ऊष्मा किस विधि द्वारा उच्च तापमान वाली वस्तु से निम्न तापमान वाली वस्तु में स्थानांतरित होती है?

Question

Accepted Answer

D: उपरोक्त सभी

Explanation & Concepts:
ऊष्मा स्थानांतरण तापमान प्रवणता (temperature gradient) के कारण उच्च तापमान वाली वस्तु से निम्न तापमान वाली वस्तु में ऊर्जा के संचलन की प्रक्रिया है। तीनों तंत्र—चालन, संवहन और विकिरण—माध्यम के भौतिक गुणों के आधार पर इस ऊर्जा विनिमय को प्रभावी ढंग से सुगम बनाते हैं।

Working Principle: 1. चालन: ठोस पदार्थों में परमाणु टक्करों के माध्यम से गतिज ऊर्जा का स्थानांतरण। 2. संवहन: तरल पदार्थों (द्रव या गैस) के वास्तविक गति के माध्यम से ऊर्जा का स्थानांतरण। 3. विकिरण: विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से ऊर्जा का स्थानांतरण, जिसके लिए किसी भौतिक माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है।

Key Formulas: $Q = -kA \frac{dT}{dx}$ — फोरियर का चालन नियम; $Q = hA(T_s - T_\infty)$ — न्यूटन का शीतलन नियम (संवहन); $Q = \sigma \epsilon A T^4$ — स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन नियम (विकिरण)

Key Points: चालन मुख्य रूप से ठोस पदार्थों में कणों की परस्पर क्रिया के कारण होता है।; संवहन के लिए द्रव की गति आवश्यक है और यह औद्योगिक हीटिंग तत्वों में सामान्य है।; विकिरण एकमात्र ऐसी विधि है जो पूर्ण निर्वात में हो सकती है।; ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम यह अनिवार्य बनाता है कि ऊष्मा स्वतः ही केवल गर्म से ठंडे क्षेत्रों की ओर प्रवाहित होती है।

Advantages: संपर्क-आधारित हीटिंग के लिए चालन अत्यधिक कुशल है।; द्रवों/गैसों में तीव्र ऊष्मा वितरण के लिए संवहन आवश्यक है।; विकिरण बिना भौतिक संपर्क के दूरस्थ हीटिंग की अनुमति देता है।

Disadvantages: चालन के लिए भौतिक अंतराफलक (interface) की निकटता आवश्यक है।; संवहन द्रव के गुणों पर निर्भर है।; विकिरण दक्षता सतह की उत्सर्जन क्षमता (emissivity) और ज्यामिति पर निर्भर करती है।

Applications: औद्योगिक भट्टियाँ; हीट एक्सचेंजर्स; इमर्शन हीटर; इलेक्ट्रिक प्रतिरोध वेल्डिंग

Additional Info: स्थिरांक $\sigma$ स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक है, जिसका मान लगभग $5.67 	imes 10^{-8} W/m^2K^4$ है।. 'उपरोक्त सभी' विकल्प सही है क्योंकि ये ऊष्मा स्थानांतरण के तीन मूलभूत तरीके हैं।

Answer: D सही है — चालन, संवहन और विकिरण ऊष्मा स्थानांतरण के तीन प्राथमिक भौतिक तरीके हैं जो स्वाभाविक रूप से उच्च से निम्न तापमान वाले क्षेत्रों में ऊर्जा का परिवहन करते हैं।

Exam Tip: याद रखें कि यद्यपि ऊष्मा स्वतः उच्च से निम्न तापमान की ओर प्रवाहित होती है, लेकिन ऊष्मा को ठंडे से गर्म स्थान पर ले जाने के लिए बाहरी कार्य (जैसे हीट पंप) की आवश्यकता होती है।

Answer

Option A: चालन (Conduction)

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Option B: विकिरण (Radiation)

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Option C: संवहन (Convection)

Correct Answer

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