उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण: अवधारणा, गणना

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 17:47

यहां पाठक को सामान्य जानकारी मिलेगी कि गर्मी हस्तांतरण क्या है, और उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण की घटना, कुछ कानूनों का पालन, प्रक्रिया की विशेषताएं, गर्मी का सूत्र, उपयोग पर भी विस्तार से विचार करेगा। मनुष्य द्वारा गर्मी हस्तांतरण और प्रकृति में इसका प्रवाह।

हीट एक्सचेंज में प्रवेश

दीप्तिमान गर्मी हस्तांतरण के सार को समझने के लिए, आपको पहले इसके सार को समझना होगा और जानना होगा कि यह क्या है?

हीट ट्रांसफर वस्तु या विषय पर काम किए बिना और शरीर द्वारा किए गए काम के बिना आंतरिक प्रकार के ऊर्जा सूचकांक में बदलाव है। इस तरह की प्रक्रिया हमेशा एक विशिष्ट दिशा में आगे बढ़ती है, अर्थात्: उच्च तापमान सूचकांक वाले शरीर से कम तापमान वाले शरीर में गर्मी गुजरती है। निकायों के बीच तापमान के बराबर होने पर, प्रक्रिया बंद हो जाती है, और इसे गर्मी चालन, संवहन और विकिरण की सहायता से किया जाता है।

1. ऊष्मीय चालन एक शरीर के टुकड़े से दूसरे में या शरीर के बीच संपर्क करने पर आंतरिक ऊर्जा को स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है।
2. संवहन गर्मी हस्तांतरण है जिसके परिणामस्वरूपतरल या गैस प्रवाह के साथ ऊर्जा हस्तांतरण।
3. विकिरण प्रकृति में विद्युत चुम्बकीय है, जो किसी पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा के कारण उत्सर्जित होता है जो एक निश्चित तापमान की स्थिति में होता है।

ऊष्मा सूत्र आपको हस्तांतरित ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करने के लिए गणना करने की अनुमति देता है, हालांकि, मापा मूल्य चल रही प्रक्रिया की प्रकृति पर निर्भर हैं:

1. Q=cmΔt=cm(t₂ - t_{1) - हीटिंग और कूलिंग;}
2. Q=mλ - क्रिस्टलीकरण और गलनांक;
3. Q=श्रीमान - भाप संघनन, क्वथनांक और वाष्पीकरण;
4. Q=mq - ईंधन का दहन।

शरीर और तापमान के बीच संबंध

यह समझने के लिए कि रेडिएंट हीट ट्रांसफर क्या है, आपको इंफ्रारेड रेडिएशन के बारे में भौतिकी के बुनियादी नियमों को जानना होगा। यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि कोई भी पिंड जिसका तापमान निरपेक्ष रूप से शून्य से ऊपर होता है, हमेशा तापीय ऊर्जा का विकिरण करता है। यह विद्युत चुम्बकीय प्रकृति की तरंगों के अवरक्त स्पेक्ट्रम में स्थित है।

हालांकि, समान तापमान वाले विभिन्न निकायों में विकिरण ऊर्जा उत्सर्जित करने की अलग-अलग क्षमता होगी। यह विशेषता विभिन्न कारकों पर निर्भर करेगी जैसे: शरीर की संरचना, प्रकृति, आकार और सतह की स्थिति। विद्युत चुम्बकीय विकिरण की प्रकृति दोहरी, कणिका-तरंग को संदर्भित करती है। विद्युत चुम्बकीय प्रकार के क्षेत्र में एक क्वांटम चरित्र होता है, और इसके क्वांटा को फोटॉन द्वारा दर्शाया जाता है। परमाणुओं के साथ बातचीत करते हुए, फोटॉन अवशोषित होते हैं और अपनी ऊर्जा को इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित करते हैं, फोटॉन गायब हो जाता है। ऊर्जा प्रतिपादक थर्मल उतार-चढ़ावअणु में परमाणु बढ़ता है। दूसरे शब्दों में, विकिरणित ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है।

विकिरणित ऊर्जा को मुख्य मात्रा माना जाता है और इसे जूल (J) में मापा गया W चिह्न द्वारा दर्शाया जाता है। विकिरण प्रवाह समय की अवधि में शक्ति के औसत मूल्य को व्यक्त करता है जो दोलनों की अवधि (समय की एक इकाई के दौरान उत्सर्जित ऊर्जा) से बहुत अधिक है। धारा द्वारा उत्सर्जित इकाई को जूल प्रति सेकंड (J / s) में व्यक्त किया जाता है, वाट (W) को आम तौर पर स्वीकृत विकल्प माना जाता है।

उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण का परिचय

अब घटना के बारे में और अधिक। दीप्तिमान गर्मी हस्तांतरण गर्मी का आदान-प्रदान है, इसे एक शरीर से दूसरे शरीर में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया, जिसमें एक अलग तापमान सूचकांक होता है। अवरक्त विकिरण की सहायता से होता है। यह विद्युत चुम्बकीय है और विद्युत चुम्बकीय प्रकृति के तरंग स्पेक्ट्रा के क्षेत्रों में स्थित है। तरंग रेंज 0.77 से 340 माइक्रोन की सीमा में है। 340 से 100 µm तक की रेंज को लॉन्गवेव माना जाता है, 100 - 15 µm मीडियम वेव रेंज से संबंधित हैं, और शॉर्ट वेवलेंथ 15 से 0.77 µm तक हैं।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम का लघु-तरंग वाला भाग दृश्य प्रकाश से सटा होता है, और तरंगों का दीर्घ-तरंग वाला भाग अल्ट्राशॉर्ट रेडियो तरंग में चला जाता है। इन्फ्रारेड विकिरण को सीधा प्रसार द्वारा विशेषता है, यह अपवर्तित, प्रतिबिंबित और ध्रुवीकरण करने में सक्षम है। दृश्य प्रकाश के लिए अपारदर्शी सामग्री की एक श्रृंखला को भेदने में सक्षम।

दूसरे शब्दों में, उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण को स्थानांतरण के रूप में वर्णित किया जा सकता हैविद्युत चुम्बकीय तरंग ऊर्जा के रूप में गर्मी, जबकि प्रक्रिया पारस्परिक विकिरण की प्रक्रिया में सतहों के बीच आगे बढ़ती है।

तीव्रता सूचकांक सतहों की पारस्परिक व्यवस्था, निकायों की उत्सर्जक और अवशोषित क्षमताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। निकायों के बीच दीप्तिमान गर्मी हस्तांतरण संवहन और गर्मी चालन प्रक्रियाओं से भिन्न होता है जिसमें गर्मी को वैक्यूम के माध्यम से भेजा जा सकता है। इस घटना की दूसरों के साथ समानता विभिन्न तापमान सूचकांक वाले निकायों के बीच गर्मी के हस्तांतरण के कारण है।

विकिरण प्रवाह

पिंडों के बीच दीप्तिमान गर्मी हस्तांतरण में निश्चित संख्या में विकिरण प्रवाह होते हैं:

1. आंतरिक विकिरण प्रवाह - ई, जो तापमान सूचकांक टी और शरीर की ऑप्टिकल विशेषताओं पर निर्भर करता है।
2. आपतित विकिरण का प्रवाह।
3. अवशोषित, परावर्तित और संचरित प्रकार के विकिरण प्रवाह। कुल मिलाकर, वे E_{pad के बराबर हैं।}

जिस वातावरण में हीट एक्सचेंज होता है वह विकिरण को अवशोषित कर सकता है और अपना स्वयं का परिचय दे सकता है।

एक निश्चित संख्या में पिंडों के बीच दीप्तिमान ऊष्मा विनिमय को एक प्रभावी विकिरण प्रवाह द्वारा वर्णित किया जाता है:

E_EF=E+E_OTR=E+(1-A)E_FAD.शरीर, किसी भी तापमान पर, संकेतक एल=1, आर=0 और ओ=0 वाले, "बिल्कुल काला" कहलाते हैं। मनुष्य ने "ब्लैक रेडिएशन" की अवधारणा बनाई। यह अपने तापमान संकेतकों के साथ शरीर के संतुलन से मेल खाती है। उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा की गणना विषय या वस्तु के तापमान का उपयोग करके की जाती है, शरीर की प्रकृति इस पर प्रभाव नहीं डालती है।

कानूनों का पालन करनाबोल्ट्ज़मान

लुडविग बोल्ट्ज़मैन, जो 1844-1906 में ऑस्ट्रियाई साम्राज्य के क्षेत्र में रहते थे, ने स्टीफन-बोल्ट्ज़मान कानून बनाया। यह वह था जिसने एक व्यक्ति को हीट एक्सचेंज के सार को बेहतर ढंग से समझने और सूचनाओं के साथ काम करने की अनुमति दी, इसे वर्षों से सुधारते हुए। इसके शब्दों पर विचार करें।

स्टीफन-बोल्ट्जमैन कानून एक अभिन्न कानून है जो बिल्कुल काले शरीर की कुछ विशेषताओं का वर्णन करता है। यह आपको एक ब्लैकबॉडी के तापमान सूचकांक पर विकिरण शक्ति घनत्व की निर्भरता निर्धारित करने की अनुमति देता है।

कानून का पालन करना

दीप्तिमान ऊष्मा अंतरण के नियम स्टीफन-बोल्ट्ज़मान के नियम का पालन करते हैं। गर्मी चालन और संवहन के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण की तीव्रता का स्तर तापमान के समानुपाती होता है। ऊष्मीय फ्लक्स में दीप्तिमान ऊर्जा चौथी शक्ति के तापमान के समानुपाती होती है। यह इस तरह दिखता है:

q=σ ए (टी₁⁴ – टी₂ ^4).

सूत्र में, q ऊष्मा प्रवाह है, A शरीर की विकिरण ऊर्जा का सतह क्षेत्र है, T₁ और T_{2 तापमान उत्सर्जित करने वाले पिंड और पर्यावरण हैं जो इस विकिरण को अवशोषित करते हैं।}

ऊष्मीय विकिरण का उपरोक्त नियम बिल्कुल काले शरीर (ए.एच.टी.) द्वारा निर्मित केवल आदर्श विकिरण का वर्णन करता है। जीवन में व्यावहारिक रूप से ऐसे कोई शरीर नहीं हैं। हालाँकि, सपाट काली सतहें A. Ch. T के पास पहुँचती हैं। प्रकाश पिंडों से विकिरण अपेक्षाकृत कमजोर होता है।

अनेकों की आदर्शता से विचलन को ध्यान में रखते हुए एक उत्सर्जन कारक पेश किया गया हैएसटी की राशि स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मान नियम की व्याख्या करने वाले व्यंजक के सही घटक में। एमिसिटी इंडेक्स एक से कम मान के बराबर है। एक सपाट काली सतह इस गुणांक को 0.98 तक ला सकती है, जबकि धातु का दर्पण 0.05 से अधिक नहीं होगा। इसलिए, काले निकायों के लिए अवशोषण अधिक होता है और स्पेक्युलर निकायों के लिए कम होता है।

ग्रे बॉडी (s.t.) के बारे में

गर्मी हस्तांतरण में, अक्सर भूरे रंग के शरीर के रूप में ऐसे शब्द का उल्लेख होता है। यह वस्तु एक ऐसा पिंड है जिसमें एक से कम विद्युत चुम्बकीय विकिरण का वर्णक्रमीय प्रकार अवशोषण गुणांक होता है, जो तरंग दैर्ध्य (आवृत्ति) पर आधारित नहीं होता है।

उष्णता का उत्सर्जन समान तापमान वाले किसी काले पिंड के विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना के अनुसार समान होता है। ऊर्जा अनुकूलता के निम्न संकेतक द्वारा एक धूसर शरीर एक काले रंग से भिन्न होता है। एसटी के वर्णक्रमीय कालापन स्तर तक। तरंग दैर्ध्य प्रभावित नहीं होता है। दृश्य प्रकाश में, कालिख, कोयला और प्लेटिनम पाउडर (काला) धूसर शरीर के करीब होते हैं।

गर्मी हस्तांतरण ज्ञान के अनुप्रयोग के क्षेत्र

गर्मी का उत्सर्जन हमारे आसपास लगातार हो रहा है। आवासीय और कार्यालय परिसर में, आप अक्सर बिजली के हीटर पा सकते हैं जो गर्मी विकिरण में लगे हुए हैं, और हम इसे एक सर्पिल की लाल चमक के रूप में देखते हैं - ऐसी गर्मी दृश्यमान से संबंधित है, यह किनारे पर "खड़ा" है अवरक्त स्पेक्ट्रम।

कमरे को गर्म करना, वास्तव में, अवरक्त विकिरण के एक अदृश्य घटक में लगा हुआ है। नाइट विजन डिवाइस लागू होता हैगर्मी विकिरण का एक स्रोत और अवरक्त विकिरण के प्रति संवेदनशील रिसीवर, जो आपको अंधेरे में अच्छी तरह से नेविगेट करने की अनुमति देता है।

सूर्य ऊर्जा

सूर्य ऊष्मीय प्रकृति की ऊर्जा का सबसे शक्तिशाली उत्सर्जक है। यह हमारे ग्रह को एक सौ पचास मिलियन किलोमीटर की दूरी से गर्म करता है। सौर विकिरण की तीव्रता, जो कई वर्षों से और पृथ्वी के विभिन्न भागों में स्थित विभिन्न स्टेशनों द्वारा दर्ज की गई है, लगभग 1.37 W/m2 से मेल खाती है।

यह सूर्य की ऊर्जा है जो पृथ्वी ग्रह पर जीवन का स्रोत है। वर्तमान में, कई दिमाग इसका उपयोग करने का सबसे प्रभावी तरीका खोजने की कोशिश में व्यस्त हैं। अब हम सौर पैनलों को जानते हैं जो आवासीय भवनों को गर्म कर सकते हैं और रोजमर्रा की जरूरतों के लिए ऊर्जा प्रदान कर सकते हैं।

समापन में

संक्षेप में, पाठक अब उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण को परिभाषित कर सकता है। जीवन और प्रकृति में इस घटना का वर्णन करें। दीप्तिमान ऊर्जा ऐसी घटना में संचरित ऊर्जा तरंग की मुख्य विशेषता है, और सूचीबद्ध सूत्र बताते हैं कि इसकी गणना कैसे की जाती है। सामान्य स्थिति में, प्रक्रिया स्वयं स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन कानून का पालन करती है और इसकी प्रकृति के आधार पर इसके तीन रूप हो सकते हैं: आपतित विकिरण का प्रवाह, अपने प्रकार का विकिरण और परावर्तित, अवशोषित और संचरित।