ऊष्मागतिकी
चालन छड़
ऊष्मा Q/t = kAΔT/L दर से छड़ से प्रवाहित होती है।
चालन छड़ — इंटरैक्टिव ऊष्मागतिकी सिमुलेशन। ऊष्मा Q/t = kAΔT/L दर से छड़ से प्रवाहित होती है। लाइव SI मापों और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ मुफ्त ब्राउज़र-आधारित वर्चुअल फिजिक्स लैब।
ऊष्मा चालन
ऊष्मा दंड से होकर Q/t = kAΔT/L की दर से बहती है।
फूरियर का चालन नियम कहता है कि तापमान प्रवणता बड़ी होने, अनुप्रस्थ काट बड़ा होने, या पदार्थ की ऊष्मीय चालकता k अधिक होने पर ऊष्मा तेज़ी से बहती है। छड़ की ज्यामिति इस तरह चुनी गई है कि स्थिर-अवस्था ऊष्मा धारा को सिरों के तापमान से आसानी से पढ़ा जा सके।
- Q/t = kAΔT/L
- फूरिये नियम
जाँच संक्षिप्त
प्रयोगशाला खोलने से पहले प्रश्न की योजना बनाएं
यह संक्षिप्त विवरण प्रीरेंडर किए गए पेज जैसा है: मुख्य प्रश्न, प्रतिस्पर्धी पूर्वानुमान, चरों की भूमिकाएँ, लागू नियम, सेटअप तथा विश्लेषण और विस्तार के संकेत इसी क्रम में दिखाई देते हैं।
ड्राइविंग प्रश्न
तांबे की पट्टी गर्म शरीर और ठंडे शरीर को जोड़ती है। यदि आप एक मोटी पट्टी (अधिक cross-sectional क्षेत्र) का उपयोग करते हैं, तो क्या इसमें गर्मी तेजी से या धीमी गति से प्रवाहित होती है?
तौलने की भविष्यवाणी
- एक मोटी पट्टी तेजी से गर्मी का संचालन करती है - अधिक क्षेत्र का मतलब है गर्मी के प्रवाह के लिए एक व्यापक मार्ग।
- एक मोटी पट्टी धीमी गति से ऊष्मा का संचालन करती है।
- बार की मोटाई चालन दर को प्रभावित नहीं करती है।
परिवर्तनशील भूमिकाएँ
आपने क्या सेट किया:
- क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र ए (m²)
आप क्या मापते हैं:
- ऊष्मा-प्रवाह दर Q̇ (W)
जाँच कैसे चलती है
- conduction-bar प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। एक तांबे की पट्टी (k = 401 W/(m·K), लंबाई 0.1 m) 450 K बॉडी को 300 K बॉडी से जोड़ती है।
- कंडक्टर पर heat-flow-rate रीडआउट सक्षम करें।
- प्रत्येक परीक्षण के लिए बार का cross-sectional क्षेत्र सेट करें और heat-flow दर रिकॉर्ड करें।
शासक समीकरण
फूरियर का चालन नियम — Q/t = k·A·ΔT / L
ऊष्मा किसी सामग्री के माध्यम से उसकी चालकता, cross-sectional क्षेत्र, तापमान अंतर और लंबाई द्वारा निर्धारित दर पर प्रवाहित होती है: Q̇ = kAΔT/L. बड़ा क्षेत्र या तापमान अंतर चालन को गति देता है; लंबा रास्ता इसे धीमा कर देता है।
मुद्रण योग्य वर्कशीट छात्रों से क्या काम करने के लिए कहती है
- एक परीक्षण के लिए, k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m का उपयोग करके Q̇ = kAΔT/L की गणना करें। तालिका से तुलना करें.
- फूरियर के नियम का उपयोग करके समझाएं कि बार के cross-sectional क्षेत्र को दोगुना करने से निश्चित तापमान अंतर और लंबाई पर गर्मी प्रवाह की दर दोगुनी क्यों हो जाती है।
जहाँ यह प्रयोगशाला से परे दिखाई देता है
- कम तापीय चालकता वाली सामग्री (जैसे कांच, k ≈ 0.8 W/(m·K)) समान क्षेत्र और लंबाई के लिए तांबे (k = 401 W/(m·K)) की तुलना में कहीं अधिक धीमी गति से गर्मी का संचालन करती है। बताएं कि घर के इन्सुलेशन में low-k सामग्री का उपयोग क्यों किया जाता है।
- यह प्रयोग क्षेत्रफल बदलता है, लेकिन सूत्र में हर में लंबाई L भी है। क्या बार की लंबाई दोगुनी करने से heat-flow दर दोगुनी या आधी हो जाएगी? बताएं कि लंबा रास्ता ऊष्मा प्रवाह का अधिक प्रतिरोध क्यों करता है।
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.1 Thermal energy transfers
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Middle School Physical Science — Controlling heat transfer
- Middle School Physical Science — Energy transfer between materials
- चालन दंड में आपका स्वागत है
- चालक
- चलाएँ दबाएँ
- दंड से ऊष्मा
- निरीक्षक खोलें
- आपने कर दिखाया!
दृश्य बनाने के लिए इंटरैक्टिव सिmuलेशन खोलें, प्ले दबाएं, और लाइव माप और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ अन्वेषण करें।