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ = k
ਧਾਤ A ਦੇ ਇੱਕ ਸਿਰੇ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = 210oC
ਧਾਤ B ਦੇ ਇੱਕ ਸਿਰੇ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = 30oC
ਲੋੜੀਂਦਾ: ਧਾਤਾਂ A ਅਤੇ B ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ
ਹੱਲ:
ਤਾਪ ਸੰਚਾਲਨ ਦੀ ਦਰ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ:
ਪ੍ਰ/ਟੀ = ਗਰਮੀ ਦੇ ਸੰਚਾਰਨ ਦੀ ਦਰ, ਕੇ = ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ, ਏ = ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਖੇਤਰ, ਟੀ1-T2 = ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ, l = ਧਾਤ ਦੀ ਲੰਬਾਈ
P ਅਤੇ Q ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ:
4. ਦੋ ਧਾਤਾਂ ਦਾ ਆਕਾਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਧਾਤ II ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ = ਧਾਤ I ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ ਦਾ 2 ਗੁਣਾ। ਜੇਕਰ ਧਾਤ I ਦੇ ਇੱਕ ਸਿਰੇ ਨੂੰ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ T1 = 100 oC ਅਤੇ ਧਾਤ II ਦੇ ਇੱਕ ਸਿਰੇ ਨੂੰ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ T2 = 25 oC, ਤਾਂ ਦੋਵਾਂ ਧਾਤਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ ਕੀ ਹੈ?
ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:
ਧਾਤ I ਦੀ ਤਾਪ ਚਾਲਕਤਾ = k
ਧਾਤ II ਦੀ ਤਾਪ ਚਾਲਕਤਾ = 2k
ਧਾਤ I ਦੇ ਇੱਕ ਸਿਰੇ 'ਤੇ ਤਾਪਮਾਨ = 100oC
ਧਾਤ II ਦੇ ਇੱਕ ਸਿਰੇ 'ਤੇ ਤਾਪਮਾਨ = 25oC
ਲੋੜੀਂਦਾ: ਧਾਤਾਂ I ਅਤੇ II ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ
ਹੱਲ:
ਤਾਪ ਸੰਚਾਲਨ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ:
ਪ੍ਰ/ਟੀ = ਗਰਮੀ ਦੇ ਸੰਚਾਰਨ ਦੀ ਦਰ, ਕੇ = ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ, ਏ = ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਖੇਤਰ, ਟੀ1-T2 = ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ, = ਧਾਤ ਦੀ ਲੰਬਾਈ
ਦੋਵਾਂ ਧਾਤਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ:
ਧਾਤ I ਅਤੇ II ਵਿਚਕਾਰ ਤਾਪਮਾਨ 50 ਹੈ।oC.
5. ਇੱਕੋ ਆਕਾਰ ਦੇ, ਪਰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਧਾਤਾਂ ਤੋਂ ਬਣੇ ਧਾਤ ਦੇ ਡੰਡੇ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੇ ਚਿੱਤਰ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਏ ਅਨੁਸਾਰ ਇਕੱਠੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ। ਜੇਕਰ ਧਾਤ I ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ = ਧਾਤ II ਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਦਾ 4 ਗੁਣਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਦੋਵਾਂ ਧਾਤਾਂ ਦੇ ਜੰਕਸ਼ਨ 'ਤੇ ਤਾਪਮਾਨ …… ਹੈ।
ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:
Tਧਾਤ I ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ = 4 ਕਿ
Tਧਾਤ I ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ = ਕੇ
ਧਾਤ I ਦੇ ਇੱਕ ਸਿਰੇ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = 50oC
ਧਾਤ II ਦੇ ਇੱਕ ਸਿਰੇ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = 0oC
ਲੋੜੀਂਦਾ: ਦੋ ਧਾਤਾਂ ਦੇ ਜੰਕਸ਼ਨ 'ਤੇ ਤਾਪਮਾਨ
ਹੱਲ:
ਤਾਪ ਤਬਾਦਲਾ ਸੰਚਾਲਨ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ:
ਪ੍ਰ/ਟੀ = ਗਰਮੀ ਦੇ ਸੰਚਾਰਨ ਦੀ ਦਰ, ਕੇ = ਥਰਮਲ ਸੰਚਾਲਨ, ਏ = ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਖੇਤਰ, ਟੀ2 = ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ, ਟੀ1 = ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ, T1-T2 = ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ, l = ਧਾਤ ਦੀ ਲੰਬਾਈ
ਦੋਵੇਂ ਧਾਤਾਂ ਦਾ ਆਕਾਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੈ ਇਸ ਲਈ A ਅਤੇ I ਸਮੀਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ:
6. ਹੇਠ ਦਿੱਤੀ ਤਸਵੀਰ ਇੱਕ ਸਿਰੇ 'ਤੇ ਜੁੜੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ A ਅਤੇ B ਧਾਤ ਦੀਆਂ ਰਾਡਾਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ।
ਦੋਵਾਂ ਰਾਡਾਂ ਦਾ ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਖੇਤਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੈ, ਪਰ A ਦੀ ਲੰਬਾਈ B ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਤੋਂ ਦੁੱਗਣੀ ਹੈ ਅਤੇ A ਦਾ ਥਰਮਲ ਸੰਚਾਲਨ ਗੁਣਾਂਕ B ਦਾ 3 ਗੁਣਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਮੁਕਤ ਸਿਰੇ A ਅਤੇ B ਵੱਖ-ਵੱਖ ਤਾਪਮਾਨਾਂ ਦੇ ਅਧੀਨ ਹਨ, ਤਾਂ ਜੰਕਸ਼ਨ 'ਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ... ਹੈ।
ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:
Tਧਾਤ ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ ਏ = 3k
Tਧਾਤ ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ B = ਕੇ
ਧਾਤ A ਦੀ ਲੰਬਾਈ = 2l
ਧਾਤ ਦੀ ਲੰਬਾਈ B = l
ਇੱਕ ਸਿਰੇ ਵਾਲੀ ਧਾਤ A ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = 100oC
ਇੱਕ ਸਿਰੇ ਵਾਲੀ ਧਾਤ B ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = 40oC
ਲੋੜੀਂਦਾ: ਜੰਕਸ਼ਨ 'ਤੇ ਤਾਪਮਾਨ
ਹੱਲ:
ਤਾਪ ਤਬਾਦਲਾ ਸੰਚਾਲਨ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ:
ਪ੍ਰ/ਟੀ = ਗਰਮੀ ਦੇ ਸੰਚਾਰਨ ਦੀ ਦਰ, ਕੇ = ਥਰਮਲ ਸੰਚਾਲਨ, ਏ = ਕਰਾਸ-ਸੈਕਸ਼ਨਲ ਖੇਤਰ, ਟੀ2 = ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ, ਟੀ1 = ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ, T1-T2 = ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ, l = ਧਾਤ ਦੀ ਲੰਬਾਈ
ਦੋਵੇਂ ਡੰਡੇ ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਆਕਾਰ ਦੇ ਹਨ ਤਾਂ ਜੋ A ਨੂੰ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚੋਂ ਬਾਹਰ ਕੱਢ ਦਿੱਤਾ ਜਾਵੇ।
