प्रकृति में गर्मी हस्तांतरण की अनुमति देता हैब्रह्मांड जिस रूप में हम सभी आदी हैं। यह कहना मुश्किल है कि अगर गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया एक पल के लिए भी गायब हो जाए तो दुनिया कैसी दिखेगी। आइए इस बात पर करीब से नज़र डालें कि किस प्रकार का ताप अंतरण मौजूद है और इस शब्द का क्या अर्थ है।
आम तौर पर स्वीकृत परिभाषा के अनुसार, गर्मी हस्तांतरणएक भौतिक प्रक्रिया है जिसमें तापीय ऊर्जा को एक तरह से या दूसरे शरीर के बीच कई डिग्री के ताप के साथ वितरित किया जाता है। जब उनका तापमान बराबर हो जाता है, या दूसरे शब्दों में, जब थर्मोडायनामिक संतुलन पहुँच जाता है, तो प्रक्रिया रुक जाती है।
हम मूल प्रकारों को सूचीबद्ध करते हैंगर्मी हस्तांतरण: संवहन, गर्मी चालन, विकिरण। अन्य सभी संभावित किस्में दो या अधिक मूल तरीकों का एक संयोजन हैं। इस बिंदु को हमेशा ध्यान में रखा जाना चाहिए।
संवहन बचपन से सभी से परिचित है।बहुत लैटिन शब्द "कन्वेक्टियो" का अर्थ है स्थानांतरण। नतीजतन, संवहन के दौरान, पदार्थ के प्रवाह से ही गर्मी को स्थानांतरित किया जाता है। यह गैसों और तरल पदार्थों के लिए विशिष्ट है, हालांकि यह कभी-कभी कुछ थोक सामग्रियों में होता है। एक गर्म गर्मी के दिन की कल्पना करें: गर्म पृथ्वी की सतह के ऊपर एक मामूली धुंध ध्यान देने योग्य है - इस विकृति को वायु धाराओं के आरोही द्वारा समझाया गया है। रात की शुरुआत के साथ, जब सूर्य की किरणों का ताप प्रभाव समाप्त हो जाता है, पृथ्वी और हवा की सतह के तापमान को बराबर करने की प्रक्रिया शुरू होती है: मिट्टी वायुमंडल की निचली परतों में थर्मल ऊर्जा स्थानांतरित करती है (यह एक मिश्रित तंत्र है गर्मी हस्तांतरण), जो ऊपर की ओर बढ़ता है, ठंडे हवा के द्रव्यमान द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यहां एक और उदाहरण है: हम पानी के एक कंटेनर में बॉयलर डालते हैं और इसे प्लग करते हैं। निकट अवलोकन के साथ, पानी की चलती धाराएं ध्यान देने योग्य हैं। गर्म द्रव्यमान गर्मी स्रोत से विस्थापित हो जाते हैं, और ठंडे स्थान अपनी जगह पर आ जाते हैं।
एक कप पर एक दिलचस्प बातचीत से बेहतर क्या हो सकता हैएक ठंडी सर्दियों की शाम को गर्म चाय? इस मामले में, एक पल के लिए विचलित होने के लिए पर्याप्त है और जलने से बचने के लिए अपने हाथ को जल्दी से वापस लेने के लिए, एक धातु के चम्मच के किनारे को पकड़ लें। कारण सरल है - कुछ प्रकार के गर्मी हस्तांतरण बहुत तेज़ी से चम्मच के धातु को कप में पानी के तापमान तक गर्म करते हैं। यह तापीय चालकता के बारे में है। ऐसी बहुत सी परिस्थितियाँ हैं जिनमें आप इस प्रकार के ताप अंतरण को पूरा कर सकते हैं। आइए एक परिभाषा देते हैं: तापीय चालकता शरीर के एक गर्म हिस्से से एक ठंडा हिस्से में थर्मल ऊर्जा का स्थानांतरण होता है, जो कणों के माध्यम से शरीर को बनाता है (इलेक्ट्रॉनों, परमाणुओं, अणुओं)। एक विशेष मामला संपर्क में विभिन्न वस्तुओं के बीच गर्मी का हस्तांतरण है। विभिन्न सामग्रियों में अलग-अलग तापीय चालकता होती है। इसलिए, यदि आप लकड़ी के ब्लॉक के एक छोर को गर्म करते हैं, तो दूसरा ठंडा होगा। लेकिन अगर आप एक धातु की छड़ के साथ इस प्रयोग को करते हैं, तो परिणाम विपरीत होगा। यह अंतर सामग्री की आंतरिक संरचना में अंतर के कारण है।
गर्मी हस्तांतरण के प्रकारों को देखते हुए, लेकिन ऐसा नहीं किया जा सकता हैविकिरण द्वारा गर्मी के हस्तांतरण का उल्लेख करें। ताप स्रोत 1000 माइक्रोन (स्पेक्ट्रम के अवरक्त भाग) तक की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्पन्न करता है। उज्ज्वल प्रवाह की तीव्रता और गर्म शरीर का तापमान प्रत्यक्ष संबंध में हैं। यह समझने के लिए कि विकिरण गर्मी को कैसे स्थानांतरित करता है, यह एक छोटा सा प्रयोग करने के लिए पर्याप्त है - एक आग जलाएं और आप और आग के बीच पारदर्शी ग्लास रखें। बाधा के बावजूद, गर्मी अभी भी स्थानांतरित की जाएगी। या एक बिल्ली को देखो जो धूप में खिड़की पर पड़ी है, सर्दियों में बेसकिंग करती है। यह सरल है - इन उदाहरणों में, थर्मल ऊर्जा विकिरण द्वारा प्रेषित होती है। गर्मी हस्तांतरण की इस पद्धति की विशेषताओं में से एक मध्यवर्ती मीडिया से स्वतंत्रता है। यदि संवहन के दौरान पदार्थ (गैस) द्वारा और गर्मी चालन के दौरान स्थानांतरण होता है - कणों द्वारा, तो विकिरण को "मध्यस्थ" की आवश्यकता नहीं है। तो, सूर्य विकिरण के माध्यम से एक वैक्यूम के माध्यम से अपनी गर्मी को स्थानांतरित करता है।
