ऊष्मा चालकता इकाई

ऊष्मा चालकता किसी पदार्थ की ऊष्मा स्थानांतरित करने की क्षमता का एक माप है। इसे उस ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है जो इकाई तापमान प्रवणता के अंतर्गत इकाई समय में पदार्थ के इकाई क्षेत्रफल से प्रवाहित होती है। ऊष्मा चालकता की SI इकाई वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/m-K) है।

उच्च ऊष्मा चालकता वाले पदार्थ, जैसे धातुएँ, ऊष्मा को आसानी से अपने से होकर बहने देते हैं, जबकि निम्न ऊष्मा चालकता वाले पदार्थ, जैसे इन्सुलेटर, ऊष्मा के प्रवाह का विरोध करते हैं। किसी पदार्थ की ऊष्मा चालकता उसकी परमाण्विक संरचना, तापमान और घनत्व पर निर्भर करती है।

सामान्यतः, धातुओं की ऊष्मा चालकता अधिक होती है क्योंकि उनके परमाणु निकट पैक होते हैं और उनमें ढीले बंधित इलेक्ट्रॉन होते हैं जो आसानी से ऊष्मा स्थानांतरित कर सकते हैं। दूसरी ओर, इन्सुलेटरों की ऊष्मा चालकता कम होती है क्योंकि उनके परमाणु ढीले ढाले होते हैं और उनके इलेक्ट्रॉन कसकर बंधित होते हैं जो ऊष्मा आसानी से स्थानांतरित नहीं करते।

किसी पदार्थ की ऊष्मा चालकता ऊष्मा स्थानांतरण प्रणालियों को डिज़ाइन करते समय विचार करने योग्य एक महत्वपूर्ण गुण है। उच्च ऊष्मा चालकता वाले पदार्थों का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहाँ ऊष्मा को तेज़ी से स्थानांतरित करना होता है, जैसे हीट सिंक और पकवान बनाने के बर्तनों में। निम्न ऊष्मा चालकता वाले पदार्थों का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहाँ ऊष्मा को इन्सुलेट करना होता है, जैसे भवन इन्सुलेशन और रेफ्रिजरेटरों में।

ऊष्मा चालकता क्या है?

तापीय चालकता सामग्रियों का एक भौतिक गुण है जो उनकी ऊष्मा स्थानांतरित करने की क्षमता को मापता है। इसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है कि इकाई ताप ग्रेडिएंट के अंतर्गत समय की एक इकाई में सामग्री के एक इकाई क्षेत्रफल से जो ऊष्मा प्रवाहित होती है, उसकी मात्रा। तापीय चालकता की SI इकाई वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/m-K) है।

किसी सामग्री की तापीय चालकता जितनी अधिक होगी, वह ऊष्मा उतनी ही तेजी से स्थानांतरित कर सकती है। धातुओं में सामान्यतः उच्च तापीय चालकता होती है, जबकि अधातुओं में यह कम होती है। उदाहरण के लिए, तांबे की तापीय चालकता 401 W/m-K है, जबकि रबड़ की तापीय चालकता 0.13 W/m-K है।

तापीय चालकता कई अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण गुण है, जैसे:

• ऊष्मा स्थानांतरण: तापीय चालकता का उपयोग किसी सामग्री से होने वाले ऊष्मा स्थानांतरण की दर की गणना के लिए किया जाता है। यह जानकारी हीट एक्सचेंजर, इन्सुलेटर और अन्य तापीय उपकरणों के डिज़ाइन के लिए आवश्यक है।
• तापीय इन्सुलेशन: कम तापीय चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग तापीय इन्सुलेटर के रूप में किया जाता है ताकि ऊष्मा बाहर न जा सके। यह इमारतों, रेफ्रिजरेटरों और अन्य ऐसे अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जहाँ स्थिर तापमान बनाए रखना आवश्यक होता है।
• तापीय ऊर्जा भंडारण: उच्च तापीय चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग तापीय ऊर्जा को संग्रहित करने के लिए किया जाता है। यह सौर तापीय ऊर्जा प्रणालियों और अन्य ऐसे अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जहाँ ऊष्मा को बाद में उपयोग के लिए संग्रहित करना आवश्यक होता है।

यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं कि तापीय चालकता दैनिक जीवन को कैसे प्रभावित करती है:

• खाना बनाना: जब आप खाना बनाते हैं, तो चूल्हे या ओवन से निकलने वाली गर्मी चालन के माध्यम से भोजन तक पहुँचती है। बर्तन की ऊष्मा चालकता यह तय करती है कि खाना कितनी जल्दी पकता है।
• हीटिंग और कूलिंग: निर्माण सामग्रियों की ऊष्मा चालकता यह प्रभावित करती है कि वे इमारत को कितनी अच्छी तरह इन्सुलेट करती हैं। उच्च ऊष्मा चालकता वाली सामग्रियों से बने घरों को सर्दियों में गर्म करना और गर्मियों में ठंडा करना कठिन होता है।
• रेफ्रिजरेशन: फ्रिज की दीवारों की ऊष्मा चालकता यह तय करती है कि वह भोजन को ठंडा रखने में कितना प्रभावी है। कम ऊष्मा चालकता वाली दीवारों वाले रेफ्रिजरेटर भोजन को ठंडा रखने में अधिक कुशल होते हैं।

ऊष्मा चालकता सामग्रियों का एक मौलिक गुण है जो कई अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऊष्मा चालकता को समझकर हम ऐसी सामग्रियाँ और प्रणालियाँ डिज़ाइन कर सकते हैं जो गर्मी को कुशलता से स्थानांतरित या संग्रहित करें।

ऊष्मा चालकता सूत्र

ऊष्मा चालकता सूत्र यह गणना करता है कि कोई सामग्री गर्मी को किस दर से स्थानांतरित करती है। इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:

k = Q / (A * dT / dx)

जहाँ:

• k ऊष्मा चालकता है, वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/m-K) में
• Q गर्मी प्रवाह दर है, वाट (W) में
• A सामग्री का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल है, वर्ग मीटर (m²) में
• dT / dx तापमान ग्रेडिएंट है, केल्विन प्रति मीटर (K/m) में

किसी सामग्री की ऊष्मा चालकता उसकी गर्मी चालन क्षमता का माप है। जितनी अधिक ऊष्मा चालकता होगी, गर्मी उतनी ही तेज़ी से सामग्री से गुज़रेगी।

उदाहरण के लिए, तांबे की तापीय चालकता 401 W/m-K है, जबकि रबड़ की तापीय चालकता केवल 0.14 W/m-K है। इसका अर्थ है कि तांबे से ऊष्मा रबड़ की तुलना में कहीं तेज़ी से प्रवाहित होगी।

किसी पदार्थ की तापीय चालकता कई कारकों से प्रभावित हो सकती है, जिनमें शामिल हैं:

• तापमान: अधिकांश पदार्थों की तापीय चालकता तापमान बढ़ने के साथ बढ़ती है।
• घनत्व: पदार्थ की तापीय चालकता घनत्व बढ़ने पर घटती है।
• अशुद्धियाँ: पदार्थ में अशुद्धियों की उपस्थिति तापीय चालकता को घटा सकती है।

तापीय चालकता का सूत्र किसी भी आकार या आकार वाले पदार्थ से होने वाली ऊष्मा प्रवाह दर की गणना करने के लिए प्रयोग किया जा सकता है। यह इंजीनियरों और वैज्ञानिकों के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है जिन्हें ऐसी प्रणालियाँ डिज़ाइन करनी होती हैं जो ऊष्मा को कुशलता से स्थानांतरित करें।

यहाँ कुछ उदाहरण दिए गए हैं कि तापीय चालकता के सूत्र का उपयोग कैसे किया जा सकता है:

• किसी घर की दीवार से होने वाली ऊष्मा प्रवाह दर की गणना करने के लिए।
• कंप्यूटर प्रोसेसर के लिए हीट सिंक डिज़ाइन करने के लिए।
• हीट एक्सचेंजर के लिए सामग्री चुनने के लिए।

तापीय चालकता का सूत्र एक शक्तिशाली उपकरण है जिसका उपयोग ऊष्मा के प्रवाह को समझने और नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है।

तापीय चालकता की इकाई

तापीय चालकता की इकाई

तापीय चालकता की इकाई वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/m-K) है। यह उस ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को दर्शाती है जो 1 मीटर मोटाई और 1 वर्ग मीटर क्षेत्रफल वाले पदार्थ से तब प्रवाहित होती है जब उसकी दो सतहों के बीच तापमान अंतर 1 केल्विन हो।

उदाहरण:

• कॉपर की तापीय चालकता 401 W/m-K है, जिसका अर्थ है कि हर वर्ग मीटर कॉपर जो 1 मीटर मोटा है, उसमें जब दो सतहों के बीच तापमान अंतर 1 केल्विन होता है तो 401 वाट की ऊष्मा प्रवाहित होती है।
• काँच की तापीय चालकता 1.0 W/m-K है, जिसका अर्थ है कि हर वर्ग मीटर काँच जो 1 मीटर मोटा है, उसमें केवल 1 वाट की ऊष्मा प्रवाहित होती है जब दो सतहों के बीच तापमान अंतर 1 केल्विन होता है।
• वायु की तापीय चालकता 0.024 W/m-K है, जिसका अर्थ है कि हर वर्ग मीटर वायु जो 1 मीटर मोटी है, उसमें केवल 0.024 वाट की ऊष्मा प्रवाहित होती है जब दो सतहों के बीच तापमान अंतर 1 केल्विन होता है।

अनुप्रयोग:

किसी पदार्थ की तापीय चालकता एक महत्वपूर्ण गुण है जिसे इमारतों के डिज़ाइन और निर्माण में ध्यान में रखा जाता है, क्योंकि यह भवन आवरण के माध्यम से ऊष्मा हस्तांतरण की दर को प्रभावित करता है। उच्च तापीय चालकता वाले पदार्थ, जैसे कॉपर और एल्युमिनियम, अक्सर हीट सिंक और अन्य ऐसे अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जहाँ ऊष्मा को किसी स्रोत से दूर स्थानांतरित करना महत्वपूर्ण होता है। निम्न तापीय चालकता वाले पदार्थ, जैसे काँच और वायु, अक्सर इन्सुलेशन के लिए उपयोग किए जाते हैं ताकि इमारत से ऊष्मा बाहर न जा सके।

निष्कर्ष:

ऊष्मा चालकता की इकाई वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/m-K) होती है और यह उस ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को दर्शाती है जो 1 मीटर मोटाई और 1 वर्ग मीटर क्षेत्रफल वाली सामग्री से तब गुजरती है जब दो सतहों के बीच तापमान अंतर 1 केल्विन हो। किसी सामग्री की ऊष्मा चालकता भवनों के डिज़ाइन और निर्माण के समय विचार करने वाला एक महत्वपूर्ण गुण है, क्योंकि यह भवन आवरण के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरण की दर को प्रभावित करता है।

धातुओं की ऊष्मा चालकता

ऊष्मा चालकता किसी सामग्री की ऊष्मा स्थानांतरित करने की क्षमता का माप है। इसे इकाई तापमान प्रवणता के अंतर्गत इकाई समय में सामग्री के इकाई क्षेत्रफल से गुजरने वाली ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। ऊष्मा चालकता की SI इकाई वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/m-K) है।

धातुएँ आमतौर पर अच्छी ऊष्मा चालक होती हैं, अर्थात वे ऊष्मा को तेजी से स्थानांतरित कर सकती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उच्च घनत्व होती है, जो आसानी से गति कर सकते हैं और ऊष्मा को वहन कर सकते हैं। किसी धातु की ऊष्मा चलकता तापमान बढ़ने के साथ बढ़ती है।

कुछ सामान्य धातुओं की कक्ष तापमान पर ऊष्मा चालकता इस प्रकार है:

• तांबा: 401 W/m-K
• एल्युमिनियम: 237 W/m-K
• लोहा: 80.4 W/m-K
• इस्पात: 50.2 W/m-K
• सीसा: 35.3 W/m-K

धातुओं की उच्च ऊष्मा चालकता उन्हें विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोगी बनाती है, जैसे:

• पाक बर्तन: धातुओं का उपयोग पाक बर्तन बनाने में किया जाता है क्योंकि वे ताप को तेजी से और समान रूप से स्थानांतरित कर सकती हैं।
• हीट सिंक: धातुओं का उपयोग हीट सिंक बनाने में किया जाता है, जो उपकरण होते हैं जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों से ताप को फैलाने में मदद करते हैं।
• ताप इन्सुलेशन: धातुओं का उपयोग ताप इन्सुलेशन बनाने में किया जाता है, जो एक सामग्री है जो ताप को बाहर निकलने से रोकने में मदद करती है।

किसी धातु की ताप चालकता कई कारकों से प्रभावित हो सकती है, जिनमें शामिल हैं:

• तापमान: धातु की ताप चालकता तापमान बढ़ने के साथ बढ़ती है।
• अशुद्धियाँ: अशुद्धियों की उपस्थिति धातु की ताप चालकता को घटा सकती है।
• मिश्र धातु निर्माण: दो या अधिक धातुओं को मिलाकर मिश्र धातु बनाने से एक नई धातु बनती है जिसकी ताप चालकता मूल धातुओं से भिन्न होती है।

किसी धातु की ताप चालकता एक महत्वपूर्ण गुण है जिस पर विचार किया जाता है जब किसी विशेष अनुप्रयोग के लिए सामग्री चुनी जाती है। विभिन्न धातुओं की ताप चालकता को समझकर, अभियंता ऐसी प्रणालियाँ डिज़ाइन कर सकते हैं जो ताप को कुशलता से स्थानांतरित करें या इन्सुलेट करें।

ताप क्या है? हमें इसे क्यों अनुभव होता है? यह कैसे यात्रा करता है?

ताप क्या है?

ताप ऊर्जा का एक रूप है जो गर्म वस्तु से ठंडी वस्तु की ओर प्रवाहित होता है। यह वह ऊर्जा है जो विभिन्न तापमानों की वस्तुओं के बीच स्थानांतरित होती है। ताप तीन तरीकों से स्थानांतरित किया जा सकता है: चालन, संवहन और विकिरण।

चालन ऊष्मा का स्थानांतरण दो वस्तुओं के बीच सीधे संपर्क के माध्यम से होता है। उदाहरण के लिए, जब आप गर्म चूल्हे को छूते हैं, तो चूल्हे से ऊष्मा आपके हाथ में चालन के माध्यम से स्थानांतरित होती है।

संवहन ऊष्मा का स्थानांतरण किसी द्रव की गति के माध्यम से होता है। उदाहरण के लिए, जब आप पानी उबालते हैं, तो बर्तन के तले से ऊष्मा पानी में संवहन के माध्यम से स्थानांतरित होती है। गर्म हुआ पानी बर्तन के ऊपर उठता है और नीचे से ठंडे पानी द्वारा बदल दिया जाता है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक सारा पानी गर्म न हो जाए।

विकिरण ऊष्मा का स्थानांतरण विद्युत-चुंबकीय तरंगों के माध्यम से होता है। उदाहरण के लिए, सूरज से ऊष्मा पृथ्वी तक विकिरण के माध्यम से स्थानांतरित होती है। सूरज की किरणें अंतरिक्ष से होकर पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित होती हैं। यह ऊर्जा फिर ऊष्मा में बदल जाती है।

हम ऊष्मा क्यों अनुभव करते हैं?

हम ऊष्मा का अनुभव करते हैं जब हमारे शरीर पर्यावरण से ऊष्मा अवशोषित करते हैं। यह चालन, संवहन या विकिरण के माध्यम से हो सकता है। जब हमारे शरीर ऊष्मा अवशोषित करते हैं, तो हमारा तापमान बढ़ जाता है। इससे हमें गर्म या तपिश महसूस हो सकती है।

ऊष्मा यात्रा कैसे करती है?

ऊष्मा ठोस, द्रव और गैसों से होकर यात्रा कर सकती है। ऊष्मा के यात्रा करने की दर उस पदार्थ की ऊष्मीय चालकता पर निर्भर करती है। ऊष्मीय चालकता यह माप है कि कोई पदार्थ ऊष्मा को कितनी अच्छी तरह से चालित करता है। उच्च ऊष्मीय चालकता वाले पदार्थ, जैसे धातुएं, ऊष्मा को तेजी से चालित करते हैं। निम्न ऊष्मीय चालकता वाले पदार्थ, जैसे लकड़ी, ऊष्मा को धीरे चालित करते हैं।

गर्मी अंतरिक्ष से भी यात्रा कर सकती है। इसी तरह सूरज की गर्मी पृथ्वी तक पहुँचती है। सूरज की किरणें अंतरिक्ष से होकर यात्रा करती हैं और पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित हो जाती हैं। यह ऊर्जा फिर गर्मी में परिवर्तित हो जाती है।

गर्मी के स्थानांतरण के उदाहरण

यहाँ गर्मी के स्थानांतरण के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

• जब आप गर्म चूल्हे को छूते हैं, तो चूल्हे से गर्मी आपके हाथ में चालन के माध्यम से स्थानांतरित होती है।
• जब आप पानी उबालते हैं, तो बर्तन के तले से गर्मी पानी में संवहन के माध्यम से स्थानांतरित होती है।
• जब आप धूप में बैठते हैं, तो सूरज से गर्मी आपके शरीर में विकिरण के माध्यम से स्थानांतरित होती है।
• जब आप स्वेटर पहनते हैं, तो आपके शरीर से गर्मी स्वेटर में चालन के माध्यम से स्थानांतरित होती है।
• जब आप खिड़की खोलते हैं, तो आपके घर के अंदर से गर्मी बाहर की हवा में संवहन के माध्यम से स्थानांतरित होती है।

गर्मी का स्थानांतरण हमारे दैनिक जीवन में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। यह मौसम, जलवायु और हमारे भोजन को पकाने के तरीके के लिए उत्तरदायी है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न – FAQs

गर्मी ऊर्जा क्या है?

गर्मी ऊर्जा तापमान में अंतर के कारण वस्तुओं के बीच स्थानांतरित होने वाली ऊर्जा है। यह ऊष्मीय ऊर्जा का एक रूप है, जो परमाणुओं और अणुओं की यादृच्छिक गति से जुड़ी ऊर्जा है। गर्मी ऊर्जा तीन तरीकों से स्थानांतरित हो सकती है: चालन, संवहन और विकिरण।

चालन दो वस्तुओं के बीच सीधे संपर्क के माध्यम से गर्मी ऊर्जा का स्थानांतरण है। उदाहरण के लिए, जब आप गर्म चूल्हे को छूते हैं, तो चूल्हे से गर्मी ऊर्जा आपके हाथ में चालन के माध्यम से स्थानांतरित होती है।

संवहन ऊष्मा ऊर्जा का स्थानांतरण है जो किसी द्रव की गति के माध्यम से होता है। उदाहरण के लिए, जब आप पानी उबालते हैं, तो बर्तन के तले से ऊष्मा ऊर्जा संवहन के माध्यम से पानी में स्थानांतरित होती है। गरम हुआ पानी बर्तन के ऊपर उठता है और उसकी जगह नीचे से ठंडा पानी आ जाता है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक सारा पानी गरम न हो जाए।

विकिरण ऊष्मा ऊर्जा का स्थानांतरण है जो विद्युत चुंबकीय तरंगों के माध्यम से होता है। उदाहरण के लिए, सूरज से ऊष्मा ऊर्जा पृथ्वी तक विकिरण के माध्यम से पहुँचती है। सूर्य की किरणें अंतरिक्ष से होकर पृथ्वी की सतह पर पहुँचती हैं और उसे अवशोषित कर ली जाती हैं। यह ऊर्जा फिर ऊष्मा ऊर्जा में बदल जाती है।

ऊष्मा ऊर्जा कई चीज़ों के लिए महत्वपूर्ण है, जिनमें शामिल हैं:

• भोजन पकाना
• घरों और व्यवसायों को गरम करना
• बिजली उत्पन्न करना
• कारों और अन्य वाहनों को चलाना

ऊष्मा ऊर्जा का उपयोग कार्य करने के लिए भी किया जा सकता है, जैसे कोई वजन उठाना या कार चलाना।

ऊष्मा ऊर्जा के उदाहरण:

• सूरज
• आग
• चूल्हा
• रेडिएटर
• हीट पंप
• भू-तापीय हीट पंप

ऊष्मा ऊर्जा एक मूल्यवान संसाधन है जिसका उपयोग कई विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। यह समझना महत्वपूर्ण है कि ऊष्मा ऊर्जा कैसे काम करती है ताकि हम इसे दक्षता और प्रभावी ढंग से उपयोग कर सकें।

चालकता का क्या अर्थ है?

चालकता किसी पदार्थ की बिजली चलाने की क्षमता का माप है। इसे उस विद्युत धारा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है जो किसी पदार्थ से तब प्रवाहित होती है जब उसके सिरों पर वोल्टेज लगाया जाता है। चालकता की SI इकाई सीमेंस प्रति मीटर (S/m) है।

किसी पदार्थ की चालकता कई कारकों पर निर्भर करती है, जिनमें शामिल हैं:

• पदार्थ की परमाण्विक संरचना: जिन पदार्थों में इलेक्ट्रॉन ढीले-ढाले बंधे होते हैं, जैसे धातुएं, वे विद्युत के अच्छे चालक होते हैं। जिन पदार्थों में इलेक्ट्रॉन कसकर बंधे होते हैं, जैसे इन्सुलेटर, वे विद्युत के खराब चालक होते हैं।
• पदार्थ का तापमान: अधिकांश पदार्थों की चालकता तापमान के साथ बढ़ती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि उच्च तापमान पर पदार्थ के परमाणु अधिक कंपन करते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों के लिए पदार्थ से होकर गुज़रना आसान हो जाता है।
• अशुद्धियों की उपस्थिति: अशुद्धियाँ किसी पदार्थ की चालकता को बढ़ा भी सकती हैं या घटा भी सकती हैं। उदाहरण के लिए, अर्धचालक में अशुद्धियाँ डालने से उसकी चालकता बढ़ जाती है, जबकि किसी इन्सुलेटर में अशुद्धियाँ डालने से उसकी चालकता घट जाती है।

चालकता के उदाहरण:

• धातुएं: धातुएं विद्युत के अच्छे चालक होती हैं। उदाहरण के लिए, तांबे की चालकता 5.96 x 10^7 S/m है, जिसका अर्थ है कि यह बड़ी मात्रा में विद्युत धारा चला सकता है।
• इन्सुलेटर: इन्सुलेटर विद्युत के खराब चालक होते हैं। उदाहरण के लिए, रबड़ की चालकता 1 x 10^-15 S/m है, जिसका अर्थ है कि यह बहुत कम विद्युत धारा चला सकता है।
• अर्धचालक: अर्धचालक ऐसे पदार्थ होते हैं जिनकी चालकता धातुओं और इन्सुलेटरों के बीच होती है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन की चालकता 1 x 10^-4 S/m है, जिसका अर्थ है कि यह मध्यम मात्रा में विद्युत धारा चला सकता है।

चालकता सामग्रियों का एक महत्वपूर्ण गुण है क्योंकि यह निर्धारित करता है कि वे बिजली कितनी अच्छी तरह से संचारित कर सकती हैं। उच्च चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग बिजली के तारों में किया जाता है, जबकि कम चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग बिजली के इन्सुलेटरों में किया जाता है।

तापीय चालकता का क्या अर्थ है?

तापीय चालकता किसी सामग्री की ऊष्मा स्थानांतरित करने की क्षमता का एक माप है। इसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है कि इकाई तापमान प्रवणता के अंतर्गत समय की एक इकाई में सामग्री के एक इकाई क्षेत्र से जितनी ऊष्मा प्रवाहित होती है। तापीय चालकता की SI इकाई वॉट प्रति मीटर-केल्विन (W/m-K) है।

किसी सामग्री की तापीय चालकता जितनी अधिक होती है, वह ऊष्मा उतनी ही तेजी से स्थानांतरित कर सकती है। धातुओं की तापीय चालकता आमतौर पर अधिक होती है, जबकि अधातुओं की तापीय चालकता आमतौर पर कम होती है। उदाहरण के लिए, तांबे की तापीय चालकता 401 W/m-K है, जबकि रबड़ की तापीय चालकता 0.14 W/m-K है।

तापीय चालकता ऊष्मा स्थानांतरण प्रणालियों को डिज़ाइन करते समय विचार किए जाने वाला एक महत्वपूर्ण गुण है। उदाहरण के लिए, यदि आप किसी कंप्यूटर प्रोसेसर को ठंडा करने के लिए एक हीट सिंक डिज़ाइन करना चाहते हैं, तो आप तांबे या एल्युमिनियम जैसी उच्च तापीय चालकता वाली सामग्री का उपयोग करेंगे।

यहाँ तापीय चालकता के कुछ अतिरिक्त उदाहरण दिए गए हैं:

• हीरा: 2,300 W/m-K
• चांदी: 429 W/m-K
• सोना: 318 W/m-K
• एल्युमिनियम: 237 W/m-K
• इस्पात: 50 W/m-K
• काँच: 1.0 W/m-K
• लकड़ी: 0.15 W/m-K
• रबड़: 0.14 W/m-K

किसी सामग्री की ऊष्मा चालकता कई कारकों से प्रभावित हो सकती है, जिनमें तापमान, दाब और अशुद्धियाँ शामिल हैं। उदाहरण के लिए, धातुओं की ऊष्मा चालकता आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ घटती है, जबकि अधातुओं की ऊष्मा चालकता आमतौर पर तापमान बढ़ने के साथ बढ़ती है।

ऊष्मा चालकता सामग्रियों का एक मौलिक गुण है जो ऊष्मा स्थानांतरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। विभिन्न सामग्रियों की ऊष्मा चालकता को समझकर हम ऊष्मा को कुशलता से स्थानांतरित करने या ऊष्मा हानि से इन्सुलेट करने के लिए तंत्रों को डिज़ाइन कर सकते हैं।

ऊष्मा चालकता की SI इकाई क्या है?

ऊष्मा चालकता की SI इकाई वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/m·K) है। यह किसी सामग्री की अपनी संरचना के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरित करने की क्षमता को दर्शाती है। जितनी अधिक ऊष्मा चालकता होगी, उतनी ही तेजी से ऊष्मा सामग्री से प्रवाहित हो सकेगी।

यहाँ ऊष्मा चालकता की SI इकाई का विभाजन दिया गया है:

वाट (W): यह इकाई ऊष्मा प्रवाह या शक्ति की दर को दर्शाती है। एक वाट बराबर होता है प्रति सेकंड स्थानांतरित एक जौल ऊर्जा का।

मीटर (m): यह इकाई उस लंबाई या दूरी को दर्शाती है जिस पर ऊष्मा स्थानांतरित होती है।

केल्विन (K): यह इकाई दो बिंदुओं के बीच तापमान अंतर को दर्शाती है। एक केल्विन एक डिग्री सेल्सियस के बराबर होता है, लेकिन केल्विन पैमाना निरपेक्ष शून्य (-273.15 डिग्री सेल्सियस) से शुरू होता है, जो न्यूनतम संभव तापमान है।

इन इकाइयों को मिलाने पर हमें वॉट प्रति मीटर-केल्विन (W/m·K) मिलता है, जो यह दर्शाता है कि जब किसी सामग्री की मोटाई एक मीटर (m) हो और उसकी दो सतहों के बीच एक केल्विन (K) का तापमान अंतर हो, तो उसमें कितनी ऊष्मा (वॉट में) प्रवाहित होती है।

ऊष्मा चालकता के उदाहरण:

1. कॉपर: कॉपर की ऊष्मा चालकता लगभग 401 W/m·K है। इसका अर्थ है कि कॉपर ऊष्मा का उत्कृष्ट चालक है और ऊष्मा को तेजी से स्थानांतरित कर सकता है। इसका प्रयोग प्रायः पाकगृह के बर्तनों, हीट सिंक और विद्युत तारों में किया जाता है।

2. एल्युमिनियम: एल्युमिनियम की ऊष्मा चालकता लगभग 237 W/m·K है। यह भी ऊष्मा का अच्छा चालक है और इसका उपयोग पकवान बर्तनों, हीट एक्सचेंजर और ऑटोमोटिव पुर्जों सहित विभिन्न अनुप्रयोगों में होता है।

3. स्टील: स्टील की ऊष्मा चालकता लगभग 50 W/m·K है। यद्यपि यह कॉपर या एल्युमिनियम जितना अच्छा चालक नहीं है, फिर भी स्टील अपनी मजबूती और टिकाऊपन के कारण निर्माण, मशीनरी और ऑटोमोटिव पुर्जों में प्रचलित है।

4. लकड़ी: लकड़ी की ऊष्मा चालकता कम होती है, सामान्यतः 0.1 से 0.2 W/m·K के बीच। इससे लकड़ी एक अच्छा इन्सुलेटर बनता है क्योंकि यह ऊष्मा के प्रवाह का विरोध करता है। लकड़ी का प्रयोग भवन निर्माण में फ्रेमिंग, फर्श और फर्नीचर के लिए सामान्य रूप से होता है।

5. हवा: हवा की ऊष्मा चालकता बहुत कम, लगभग 0.024 W/m·K है। यही कारण है कि हवा को प्रायः भवनों और अन्य संरचनाओं में इन्सुलेटर के रूप में प्रयोग किया जाता है।

SI इकाई ऊष्मा चालकता और विभिन्न सामग्रियों की ऊष्मा चालकता मानों को समझना इंजीनियरिंग, निर्माण और सामग्री विज्ञान सहित विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण है। यह इंजीनियरों और डिज़ाइनरों को उनकी ऊष्मा स्थानांतरण आवश्यकताओं के आधार पर विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सामग्रियों का चयन करने की अनुमति देता है।

20° पर शुद्ध एल्युमिनियम की ऊष्मा चालकता क्या है?

किसी सामग्री की ऊष्मा चालकता उसकी ऊष्मा स्थानांतरित करने की क्षमता का माप है। इसे ऊष्मा की उस मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है जो सामग्री के इकाई क्षेत्र से इकाई समय में प्रवाहित होती है जब सामग्री के पार इकाई तापमान अंतर होता है। ऊष्मा चालकता की SI इकाई वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/m-K) है।

20°C पर शुद्ध एल्युमिनियम की ऊष्मा चालकता 237 W/m-K है। इसका अर्थ है कि यदि शुद्ध एल्युमिनियम का एक टुकड़ा 1 मीटर मोटा है और एल्युमिनियम के दोनों ओर 1 डिग्री सेल्सियस का तापमान अंतर है, तो एल्युमिनियम से प्रति सेकंड 237 वाट ऊष्मा प्रवाहित होगी।

किसी सामग्री की ऊष्मा चालकता कई कारकों पर निर्भर करती है, जिनमें सामग्री की संरचना, तापमान और घनत्व शामिल हैं। सामान्यतः, धातुओं की ऊष्मा चालकता गैर-धातुओं की तुलना में अधिक होती है, और किसी सामग्री की ऊष्मा चालकता तापमान के साथ बढ़ती है।

शुद्ध एल्युमिनियम की ऊष्मा चालकता अपेक्षाकृत अधिक है, जो इसे ऊष्मा का एक अच्छा चालक बनाता है। यह गुण कई अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, जैसे कि पकवान बर्तन, हीट सिंक और विद्युत तार।

यहाँ 20°C पर विभिन्न सामग्रियों की तापीय चालकता के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

• शुद्ध एल्युमिनियम: 237 W/m-K
• तांबा: 401 W/m-K
• इस्पात: 50 W/m-K
• काँच: 1.0 W/m-K
• लकड़ी: 0.15 W/m-K

जैसा कि आप देख सकते हैं, शुद्ध एल्युमिनियम की तापीय चालकता काँच या लकड़ी की तुलना में बहुत अधिक है। इसका अर्थ है कि एल्युमिनियम इन अन्य सामग्रियों की तुलना में ऊष्मा का बहुत बेहतर चालक है।