जब हम अलग-अलग तापमान के दो निकायों में होने वाली गर्मी हस्तांतरण प्रक्रियाओं का अध्ययन करते हैं, हम गर्मी हस्तांतरण का गुणात्मक अध्ययन कर रहे हैं जो चालन, विकिरण और द्वारा हो सकता है संवहन हालांकि, जब हम इस प्रकार का अध्ययन करते हैं, तो हम एक शरीर से दूसरे शरीर में स्थानांतरित होने वाली गर्मी की मात्रा के मूल्य को निर्धारित करने से संबंधित नहीं होते हैं। फिर हम सीखेंगे कि चालन और विकिरण प्रक्रियाओं में शामिल ऊष्मा की मात्रा की गणना कैसे करें।
ड्राइविंग
दो निकायों के बीच गर्मी का प्रवाह flow
आइए अलग-अलग तापमान वाले दो निकायों पर विचार करें T1 और टी2, टी होने के नाते2> टी1. यदि हम इन दोनों निकायों को एकसमान खंड A और लंबाई L की धातु की छड़ के साथ जोड़ते हैं, तो बड़े शरीर का ऊष्मा चालन होगा। न्यूनतम तापमान शरीर के लिए तापमान, यह निर्धारित करते हुए कि ΔQ गर्मी की मात्रा है जो given की दी गई सीमा में बार से गुजरती है समय टी. ऊष्मा की मात्रा और समय अंतराल के बीच के भागफल को कहते हैं ऊष्मा का बहाव, जिसे ग्रीक अक्षर fi (Φ) द्वारा दर्शाया गया है और गणितीय रूप से इस प्रकार लिखा जा सकता है:
यदि दो निकायों को जोड़ने वाली धातु की पट्टी एक इन्सुलेटर से घिरी हुई है, तो यह सत्यापित किया जाता है कि एक निश्चित समय के बाद यह बार उस स्थिति में पहुंच जाती है जिसे कहा जाता है
स्थिर अवस्था, जो बार पर किसी भी बिंदु पर समान ऊष्मा प्रवाह होने की विशेषता है। इस तथ्य के परिणामस्वरूप, बार एक तापमान तक पहुँच जाता है जो पूरे बार में स्थिर रहता है, और समय के साथ नहीं बदलता है।प्रयोगात्मक रूप से यह सत्यापित करना संभव है कि ऊष्मा का प्रवाह है:
• दो निकायों को जोड़ने वाले बार के खंड के क्षेत्र के सीधे आनुपातिक;
• दो पिंडों के बीच तापमान अंतर के सीधे आनुपातिक;
• पिंडों को जोड़ने वाली छड़ की लंबाई के व्युत्क्रमानुपाती।
इन तीन जाँचों को मिलाने और एक समानुपाती स्थिरांक का परिचय देते हुए, हम निम्नलिखित गणितीय समीकरण लिख सकते हैं:
जहाँ K उस पदार्थ की एक स्थिर विशेषता है जो बार बनाती है और कहलाती है ऊष्मीय चालकता. इस स्थिरांक का मान जितना अधिक होगा, उतनी ही अधिक ऊष्मा का प्रवाह होगा जो बार संचालित करता है।
विकिरण
हम जानते हैं कि चालन और संवहन द्वारा गर्मी हस्तांतरण के लिए एक भौतिक माध्यम की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। विकिरण प्रक्रिया के साथ, विपरीत होता है, अर्थात, इस प्रक्रिया के लिए किसी साधन की आवश्यकता नहीं होती है दो निकायों के बीच गर्मी हस्तांतरण होता है, उदाहरण के लिए, सूर्य और के बीच गर्मी हस्तांतरण heat पृथ्वी।
आम तौर पर, जब एक गिलास एक निश्चित मात्रा में विकिरण ऊर्जा प्राप्त करता है, उदाहरण के लिए, सूर्य से विकिरण, शरीर इस विकिरण में से कुछ को अवशोषित करता है और शेष परावर्तित होता है। हम जानते हैं कि डार्क बॉडी में लाइट बॉडी की तुलना में अधिक रेडिएंट एनर्जी को अवशोषित करने की क्षमता होती है।
एक पिंड पर विचार करें जिसकी बाहरी सतह का क्षेत्रफल A है, और जो उस क्षेत्र से उत्सर्जित हो रहा है शक्ति P का कुल विकिरण, जो कुल मिलाकर समय की प्रति इकाई विकिरित ऊर्जा है सतह। निम्नलिखित गणितीय संबंध को किसी पिंड की चमक या उत्सर्जक शक्ति (R) कहा जाता है:
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आर = पी/ए
और इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स में इसकी इकाई W/m. है2.
हालांकि, 20 वीं शताब्दी के मध्य में, ऑस्ट्रियाई वैज्ञानिक जे। स्टीफन और एल। बोल्ट्जमैन प्रयोगात्मक रूप से इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि किसी पिंड की चमक केल्विन में उसके तापमान की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है, अर्थात R = T4. जहाँ σ को स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मान स्थिरांक कहा जाता है और SI = 5.67 x 10. पर धारण करता है-8डब्ल्यू / एम2क4. यह एक वास्तविक शरीर के लिए सत्यापित किया गया है, अर्थात्, ऐसे पिंड जो सभी विकिरण को पूरी तरह से अवशोषित या प्रतिबिंबित करते हैं। जब शरीर वास्तविक नहीं होता है, तो स्टीफन-बाल्ट्ज़मैन द्वारा वर्णित समीकरण को एक स्थिरांक द्वारा जोड़ा जाता है जिसे उत्सर्जन कहा जाता है, इस प्रकार: आर = еT4. यह है स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मैन का नियम और इसके माध्यम से हम किसी भी पिंड की चमक की गणना तब कर सकते हैं जब हम उसका तापमान और उसकी उत्सर्जन क्षमता जानते हैं।
मार्को ऑरेलियो डा सिल्वा द्वारा
ब्राजील स्कूल टीम
थर्मोलॉजी - भौतिक विज्ञान - ब्राजील स्कूल
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सैंटोस, मार्को ऑरेलियो डा सिल्वा। "गर्मी हस्तांतरण का मात्रात्मक अध्ययन"; ब्राजील स्कूल. में उपलब्ध: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/estudo-quantitativo-transferencia-calor.htm. 27 जून, 2021 को एक्सेस किया गया।
