द्रवों और गैसों में किस प्रकार का ऊष्मा स्थानांतरण होता है?

गर्मी हस्तांतरण तीन मुख्य तंत्रों द्वारा होता है: चालन, जहां सख्ती से कंपन करने वाले अणु अपनी ऊर्जा को कम ऊर्जा वाले अन्य अणुओं में स्थानांतरित करते हैं; संवहन, जिसमें एक तरल पदार्थ की थोक गति धाराओं और एडी का कारण बनती है जो मिश्रण और थर्मल ऊर्जा के वितरण को बढ़ावा देती है; और विकिरण, जहां एक गर्म शरीर ऊर्जा का उत्सर्जन करता है जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से किसी अन्य प्रणाली पर कार्य कर सकता है। संवहन और चालन तरल पदार्थ और गैसों में गर्मी हस्तांतरण के दो सबसे प्रमुख तरीके हैं।

चालन आमतौर पर ठोस पदार्थों में होता है। इलेक्ट्रिक स्टोव टॉप पानी के बर्तन को उबालने के लिए प्रवाहकीय गर्मी हस्तांतरण का उपयोग करते हैं: थर्मल ऊर्जा को गर्म बर्नर से ठंडे बर्तन में स्थानांतरित किया जाता है, जिससे पानी का तापमान बढ़ जाता है। चालन अणुओं के कंपन के कारण होता है। एक ठोस पदार्थ में, परमाणु, जाली जैसी संरचनाओं में बहुत कसकर व्यवस्थित होते हैं, उन्हें अंतरिक्ष में घूमने की बहुत कम स्वतंत्रता होती है। जैसे ही बर्नर गर्म होता है, धातु में परमाणु अपनी ऊर्जा बढ़ने के साथ-साथ तेज और तेज कंपन करने लगते हैं। जब आप ठंडे पानी के बर्तन को बर्नर पर रखते हैं, तो आप एक तापमान ढाल बना रहे होते हैं - गर्मी के प्रवाह के लिए एक जगह। चूंकि ऊर्जा गर्म चीजों से ठंडी चीजों की ओर प्रवाहित होती है, इसलिए बर्नर के कंपन परमाणु अपनी गर्मी का कुछ हिस्सा उन परमाणुओं में स्थानांतरित करते हैं जो आपके पानी के बर्तन की धातु बनाते हैं। यह बर्तन के परमाणुओं को कंपन करने का कारण बनता है, जिससे उनकी ऊर्जा पानी में स्थानांतरित हो जाती है।

चालन ठोस पदार्थों के लिए अधिक सामान्य है, लेकिन सिद्धांत रूप में यह तरल और गैसों में हो सकता है - और होता है, बस बहुत अच्छी तरह से नहीं। चूंकि तरल पदार्थों के अणुओं में ठोस की तुलना में गति की अधिक स्वतंत्रता होती है, इसलिए इस बात की संभावना कम होती है कि कंपन करने वाले अणु दूसरे से टकराएंगे और पूरे द्रव में ऊर्जा स्थानांतरित करेंगे। वास्तव में, हवा इतनी खराब संवाहक है कि इसका उपयोग घरों को इन्सुलेट करने में मदद के लिए किया जाता है। कुछ ऊर्जा-कुशल खिड़कियों के बीच "वायु स्थान" होते हैं जो घर के अंदर और बाहर की ठंडी हवा के बीच हवा की एक जेब बनाते हैं। चूंकि हवा गर्मी का संचालन बहुत अच्छी तरह से नहीं करती है, इसलिए घर के अंदर अधिक गर्मी रहती है क्योंकि हवा इस थर्मल ऊर्जा के लिए बाहर अपना रास्ता बनाना मुश्किल बना देती है।

तरल पदार्थ और गैसों के माध्यम से गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए संवहन अब तक का सबसे कुशल और सामान्य तरीका है। यह तब होता है जब एक तरल पदार्थ के कुछ क्षेत्र दूसरों की तुलना में गर्म हो जाते हैं, जिससे द्रव में धाराएं होती हैं जो उस गर्मी को अधिक समान रूप से वितरित करने के लिए इसे चारों ओर ले जाती हैं। सर्दियों के समय में एक घर के बारे में सोचो। आपने देखा होगा कि अटारी हमेशा बहुत गर्म होती है जबकि बेसमेंट आमतौर पर ठंडा होता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जब हवा गर्म होती है, तो वह हल्की हो जाती है, जिससे वह छत की ओर ऊपर की ओर बढ़ जाती है। ठंडी हवा बहुत भारी होती है और फर्श पर गिरती है। जैसे-जैसे गर्म हवा छत तक जाती है और ठंडी हवा गिरती है, ये दो प्रकार की हवाएँ टकराती और मिश्रित होती हैं, जिससे गर्म हाथ से गर्मी ठंडी हवा में स्थानांतरित करने के लिए और इस प्रकार पूरे कमरे में गर्मी वितरित करती है।

विकिरण तब होता है जब कोई पिंड विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का उत्सर्जन करने के लिए पर्याप्त गर्म हो जाता है। सूर्य विकिरण ऊष्मा हस्तांतरण का एक उत्कृष्ट उदाहरण है: यह अंतरिक्ष में बहुत दूर है, लेकिन यह इतना गर्म है कि आप इसकी गर्मी महसूस कर सकते हैं। आप इस गर्मी को विकिरण के कारण महसूस करते हैं, और ठंडे दिन में भी सूरज गर्म महसूस करता है। विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा खाली स्थान से यात्रा कर सकती है और दूर से लक्ष्य वस्तु को गर्म करने का कारण बन सकती है। रेडिएटिव हीट ट्रांसफर आमतौर पर तरल पदार्थ और गैसों में नहीं होता है।