வெப்பக் கடத்தல், வெப்பச்சலனம் மற்றும் கதிர்வீச்சு என மூன்று வகையான வெப்பப் பரிமாற்றங்கள் உள்ளன.
கடத்தல் மூலம் வெப்பப் பரிமாற்றம். அதிக வெப்பநிலை கொண்ட ஒரு பொருள் குறைந்த வெப்பநிலை கொண்ட ஒரு பொருளுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ஆற்றல் அதிக வெப்பநிலை கொண்ட பொருளிலிருந்து குறைந்த வெப்பநிலை கொண்ட பொருளுக்கு நகர்கிறது. இவ்வாறு சேர்க்கப்படும் ஆற்றல், அப்பொருளை உருவாக்கும் அணுக்களையும் மூலக்கூறுகளையும் வேகமாக நகரச் செய்கிறது. அவை நகரும்போது, மூலக்கூறுகள் இயக்க ஆற்றலைக் (EK = ½ mv²) கொண்டுள்ளன . வேகமாக நகரும் மூலக்கூறுகள் (அதிக இயக்க ஆற்றலுடன்) தங்களுக்கு அருகிலுள்ள மூலக்கூறுகளுடன் மோதுகின்றன. இந்த மூலக்கூறுகள் பின்னர் தங்களுக்கு அருகிலுள்ள மற்ற மூலக்கூறுகளுடன் மோதுகின்றன. இப்படியே தொடர்கிறது. இவ்வாறு மூலக்கூறுகள் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதி, ஆற்றலைப் பரிமாறிக் கொள்கின்றன. ஒரு பொருளை உருவாக்கும் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே ஏற்படும் மோதல்கள் மூலம் நிகழும் வெப்பப் பரிமாற்றம் கடத்தல் எனப்படும். கடத்தல் பொதுவாக திடப்பொருட்களிலோ, திடப்பொருட்களிலிருந்து திரவங்களுக்கோ (திரவங்களிலிருந்து திடப்பொருட்களுக்கு) அல்லது திடப்பொருட்களிலிருந்து வாயுக்களுக்கோ (வாயுக்களிலிருந்து திடப்பொருட்களுக்கு) நிகழ்கிறது.
வெப்பச்சலனம் மூலம் வெப்பப் பரிமாற்றம். வெப்பச்சலனம் பொதுவாக நீர் போன்ற திரவங்களிலும், காற்று போன்ற வாயுக்களிலும் நிகழ்கிறது. வெப்பச்சலனம் என்பது ஒரு பொருளின் அடர்த்தியில் ஏற்படும் மாற்றங்களால், அப்பொருளின் இயக்கத்துடன் சேர்ந்து நிகழும் வெப்பப் பரிமாற்றமாகும். ஒரு பொருளின் கனஅளவு மாறும்போது அதன் அடர்த்தியும் மாறுகிறது. ஒரு பொருள் வெப்பத்தை உறிஞ்சும்போது அதன் கனஅளவும் மாறுகிறது.
கதிர்வீச்சு மூலம் வெப்பப் பரிமாற்றம். கதிர்வீச்சு என்பது மின்காந்த அலைகளின் வடிவில் வெப்பம் கடத்தப்படுவதாகும். நீங்கள் ஒரு அடுப்பின் அருகில் இருக்கும்போது உங்கள் உடல் உணரும் வெப்பம் மற்றும் சூரியனிலிருந்து பூமிக்கு வரும் கதிர்வீச்சு ஆகியவை கதிர்வீச்சுக்கான எடுத்துக்காட்டுகளாகும். சூரியன் அதிக வெப்பநிலையைக் (சுமார் 6000 கெல்வின்) கொண்டுள்ளது, அதேசமயம் பூமி குறைந்த வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது. சூரியனுக்கும் பூமிக்கும் இடையிலான இந்த வெப்பநிலை வேறுபாடு, சூரியனிலிருந்து (அதிக வெப்பநிலை) பூமிக்கு (குறைந்த வெப்பநிலை) வெப்பம் செல்லக் காரணமாகிறது. சூரியனிலிருந்து பூமிக்கு வரும் கதிர்வீச்சுக்கு வெப்பக் கடத்தல் மற்றும் வெப்பச்சலனம் போன்ற ஒரு ஊடகம் தேவைப்பட்டால், அந்த வெப்பம் பூமியை அடையாது, ஏனெனில் அது ஒரு வெற்றிடத்தின் வழியாகச் செல்ல வேண்டியிருக்கும்.
சிக்கல்களின் உதாரணம்
1. 2015/2016 SMA/MA இயற்பியல் தேசியத் தேர்வு வினா எண் 19
கீழே உள்ள படத்தில் காட்டியுள்ளபடி, ஒரே அளவுள்ள ஆனால் வெவ்வேறு உலோகங்களால் ஆன உலோகத் தண்டுகள் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. உலோகம் I-இன் வெப்பக் கடத்துத்திறன், உலோகம் II-இன் கடத்துத்திறனைப் போல் 4 மடங்கு எனில், அவ்விரு உலோகங்களும் இணையும் இடத்தில் உள்ள வெப்பநிலை…
பoC
பி. 40 ஓ சி
சி. 35 ஓ சி
டி. 30 ஓ சி
இ. 25oC
கலந்துரையாடல்
அறியப்பட்ட விஷயம் என்னவென்றால்:
உலோகத்தின் வெப்பக் கடத்துத்திறன் I = 4k
உலோகம் II இன் வெப்பக் கடத்துத்திறன் = k
உலோக விளிம்பு வெப்பநிலை I = 50oC
உலோக விளிம்பு வெப்பநிலை II = 0oC
கேட்கப்பட்டது: இரு உலோகங்களின் சந்திப்பில் உள்ள வெப்பநிலை
பதில் :
கடத்தல் மூலம் வெப்பப் பரிமாற்ற வீதத்திற்கான சூத்திரம்:
விளக்கம்: Q/t = வெப்பப் பரிமாற்ற வீதம், k = வெப்பக் கடத்துத்திறன், A = மேற்பரப்புப் பரப்பு, T1-T2 = வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம், l = தடியின் நீளம்
இரு உலோகங்களும் ஒரே அளவுடையவை என்பதால், A மற்றும் l ஆகியவை சமன்பாட்டிலிருந்து நீக்கப்படுகின்றன.
சரியான விடை B ஆகும்.
2. 2015/2016 SMA/MA இயற்பியல் தேசியத் தேர்வு வினா எண் 19
பின்வரும் படம், ஒரு முனையில் இணைக்கப்பட்ட வெவ்வேறு வகையான A மற்றும் B உலோகத் தண்டுகளைக் காட்டுகிறது.
இரு தண்டுகளின் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பளவு சமமாக உள்ளது, ஆனால் A-யின் நீளம் B-யின் நீளத்தைப் போல் இருமடங்கு மற்றும் A-யின் வெப்பக் கடத்தல் குணகம் B-யின் குணகத்தைப் போல் 3 மடங்கு ஆகும். A மற்றும் B-யின் திறந்த முனைகள் வெவ்வேறு அளவிலான வெப்பநிலைகளுக்கு உட்படுத்தப்பட்டால், சந்திப்பில் உள்ள சரியான வெப்பநிலை…
பoC
பி. 64 ஓ சி
சி. 70 ஓ சி
டி. 76 ஓ சி
இ. 78oC
கலந்துரையாடல்
அறியப்பட்ட விஷயம் என்னவென்றால்:
தண்டு A இன் வெப்பக் கடத்துத்திறன் = 3k
தண்டு B இன் வெப்பக் கடத்துத்திறன் = k
தண்டு A-யின் நீளம் = 2l
தண்டின் நீளம் B = l
தண்டின் விளிம்பின் வெப்பநிலை A = 100oC
தண்டின் விளிம்பின் வெப்பநிலை B = 40oC
கேட்கப்பட்டது: இரு தண்டுகளின் இணைப்பில் உள்ள வெப்பநிலை
பதில் :
கடத்தல் மூலம் வெப்பப் பரிமாற்ற வீதத்திற்கான சூத்திரம்:
விளக்கம்: Q/t = வெப்பப் பரிமாற்ற வீதம், k = வெப்பக் கடத்துத்திறன், A = மேற்பரப்புப் பரப்பு, T1-T2 = வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம், l = தடியின் நீளம்
இரு தண்டுகளும் ஒரே குறுக்குவெட்டுப் பரப்பைக் கொண்டிருப்பதால், A சமன்பாட்டிலிருந்து நீக்கப்படுகிறது.
சரியான விடை D ஆகும்.
3. 2014/2015 SMA/MA இயற்பியல் தேசியத் தேர்வு வினா எண் 14
பின்வரும் கூற்றைக் கவனியுங்கள்:
(1) உலோக கடத்துத்திறன்
(2) உலோக முனைகளுக்கு இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாடு
(3) உலோகத்தின் நீளம்
(4) உலோக நிறை
உலோகத்தில் வெப்பம் பரவும் வீதத்தைத் தீர்மானிக்கும் காரணிகள்…
A. (1), (2), மற்றும் (3)
பி. (1) மற்றும் (4)
சி. (2) மற்றும் (4)
டி. (3) மற்றும் (4)
இ. (4) மட்டும்
கலந்துரையாடல்
உலோகத்தில் வெப்பப் பரிமாற்றம் என்பது கடத்தல் மூலமான வெப்பப் பரிமாற்றமாகும். கடத்தல் மூலம் வெப்பப் பரிமாற்ற வீதத்திற்கான சூத்திரம்:
விளக்கம்: Q/t = வெப்பப் பரிமாற்ற வீதம், k = வெப்பக் கடத்துத்திறன், A = மேற்பரப்புப் பரப்பு, T1-T2 = வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம், l = தடியின் நீளம்
சரியான விடை A ஆகும்.
