Ukikaa kwenye kiti cha mbao, uso wa kiti cha mbao unakuwa joto. Kinyume chake, ukikaa kwenye kiti kilichotengenezwa kwa plastiki au chuma, uso wa kiti cha chuma au plastiki hauhisi joto baada ya kukaa juu yake. Kwa nini uso wa kiti cha mbao una joto, ilhali uso wa kiti cha chuma hauna joto? Kwa nini kulala kwenye sakafu ya baridi bila godoro kunaweza kusababisha maumivu? Je, umewahi kuvaa koti baridi? Kwa nini jaketi nyingi baridi hutengenezwa kwa sufu? Bado kuna mambo mengi ya kufikiria na kuuliza kuhusu yanayohusiana na mada ya uhamishaji joto kwa njia ya upitishaji.
Andaa mshumaa na kipande cha waya mwembamba. Shikilia ncha moja ya waya na uguse ncha nyingine ya waya kwenye mwali wa mshumaa. Subiri kwa muda mfupi hadi mkono wako uhisi moto. Kwa nini mkono wako unahisi moto? Wakati ncha moja ya waya inapogusa mwali wa mshumaa, joto husogea kutoka kwa mwali wa mshumaa (joto la juu) hadi ncha nyingine ya waya (joto la chini). Uhamisho huu wa joto husababisha halijoto ya ncha ya waya inayogusa mwali kuongezeka. Tofauti ya halijoto kati ya ncha ya waya inayogusa mwali wa mshumaa na ncha nyingine ya waya husababisha joto kuhama kutoka ncha ya waya inayogusa mwali hadi ncha ya waya inayoguswa na mkono wako. Uhamisho huu wa joto husababisha halijoto ya ncha ya waya inayoguswa kuongezeka. Kisha joto husogea kwenye mkono wako wa kupoeza. Matokeo yake, mkono wako unahisi moto.
Wakati sehemu ya kitu chenye joto kali inapogusana na kitu chenye joto kali, joto husogea kutoka kwa kitu chenye joto kali hadi kitu chenye joto kali. Nishati ya ziada husababisha atomi na molekuli zinazounda kitu hicho kusogea kwa kasi zaidi. Zinaposogea, molekuli zina nishati ya kinetiki (EK = ½ mv 2 ). Molekuli zinazosogea kwa kasi zaidi (zenye nishati kubwa ya kinetiki) hugongana na molekuli zilizo karibu nazo. Kisha molekuli hizi hugongana na molekuli zingine zilizo karibu nazo. Na kadhalika. Kwa hivyo molekuli hugongana, zikihamisha nishati. Uhamisho wa joto unaotokea kupitia migongano kati ya molekuli zinazounda kitu huitwa uhamisho wa joto kwa njia ya upitishaji.
Fomula ya uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji
Kitu kilicho upande wa kushoto kina halijoto ya juu zaidi (T1) huku kitu kilicho upande wa kulia kikiwa na halijoto ya chini (T2Kutokana na tofauti ya halijoto (T1 - T2), joto husogea kutoka kitu chenye halijoto ya juu hadi kitu chenye halijoto ya chini (mwelekeo wa mtiririko wa joto uko kulia). Kitu ambacho joto hupitia kina eneo la sehemu mtambuka (A) na urefu (l).
Kulingana na matokeo ya jaribio, joto linalohamishwa wakati wa kipindi fulani cha muda (Q/t) linalingana moja kwa moja na tofauti ya halijoto (T 1 - T 2 ), eneo la sehemu mtambuka (A), asili ya kitu (k = upitishaji joto) na inalingana kinyume na urefu wa kitu. Fomula ya kiwango cha uhamishaji joto kwa upitishaji:
Maelezo: Q/t = kiwango cha uhamisho wa joto, k = upitishaji joto, A = eneo la sehemu mtambuka, T1 = halijoto ya juu, T2 = joto la chini, l = urefu wa kitu.
Matumizi ya uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji
Kwa nini vigae huhisi baridi kuliko zulia? Vigae vina upitishaji joto zaidi kuliko zulia. Kwa hivyo, vigae ni makondakta wazuri wa joto, huku zulia zikiwa kondakta duni wa joto. Tunapokanyaga zulia, joto hutiririka kutoka miguuni mwetu hadi kwenye zulia. Hii hutokea kwa sababu halijoto ya mwili wetu ni kubwa kuliko halijoto ya zulia. Mazulia ni kondakta duni wa joto, kwa hivyo joto linalotiririka kutoka miguuni mwetu hujikusanya kwenye uso wa zulia, na kufanya zulia liwe la joto zaidi. Tunapokanyaga vigae au kauri, joto hutiririka kutoka miguuni mwetu hadi kwenye vigae au kauri. Kwa sababu vigae ni kondakta wazuri wa joto, joto halibaki kwenye uso wa vigae. Joto hutiririka vizuri, na kufanya miguu yetu ihisi baridi. Ikiwa nyumba yako iko katika eneo la baridi, unapaswa kufunika sakafu ya chumba chako cha kulala na zulia ili mwili wako usipoteze joto. Kinyume chake, ikiwa nyumba yako iko katika eneo la joto, hupaswi kufunika sakafu ya chumba chako cha kulala na zulia kwa sababu hutahisi baridi bali joto 😉
Kulala sakafuni bila godoro kunaweza kusababisha ugonjwa. Kwa nini? Hii ni kwa sababu kiasi kikubwa cha joto huhamishwa kutoka mwilini mwako hadi sakafuni. Joto ni nishati inayoendelea. Mwili wako unapopoteza joto nyingi, viwango vyake vya nishati hupungua. Ukikosa nishati, unaweza kuugua!
Kazi ya madirisha na milango ni nini? Kwa nini milango na madirisha yanapaswa kutengenezwa kwa mbao? Usiku, halijoto ya hewa nje ya nyumba ni ya chini kuliko halijoto ya hewa ndani ya nyumba. Tofauti hii ya halijoto ya hewa husababisha joto kuhama kutoka ndani ya nyumba hadi nje. Kwa hivyo, usiku kwa kawaida tunafunga milango au madirisha. Mbali na kulenga kuwafukuza wahalifu, moja ya kazi za madirisha au milango ni kuzuia joto lisitoke ndani ya nyumba. Kawaida milango au madirisha hutengenezwa kwa mbao. Upitishaji joto wa mbao ni wa chini vya kutosha kiasi kwamba unaweza kufanya kazi kama kihami joto. Kazi nyingine ya madirisha au milango ni kushikilia hewa. Hewa iliyonaswa ndani ya dirisha au mlango hufanya kazi kama kihami joto kizuri (kuzuia joto lisitoke). Upitishaji joto wa hewa ni mdogo sana. Kadiri upitishaji joto wa kitu unavyopungua, ndivyo inavyokuwa vigumu zaidi kwa joto kuhamisha kwa upitishaji kupitia kitu hicho.
Mbali na kudumisha hadhi yetu kama wanadamu wa kawaida na wa kistaarabu 🙂, mavazi pia husaidia kudumisha halijoto ya mwili thabiti. Nguo tunazovaa kwa kawaida hurekebishwa kulingana na halijoto ya hewa. Wakati halijoto ya hewa ni ya chini sana, nguo tunazovaa huwa nene zaidi. Mablanketi au nguo nene (jaketi, n.k.) huzuia hewa kusonga vizuri. Hewa imenaswa kati ya ngozi na koti au blanketi. Kwa sababu kuna tofauti ya halijoto kati ya mwili wetu na hewa iliyonaswa, joto huhama kutoka mwilini hadi hewani. Joto la ziada kutoka mwilini husababisha halijoto ya hewa iliyonaswa kuongezeka (hewa inakuwa ya joto zaidi). Angalia jedwali la upitishaji joto hapo juu. Thamani ya upitishaji joto ya hewa ni ndogo sana. Kwa hivyo, joto haliwezi kutoka mwilini. Joto la mwili wetu hubaki thabiti. Tusipovaa koti wakati hewa ni baridi sana, joto hutoka mwilini mwetu. Kadiri joto linavyotoka mwilini, ndivyo mwili unavyopoteza nguvu zaidi.
Mfano wa matatizo
1. Swali la Mtihani wa Kitaifa wa 2011/2012 A81 Nambari 10
Zingatia kauli ifuatayo!
(1) Upitishaji wa metali
(2) Tofauti ya halijoto kati ya ncha za chuma
(3) Urefu wa chuma
(4) Uzito wa chuma
Vipengele vinavyoamua kiwango cha uenezaji wa joto katika chuma ni...
A. (1), (2) na (3)
B. (1) na (4)
C. (2) na (4)
D. (3) na (4)
E. (4) pekee
Majadiliano
Kulingana na fomula ya kiwango cha uhamishaji wa joto kwa upitishaji, vipengele vinavyoamua kiwango cha uhamishaji wa joto ni upitishaji wa chuma (k), tofauti ya halijoto kati ya ncha za chuma (T) na urefu wa chuma (l). Uzito wa chuma hauna athari.
Jibu sahihi ni A.
