पानी के अंदर ऊष्मा का स्थानांतरण किसके द्वारा होता है?

Question

Accepted Answer

C: संवहन (Convection)

Explanation & Concepts:
पानी के अंदर ऊष्मा का स्थानांतरण मुख्य रूप से संवहन द्वारा होता है क्योंकि पानी एक तरल माध्यम है जो ऊष्मीय ऊर्जा को वितरित करने के लिए अणुओं की गति को सुगम बनाता है। ठोस पदार्थों (जहाँ चालन प्रभावी होता है) या निर्वात (जहाँ विकिरण ही एकमात्र तंत्र है) के विपरीत, तरल वातावरण उत्प्लावन-संचालित या मजबूर तरल धाराओं द्वारा पहचाने जाते हैं।

Working Principle: पानी के अंदर ऊष्मीय परिदृश्य में, जैसे कि पानी में किसी तत्व को गर्म करना, ऊष्मा ठोस सतह से आसपास के तरल में स्थानांतरित होती है। गर्म सतह से सटे तरल की परत तापमान बढ़ने के कारण कम घनी हो जाती है और ऊपर उठती है (प्राकृतिक संवहन), जबकि ठंडा तरल उसका स्थान लेने के लिए नीचे आता है। यह निरंतर परिसंचरण पानी के पूरे आयतन में प्रभावी ढंग से ऊष्मा का परिवहन करता है।

Key Formulas: $Q = hA(T_s - T_f)$ — न्यूटन का शीतलन नियम जो संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण दर को दर्शाता है; $Nu = \frac{hL}{k}$ — न्युसेल्ट संख्या जो संवहनी से चालकीय ऊष्मा स्थानांतरण के अनुपात को दर्शाती है

Key Points: संवहन तरल पदार्थों और गैसों में ऊष्मा स्थानांतरण का प्राथमिक तरीका है।; ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक 'h' तरल के गुणों और प्रवाह विशेषताओं पर निर्भर करता है।; पानी अपनी उच्च विशिष्ट ऊष्मा क्षमता के कारण संवहन के लिए एक उत्कृष्ट माध्यम है।; तापमान प्रवणता के कारण उत्पन्न घनत्व के अंतर से प्राकृतिक संवहन होता है।

Advantages: ऊष्मीय ऊर्जा का कुशल और तीव्र वितरण; औद्योगिक प्रक्रियाओं में शीतलन और हीटिंग अनुप्रयोगों के लिए प्रभावी

Disadvantages: तरल की बहने की क्षमता पर निर्भर करता है; यदि लेमिनार प्रवाह बना रहता है तो ऊष्मा स्थानांतरण दर तरल की तापीय चालकता द्वारा सीमित हो सकती है

Applications: इमर्शन वॉटर हीटर; परमाणु रिएक्टरों के लिए शीतलन प्रणाली; रासायनिक प्रसंस्करण में हीट एक्सचेंजर्स

Additional Info: चालन ठोस हीटर सामग्री के भीतर महत्वपूर्ण है, लेकिन एक बार जब ऊष्मा इंटरफेस तक पहुँच जाती है, तो संवहन प्रभावी हो जाता है।. पानी के अंदर विकिरण नगण्य है क्योंकि पानी कम दूरी पर अवरक्त विकिरण को बहुत अच्छी तरह से अवशोषित करता है।. विकल्प A गलत है क्योंकि यह मुख्य रूप से ठोस निकायों के भीतर ऊष्मा स्थानांतरण पर लागू होता है।

Answer: C सही है — संवहन पानी जैसे तरल माध्यमों में ऊष्मा स्थानांतरण का प्रभावी तरीका है, जो तरल कणों की गतिशीलता के कारण होता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि तरल पदार्थों में संवहन मुख्य तंत्र है, जबकि ठोस पदार्थों में चालन मुख्य है और निर्वात में विकिरण ही एकमात्र कार्य करने वाला तंत्र है।

Answer

Option A: चालन (Conduction)

Answer

Option B: विकिरण (Radiation)

Answer

Option D: उपरोक्त सभी

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