उष्णता ऊर्जा

 उष्णता

खालील ठळक मुद्दे काळजीपूर्वक वाचा 

1. उष्णता हे ऊर्जेचे एक रूप आहे. 

उष्णतेचे संक्रमण म्हणजे उष्णतेचे एका स्थानाकडून दुसऱ्या स्थानाकडे जाणे,

म्हणजेच उष्णतेचे स्थानांतर अथवा स्थलांतर होय.

2. उष्णतेचे संक्रमण हे  वहन, अभिसरण आणि प्रारण या तीन प्रकारे होते.

◆ वहन

पदार्थाच्या उष्ण भागाकडून थंड भागाकडे होणाऱ्या उष्णतेच्या संक्रमणास उष्णतेचे वहन म्हणतात. उष्णता वहनास पदार्थरूपी माध्यमाची आवश्यकता असते. म्हणजेच निर्वात पोकळीमधून उष्णतेचे वहन होत नाही.

मुख्यत: स्थायू पदार्थांमध्ये उष्णतेचे वहन होते.

◆ अभिसरण.

कोणत्याही  द्रव पदार्थास भांड्याच्या तळाकडून उष्णता दिली असता आधी तळालगतचा द्रव पदार्थ गरम होतो व त्याची घनता कमी  होऊन तो वरच्या भागाकडे जातो. 

या द्रव पदार्थाची जागा वरुन येणारा थंड द्रव घेतो. घनतेच्या फरकामुळे असे प्रवाह निर्माण होतात व  त्यादवारे द्रव पदार्थात उष्णतेचे संक्रमण होते. 

यास उष्णतेचे अभिसरण म्हणतात.

वायूंमध्येही अशा प्रकारे उष्णतेचे संक्रमण होते.

अभिसरणासही पदार्थरूपी माध्यमाची आवश्यकता असते.

◆. प्रारण 

कोणतेही माध्यम नसतानाही विद्युतचुंबकीय तरंगांच्या स्वरूपात होणाऱ्या उष्णतेच्या संक्रमणास प्रारण म्हणतात.

माध्यम असतानाही अशा प्रकारे उष्णतेचे संक्रमण होऊ शकते. ही प्रारणे एखादया वस्तूवर पडली असता त्यांचा काही भाग परावर्तित होतो, काही भाग शोषला जातो व उरलेला भाग पारेषित केला जातो.

◆. उष्णतेचे सुवाहक

ज्या पदार्थांमधून उष्णतेचे वहन सहजपणे होते, त्या पदार्थला उष्णतेचे सुवाहक म्हणतात.

उदा., तांबे, लोखंड.

◆उष्णतेचे दुर्वाहक

 ज्या पदार्थांतून उष्णतेचे वहन सहजपणे होत नाही, त्यांना उष्णतेचे दुर्वाहक म्हणतात.

उदा., लाकूड, प्लॅस्टिक

◆. उष्णतेमुळे धातू प्रसरण पावतात व उष्णता काढून घेतल्यास ते धातू आकुंचन पावतात.

◆. सामान्यत: उष्णतेमुळे द्रव पदार्थ प्रसरण पावतात व उष्णता काढून घेतल्यास ते आकुंचन पावतात.

◆. उष्णतेमुळे वायूंचे आकारमान वाढते व उष्णता काढून घेतल्यास त्यांचे आकारमान कमी होते.

◆. थर्मास प्लास्कमध्ये उष्ण पदार्थ बराच काळ उष्ण राहतो, तसेच थंड पदार्थ बराच काळ थंड राहतो.

★ थर्मासची रचना व कार्य 

थर्मासची रचना – हा दुहेरी भिंत असलेला फ्लास्क असतो. यात एकात एक बसवलेल्या काचेच्या सीलबंद केलेल्या नळ्या असतात. दोन्ही नळ्यांचे पृष्ठभाग चांदीचा मुलामा देऊन चकचकीत केलेले

असतात. दोन्ही नळ्यांदरम्यानची शक्य तेवढी सगळी हवा काढून घेऊन जवळजवळ निर्वात पोकळी तयार केलेली असते. नळ्यांच्या बाहेर धातू किंवा प्लॅस्टिकची संरक्षक बरणी असते. ही बरणी व

आतील फ्लास्क यांच्यामध्ये स्पंज किंवा रबरासारख्या दुर्वाहकाचे तुकडे फ्लास्कच्या संरक्षणासाठी लावलेले असतात.

थर्मास फ्लास्कचे कसे कार्य करते  :

 जेव्हा एखादा उष्ण पदार्थ फ्लास्कमध्ये ठेवला जातो तेव्हा आतील नळीच्या चकचकीतपणामुळे बाहेर

जाणारी उष्णता प्रारणे पुन्हा आत परावर्तित होतात. जवळजवळ निर्वात पोकळीमुळे उष्णतेचे वहन जवळजवळ होऊ शकत नाही व अभिसरणही जवळजवळ होऊ शकत नाही. त्यामुळे उष्णता बाहेरील थंड भागाकडे  संक्रमित होत नाही आणि आतल्या आत दीर्घकाळासाठी राहते.

काचे तुन होणाच्या अल्प  वहनामुळे उष्णता बाहेर येत असते. त्यामुळे फ्लास्कच्या दर्जानुसार काही तासांनंतर आतील उष्ण पदार्थ तेवढा उष्ण राहत नाही.

जेव्हा एखादा थंड पदार्थ फ्लास्कमध्ये ठेवला जातो तेव्हा त्यास बाहेरुन जवळजवळ काहीही उष्णता मिळत नाही त्यामुळे फ्लास्कच्या दर्जानुसार काही तास तो पदार्थ थंड राहतो.

◆ राजस्थानमध्ये घरांचा  पांढरा रंग

राजस्थानमध्ये वातावरणाचे तापमान खुप जास्त असते, पांढऱ्या रंगामुळे आपाती उप्णता प्रारणाचे

मोठया प्रमाणावर परावर्तन होऊन उष्णतेचे शोषण कमी प्रमाणात होते. म्हणून राजस्थानम्ये घरांना पांढरा रंग देतात.

●खारे वारे व मतलई वारे उष्णता संक्रमण प्रकार

दिवसा सूर्याकडून मिळणाऱ्या उष्णता प्रारणामुळे जमीन लवकर तापते व जमिनीलगतच्या हवेची

चनता कमी झाल्याने ती वर जाते. या वेळी समद्रावरील त्यामानाने कमी तापमानाची व जास्त धनतेची हवा जमिनीच्या दिशेने वाहते. उष्णतेच्या अभिसारणाने खारे वारे वाहतात.

रात्री जमीन लवकर थंड होते. त्यामुळे जमिनीलगतच्या हवेची घनता अधिक होते. त्यामानाने समुद्रावरील हवेचे तापमान अधिक असते व घनता कमी असते. अशा वेळी जमिनीवरची हवा समुद्राच्या दिशेने वाहते.

उष्णतेच्या अभिसरणाने मतलई वारे वाहतात.

◆ अंटाक्क्टिका खंडातील पेंग्विन पक्षी

अंटाक्क्टिका खंडात वातावरणाचे तापमान कमी असते. काळया रंगाच्या पदार्थावर / वस्तूवर पडणाऱ्या

उष्णता प्रारणाचे मोठ्या प्रमाणावर शोषण होते. पेंम्विन पक्ष्यांचा रंग वरून काळा असल्याने उप्णतेचे मोठ्या प्रमाणावर शोषण होऊन त्यांना त्यांच्या शरीराचे तापमान कायम राखण्यास त्याची मोठी मदत होते.

◆ खोलीमध्ये हीटर  व वातानुकृ

लन यंत्रे यांचे स्थान 

उष्णतेच्या अभिसरणात जमिनीलगतची/तळालगतची हवा गरम झाल्याने तिची घनता कमी होऊन ती वर जाते व वरची कमी तापमानाची व जास्त घनतेची हवा खाली येते, त्यामुळे अभिसरण प्रवाह तयार होतात. म्हणून खोलीमध्ये हीटर खाली व वातानुकूलन  यंत्रे भिंतीवर उंचावर बसवलेली असतात.

◆ उष्णता शोषक

धातूच्या (स्टीलचा चमचा, तवा) जास्त प्रमाणात उष्णता शोषून घेतात.

लाकडी पोळपाट, लाकडी चमचा व प्लॅस्टिकची प्लेट फार कमी प्रमाणात उष्णता शोषून घेतात. मेण कदाचित वितळेल.