अध्याय 7: प्रकृति में ऊष्मा का स्थानांतरण

अध्याय 7 'प्रकृति में ऊष्मा का स्थानांतरण' — ऊष्मा गति की तीन विधियाँ (चालन, संवहन, विकिरण) और उनके अनुप्रयोग जैसे भोजन पकाने के बर्तन, मौसमी वस्त्र, स्थल-समुद्र समीर, जल-चक्र और जल-भृत में भूजल भंडारण को समझाता है।

चालन ऊष्मा का वह स्थानांतरण है जिसमें किसी वस्तु के गरम भाग से ठंडे भाग में स्पर्श में रहने वाले कणों के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरित होती है। प्रत्येक गरम कण अपनी ऊष्मा अगले स्पर्श में रहने वाले कण को देता है, किंतु कण स्वयं अपने स्थान पर ही रहते हैं। ठोसों में ऊष्मा का स्थानांतरण मुख्य रूप से चालन द्वारा होता है।

ऊष्मा को अपने में से आसानी से संचरित होने देने वाले पदार्थ सुचालक कहलाते हैं — जैसे ऐलुमिनियम और लोहे जैसी धातुएँ। जो पदार्थ ऊष्मा को आसानी से संचरित नहीं होने देते वे कुचालक या ऊष्मारोधी कहलाते हैं — जैसे काँच, लकड़ी, मृदा, चीनी मिट्टी (पोर्सिलेन) और वायु।

संवहन में द्रव या गैसों के कण एक स्थान से दूसरे स्थान पर गति करके ऊष्मा स्थानांतरित करते हैं — यह चालन से भिन्न है जिसमें कण अपने स्थान पर ही रहते हैं। संवहन में गरम द्रव/गैस फैलकर हल्की हो जाती है और ऊपर उठती है; ठंडी, भारी द्रव/गैस उसकी जगह लेती है और एक चक्र बनता है।

विकिरण वह प्रक्रिया है जिसमें ऊष्मा किसी भौतिक माध्यम की आवश्यकता के बिना गरम वस्तु से दूसरी वस्तु तक सीधे स्थानांतरित होती है। सूर्य की ऊष्मा और अँगीठी की गरमी हम तक विकिरण द्वारा पहुँचती है। सभी वस्तुएँ अपने परिवेश में ऊष्मा का विकिरण करती हैं।

धातुएँ ऊष्मा की सुचालक होती हैं अर्थात ये ऊष्मा को आसानी से अपने में से गुजरने देती हैं। इसीलिए भोजन पकाने के लिए धातु के बर्तनों का उपयोग किया जाता है — लौ की ऊष्मा शीघ्रता से बर्तन में रखे भोजन तक पहुँचती है।

ऊनी वस्त्र अपने रोमछिद्रों में वायु को रोककर रखते हैं। वायु ऊष्मा की कुचालक होने के कारण शरीर से ऊष्मा के प्रवाह को कम करती है और हमें गर्म रखती है। इसी कारण दो पतले कंबल एक मोटे कंबल से अधिक गर्म होते हैं।

दिन में स्थल समुद्र की अपेक्षा तेजी से गरम होती है, इसलिए स्थल के ऊपर गरम हवा उठती है और समुद्र से ठंडी हवा स्थल की ओर बहती है — यह समुद्र समीर है। रात में सूर्य की अनुपस्थिति में स्थल तेजी से ठंडा होता है, इसलिए समुद्र के ऊपर गरम हवा उठती है और स्थल से ठंडी हवा समुद्र की ओर बहती है — यह स्थल समीर है। दोनों संवहन के उदाहरण हैं।

धुएँ में गरम गैसें और सूक्ष्म ठोस कण होते हैं जो परिवेशी वायु से अधिक गरम होते हैं। संवहन के कारण गरम हवा ऊपर उठती है, इसलिए धुआँ भी ऊपर की ओर जाता है। छत पर धुआँ संसूचक लगाने से धुआँ शीघ्रतम पहुँचता है।

जल-चक्र जल की निरंतर गति है — जल स्रोतों से वाष्पन और पादपों से वाष्पोत्सर्जन द्वारा जल वाष्प के रूप में ऊपर उठता है, ठंडा होकर बादल बनाता है और वर्षण (वर्षा, हिमपात या ओलावृष्टि) के रूप में वापस आता है। इस प्रकार जल-चक्र पृथ्वी पर जल का पुनर्वितरण करता है।

जल-अनुप्रवेश वह प्रक्रिया है जिसमें सतही जल मिट्टी और चट्टानों में रिसता है। जल कंकड़ में सबसे तेज (चौड़े, खुले और आपस में जुड़े रिक्त स्थान), रेत में उससे धीमा और मिट्टी में सबसे धीमी गति से रिसता है। अनुप्रवेशित जल तलछट और चट्टानों के रोमछिद्रों में भूजल के रूप में संग्रहीत होता है।

जल-भृत तलछट और चट्टानों की वे भूमिगत परतें हैं जो अपने रोमछिद्रों में जल एकत्रित करती हैं। यही भूजल हम कुएँ खोदकर या बोरवेल बनाकर प्राप्त करते हैं। स्थान के अनुसार यह जल भूतल से कुछ मीटर से लेकर सैकड़ों मीटर नीचे हो सकता है।

बढ़ती जनसंख्या की माँग के कारण अत्यधिक भूजल दोहन, कम वनस्पति आवरण और शहरों में कंक्रीट की सतहें जल-अनुप्रवेश को घटाकर भूजल को समाप्त कर रही हैं। वर्षा जल संग्रहण और पुनर्भरण गड्ढे इसकी पुनः पूर्ति में सहायक हैं।

खोखली ईंटों में भरी हुई वायु ऊष्मा की कुचालक होती है। यह दीवारों से ऊष्मा को आसानी से नहीं गुजरने देती और गर्मियों में भवन को ठंडा तथा सर्दियों में गर्म बनाए रखती है।

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