اگر آپ لکڑی کی کرسی پر بیٹھتے ہیں تو لکڑی کی کرسی کی سطح گرم ہوجاتی ہے۔ اس کے برعکس اگر آپ پلاسٹک یا دھات سے بنی کرسی پر بیٹھتے ہیں تو اس پر بیٹھنے کے بعد دھات یا پلاسٹک کی کرسی کی سطح گرم محسوس نہیں ہوتی۔ لکڑی کی کرسی کی سطح گرم کیوں ہوتی ہے جبکہ دھات کی کرسی کی سطح گرم نہیں ہوتی؟ بغیر گدے کے ٹھنڈے فرش پر سونے سے درد کیوں ہو سکتا ہے؟ کیا آپ نے کبھی ٹھنڈی جیکٹ پہنی ہے؟ زیادہ تر ٹھنڈی جیکٹس اون سے کیوں بنی ہیں؟ ترسیل کے ذریعے حرارت کی منتقلی کے موضوع سے متعلق سوچنے اور پوچھنے کے لیے ابھی بہت سی چیزیں باقی ہیں ۔
ایک موم بتی اور پتلی تار کا ایک ٹکڑا تیار کریں۔ تار کے ایک سرے کو تھامیں اور تار کے دوسرے سرے کو موم بتی کے شعلے تک چھوئے۔ چند لمحے انتظار کریں جب تک کہ آپ کا ہاتھ گرم نہ ہو۔ آپ کا ہاتھ کیوں گرم لگتا ہے؟ جب تار کا ایک سرا موم بتی کے شعلے کو چھوتا ہے، تو حرارت موم بتی کے شعلے (اعلی درجہ حرارت) سے تار کے دوسرے سرے (کم درجہ حرارت) کی طرف بڑھ جاتی ہے۔ گرمی کی یہ منتقلی شعلے کو چھونے والے تار کے سرے کا درجہ حرارت بڑھنے کا سبب بنتی ہے۔ موم بتی کے شعلے کو چھونے والے تار کے سرے اور تار کے دوسرے سرے کے درمیان درجہ حرارت کا فرق اس تار کے سرے سے گرمی کو منتقل کرنے کا سبب بنتا ہے جو شعلے کو چھوتی ہے اس تار کے سرے تک جو آپ کے ہاتھ سے چھوتی ہے۔ یہ حرارت کی منتقلی تار کے سرے کا درجہ حرارت بڑھنے کا سبب بنتی ہے جسے چھوا جاتا ہے۔ گرمی پھر آپ کے ٹھنڈے ہاتھ میں چلی جاتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، آپ کا ہاتھ گرم محسوس ہوتا ہے.
جب اعلی درجہ حرارت والی چیز کا کوئی حصہ کم درجہ حرارت والی چیز سے رابطہ میں آتا ہے تو حرارت زیادہ درجہ حرارت والی شے سے کم درجہ حرارت والی چیز کی طرف بڑھ جاتی ہے۔ اضافی توانائی ایٹموں اور مالیکیولز کو تیزی سے حرکت دینے کا سبب بنتی ہے۔ جیسے جیسے وہ حرکت کرتے ہیں، مالیکیولز میں حرکی توانائی ہوتی ہے (EK = ½ mv 2 )۔ وہ مالیکیول جو تیزی سے حرکت کرتے ہیں (زیادہ حرکیاتی توانائی کے ساتھ) اپنے ساتھ والے مالیکیولز سے ٹکراتے ہیں۔ یہ مالیکیول پھر اپنے ساتھ والے دوسرے مالیکیولز سے ٹکراتے ہیں۔ وغیرہ وغیرہ۔ تو انو ایک دوسرے سے ٹکراتے ہیں، توانائی کی منتقلی کرتے ہیں۔ حرارت کی منتقلی جو کسی چیز کو بنانے والے مالیکیولز کے درمیان تصادم کے ذریعے ہوتی ہے اسے ترسیل کے ذریعے حرارت کی منتقلی کہا جاتا ہے۔
ترسیل کے ذریعہ حرارت کی منتقلی کا فارمولا
بائیں طرف کی چیز کا درجہ حرارت زیادہ ہے (T1) جبکہ دائیں طرف کی چیز کا درجہ حرارت کم ہے (T2)۔ درجہ حرارت میں فرق کی وجہ سے (T1 -. ٹی2)، گرمی ایک اعلی درجہ حرارت والی چیز سے کم درجہ حرارت والی چیز کی طرف جاتی ہے (گرمی کے بہاؤ کی سمت دائیں طرف ہے)۔ جس چیز سے گرمی گزرتی ہے اس کا ایک کراس سیکشنل ایریا (A) اور لمبائی (l) ہوتی ہے۔
تجربے کے نتائج کی بنیاد پر، ایک مخصوص وقت کے وقفہ (Q/t) کے دوران منتقل ہونے والی حرارت درجہ حرارت کے فرق (T 1 - T 2 )، کراس سیکشنل ایریا (A)، کسی چیز کی نوعیت (k = تھرمل چالکتا) اور شے کی لمبائی کے الٹا متناسب ہے۔ ترسیل کے ذریعہ حرارت کی منتقلی کی شرح کا فارمولا:
تفصیل: Q/t = حرارت کی منتقلی کی شرح، k = تھرمل چالکتا، A = کراس سیکشنل ایریا، T1 = اعلی درجہ حرارت، T2 = کم درجہ حرارت، l = آبجیکٹ کی لمبائی۔
ترسیل کے ذریعہ حرارت کی منتقلی کا اطلاق
ٹائلیں قالین سے زیادہ ٹھنڈی کیوں محسوس ہوتی ہیں؟ ٹائلوں میں قالین سے زیادہ تھرمل چالکتا ہوتی ہے۔ لہذا، ٹائلیں گرمی کے اچھے کنڈکٹر ہیں، جبکہ قالین گرمی کے خراب کنڈکٹر ہیں. جب ہم قالین پر قدم رکھتے ہیں تو گرمی ہمارے پیروں سے قالین تک بہتی ہے۔ ایسا اس لیے ہوتا ہے کیونکہ ہمارے جسم کا درجہ حرارت قالین کے درجہ حرارت سے زیادہ ہوتا ہے۔ قالین گرمی کے ناقص موصل ہیں، اس لیے ہمارے پیروں سے بہنے والی حرارت قالین کی سطح پر جمع ہو جاتی ہے، جس سے قالین گرم ہو جاتا ہے۔ جب ہم ٹائلوں یا سیرامکس پر قدم رکھتے ہیں تو گرمی ہمارے پیروں سے ٹائلوں یا سیرامکس کی طرف جاتی ہے۔ چونکہ ٹائلیں گرمی کے اچھے موصل ہیں، ٹائلوں کی سطح پر گرمی برقرار نہیں رہتی ہے۔ گرمی آسانی سے بہتی ہے، جس سے ہمارے پاؤں ٹھنڈے محسوس ہوتے ہیں۔ اگر آپ کا گھر ٹھنڈے علاقے میں ہے تو آپ کو اپنے سونے کے کمرے کے فرش کو قالین سے ڈھانپنا چاہیے تاکہ آپ کا جسم گرمی سے محروم نہ ہو۔ اس کے برعکس، اگر آپ کا گھر گرم علاقے میں ہے، تو آپ کو اپنے بیڈروم کے فرش کو قالین سے نہیں ڈھانپنا چاہیے کیونکہ آپ کو ٹھنڈا نہیں بلکہ گرم محسوس ہوگا 😉
بغیر گدے کے فرش پر سونا بیماری کا سبب بن سکتا ہے۔ کیوں؟ اس کی وجہ یہ ہے کہ گرمی کی ایک بڑی مقدار آپ کے جسم سے فرش پر منتقل ہوتی ہے۔ حرارت حرکت میں توانائی ہے۔ جب آپ کا جسم بہت زیادہ گرمی کھو دیتا ہے، تو اس کی توانائی کی سطح کم ہو جاتی ہے۔ اگر آپ کو توانائی کی کمی ہے، تو آپ بیمار ہو سکتے ہیں!
کھڑکیوں اور دروازوں کا کام کیا ہے؟ دروازے اور کھڑکیاں لکڑی کے کیوں ہونے چاہئیں؟ رات کے وقت، گھر کے باہر ہوا کا درجہ حرارت گھر کے اندر کی ہوا کے درجہ حرارت سے کم ہوتا ہے۔ ہوا کے درجہ حرارت میں یہ فرق گرمی کو گھر کے اندر سے باہر منتقل کرنے کا سبب بنتا ہے۔ اس لیے رات کو ہم عموماً دروازے یا کھڑکیاں بند کر دیتے ہیں۔ مجرموں سے بچنے کے مقصد کے علاوہ، کھڑکیوں یا دروازوں کا ایک کام گرمی کو گھر سے نکلنے سے روکنا ہے۔ عام طور پر دروازے یا کھڑکیاں لکڑی سے بنی ہوتی ہیں۔ لکڑی کی تھرمل چالکتا اتنی کم ہے کہ یہ تھرمل انسولیٹر کے طور پر کام کر سکتی ہے۔ کھڑکیوں یا دروازوں کا ایک اور کام ہوا کو روکنا ہے۔ کھڑکی یا دروازے کے اندر پھنسی ہوا ایک اچھے انسولیٹر کے طور پر کام کرتی ہے (گرمی کو باہر نکلنے سے روکتی ہے)۔ ہوا کی تھرمل چالکتا بہت کم ہے۔ کسی چیز کی تھرمل چالکتا جتنی کم ہوگی، اس چیز کے ذریعے ترسیل کے ذریعے حرارت کی منتقلی اتنا ہی مشکل ہے۔
مہذب اور عام انسانوں کے طور پر ہماری حیثیت کو برقرار رکھنے کے علاوہ، لباس جسمانی درجہ حرارت کو مستحکم رکھنے میں بھی کام کرتا ہے۔ ہم جو لباس پہنتے ہیں وہ عام طور پر ہوا کے درجہ حرارت کے مطابق ہوتا ہے۔ جب ہوا کا درجہ حرارت کافی کم ہوتا ہے تو ہم جو لباس پہنتے ہیں وہ موٹا ہوتا ہے۔ کمبل یا موٹے کپڑے (جیکٹ وغیرہ) ہوا کو آسانی سے چلنے سے روکتے ہیں۔ ہوا جلد اور جیکٹ یا کمبل کے درمیان پھنس جاتی ہے۔ کیونکہ ہمارے جسم اور پھنسی ہوئی ہوا کے درمیان درجہ حرارت کا فرق ہے، اس لیے حرارت جسم سے ہوا میں منتقل ہوتی ہے۔ جسم سے اضافی گرمی پھنسے ہوئے ہوا کا درجہ حرارت بڑھانے کا سبب بنتی ہے (ہوا گرم ہو جاتی ہے)۔ اوپر تھرمل چالکتا کی میز کو دیکھیں۔ ہوا کی تھرمل چالکتا قدر بہت چھوٹی ہے۔ اس لیے جسم سے گرمی نہیں نکل سکتی۔ ہمارے جسم کا درجہ حرارت مستحکم رہتا ہے۔ ہوا کافی ٹھنڈی ہونے پر اگر ہم جیکٹ نہیں پہنتے ہیں تو ہمارے جسم سے گرمی نکل جاتی ہے۔ جسم سے جتنی گرمی نکلتی ہے، جسم اتنی ہی زیادہ توانائی کھوتا ہے۔
مسائل کی مثال
1. 2011/2012 قومی امتحان کا سوال A81 نمبر 10
درج ذیل بیان پر توجہ دیں!
(1) دھاتی چالکتا
(2) دھات کے سروں کے درمیان درجہ حرارت کا فرق
(3) دھات کی لمبائی
(4) دھاتی ماس
دھات میں حرارت کے پھیلاؤ کی شرح کا تعین کرنے والے عوامل ہیں...
A. (1)، (2) اور (3)
B. (1) اور (4)
C. (2) اور (4)
D. (3) اور (4)
E. (4) صرف
بحث
ترسیل کے ذریعہ حرارت کی منتقلی کی شرح کے فارمولے کی بنیاد پر، جو عوامل حرارت کی منتقلی کی شرح کا تعین کرتے ہیں وہ ہیں دھات (k) کی چالکتا، دھات کے سروں (T) اور دھات (l) کی لمبائی کے درمیان درجہ حرارت کا فرق۔ دھات کے بڑے پیمانے پر کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔
صحیح جواب ہے A۔
