வெப்பப் பரிமாற்றம்

கட்டற்ற கலைக்களஞ்சியமான விக்கிப்பீடியாவில் இருந்து.
தாவிச் செல்லவும்: வழிசெலுத்தல், தேடல்

வெப்பப் பரிமாற்றம் என்பது மிகவும் சூடான அமைப்பில் இருந்து குளிரான அமைப்பிற்கு வெப்ப ஆற்றலைப் பரிமாற்றம் செய்வதாகும். ஒரு பொருள் அதன் சுற்றுச்சூழல் அல்லது மற்றொரு பொருளில் இருந்து மாறுபட்ட வெப்பநிலையைக் கொண்டிருக்கும் போது வெப்பப் பாய்வு அல்லது வெப்பப் பரிமாற்றம் எனவும் அறியப்படும் வெப்ப ஆற்றலின் பரிமாற்றம் ஏற்படுகிறது. இந்த வழியில் அந்தப் பொருள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் வெப்பச் சமநிலையை அடைகிறது. இதன் பொருள் அவை ஒரே வெப்பநிலையில் இருக்கும் என்பதாகும். வெப்பப் பரிமாற்றம் எப்போதும் வெப்பவியக்கவிசைகளின் இரண்டாவது விதி அல்லது கிளெளசியஸ் கூற்று ஆகியவற்றில் விவரிக்கப்பட்டிருப்பதைப் போன்று உயர் வெப்பநிலைப் பொருளில் இருந்து குறைந்த வெப்பநிலை பொருளுக்கு ஏற்படுகிறது. அண்மையில் உள்ள பொருட்களுக்கு இடையில் வெப்பநிலை மாறுபாடுகள் இருக்கும் பொது அவற்றுக்கு இடையிலான வெப்பப் பரிமாற்றத்தை நிறுத்த முடியாது. அதனை குறைக்க மட்டுமே முடியும்.

கடத்தல்[தொகு]

கடத்தல் என்பது பொருட்களின் துகள்களின் நேரடித் தொடர்பின் மூலமான வெப்பத்தின் பரிமாற்றம் ஆகும். ஆற்றலின் பரிமாற்றம் முதன்மையாக திரவங்களில் நீளும் தன்மையுடைய தாக்கமாக அல்லது உலோகங்களில் மேம்பட்டதாக கட்டற்ற இலத்திரன் பரவல் மூலமாகவோ அல்லது மின்கடத்தாப் பொருட்களில் மேம்பட்டதாக போனான் அதிர்வாக இருக்கலாம்.மற்றொரு வகையில் அண்மையில் உள்ள அணுக்கள் ஒன்றுக்கொன்று அதிர்வுகளை ஏற்படுத்தும் போது அல்லது இலத்திரன்கள் ஒரு அணுவில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும் போது கடத்தலின் மூலமாக வெப்பம் பரிமாற்றப்படுகிறது. கடத்தலானது திடப்பொருட்களில் அதிகமாக இருக்கிறது. அவற்றில் அணுக்களுக்கு இடையில் உள்ள ஒப்பீட்டளவில் நிலையான சிறப்புத் தொடர்பின் நெட்வொர்க் அதிர்வு மூலமாக அவற்றுக்கு இடையில் ஆற்றலைப் பரிமாற்றுவதற்கு உதவுகிறது.

வெப்பக் கடத்தலானது திரவ நீரோட்டங்கள் இல்லாத சூழ்நிலைகளில் திரவத்தினுள் துகள்களின் பரவலுக்கு நேரடியாகத் தொடர்புடையதாக இருக்கிறது. இந்த வகை வெப்பப் பரவல் அதன் பண்புகளில் நிறைப் பரவலில் இருந்து மாறுபடுகின்றது. இது பெரும்பாகும் திடப்பொருட்களில் மட்டுமே ஏற்படலாம். ஆனால் நிறைப்பரவல் பெரும்பாலும் திரவங்களுக்குள் ஏற்படுவதாக இருக்கிறது.

உலோகங்கள் (எ.கா. தாமிரம், பிளாட்டினம், தங்கம், இரும்பு மற்றும் பல) பொதுவாக வெப்ப ஆற்றலின் சிறந்த கடத்திகள் ஆகும். இது உலோகங்கள் இரசாயன ரீதியாக பிணைக்கப்பட்டிருப்பதன் காரணமாக ஏற்படுகிறது. உலோக பிணைப்புகளில் (சக இணைப்பு அல்லது அயனுக்குரிய பிணைப்புகள் ஆகியவற்றுக்கு எதிரானதாக) உலோகங்கள் முழுவதும் வெப்ப ஆற்றலைத் துரிதமாக பரிமாற்றும் திறன் கொண்ட எலக்ட்ரான்களின் கட்டற்ற நகர்வைக் கொண்டிருக்கின்றன.

அடர்த்தி குறைவாக இருக்கும் போது கடத்தல் நிகழ்கிறது. ஆகையால் திரவங்கள் (மற்றும் குறிப்பாக வாயுக்கள்) குறைவான கடத்துத் திறன் கொண்டிருக்கின்றன. இது வாயுவில் உள்ள அணுக்களுக்கு இடையில் அதிக தொலைவு இருப்பதன் காரணமாக ஏற்படுகிறது. அணுக்களுக்கு இடையில் குறைந்த மோதல்கள் மட்டுமே இருந்தால் கடத்தல் குறைவாக இருக்கும். வாயுக்களின் கடத்துத்திறன் வெப்பநிலையில் அதிகரிக்கின்றன. சிக்கலான புள்ளிக்கு வெற்றிடத்தில் இருந்து அழுத்தம் அதிகரிப்பதால் கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கிறது. வாயுவின் அடர்த்தியானது வாயுவின் மூலக்கூறுகள் ஒரு புறப்பரப்பில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு வெப்பத்தை பரிமாற்றுவதற்கு முன்பு ஒன்றுக்கொன்று இணைவதாக எதிர்பார்ப்பது போன்று இருக்கிறது. அடர்த்தியின் இந்த புள்ளிக்குப் பிறகு கடத்துத்திறனானது அழுத்தம் மற்றும் அடர்த்தி அதிகரிப்பதுடன் சிறிதளவு மட்டுமே அதிகரிக்கிறது.

குறிப்பிட்ட ஊடகம் தொடர்புகொள்வதுடன் எளிதாக அறுதியிடுவதற்குப் பொறியாளர்கள் கடத்துத்திறன் மாறிலி அல்லது கடத்தல் குணகம் k என அறியப்படும் வெப்பப் கடத்துத்திறனைப் பயன்படுத்துகின்றனர். வெப்பக் கடத்துத்திறனில் k என்பது "பரப்பளவின் (A) புறப்பரப்புக்கு சாதாரண திசையில் வெப்பநிலை மாறுபாடு (ΔT) இன் காரணமாக வெப்பத்தின் அளவு Q ஆனது தடிமன் (L) மூலமாக (t) நேரத்தில் பரிமாற்றப்படுகிறது. [...]." வெப்பக் கடத்துத்திறன் என்பது ஊடகத்தின் பிரிவு, வெப்பநிலை, அடர்த்தி மற்றும் மூலக்கூறு பிணைப்பு ஆகியவற்றை முதன்மையாக சார்ந்திருக்கும் பொருள் பண்பாக இருக்கிறது.

வெப்பக் குழாய் என்பது இந்த வழியில் உருவாக்கப்பட்ட முனைப்பற்ற சாதனமாக இருக்கிறது. அது மிகவும் அதிக வெப்பக் கடத்துதிறனைக் கொண்டு செயல்படுகிறது.

தளராநிலைக் கடத்தலும் மாறுகின்ற கடத்தலும்
  • தளராநிலைக் கடத்தல் என்பது வெப்பநிலை மாறுபாடு இயக்கும் கடத்தல் நிலையானதாக இருக்கும் போது நடைபெறும் கடத்தலின் வடிவமாக இருக்கிறது. அதனால் சமநிலையாக்கல் நேரத்திற்குப் பின்னர் கடத்துகின்ற பொருளின் வெப்பநிலைகளின் இடஞ்சார்ந்த விநியோகம் (வெப்பநிலைக் களம்) தொடர்ந்து எந்த மாற்றமும் அடையாது. எடுத்துக்காட்டாக ஒரு துண்டு ஒரு முனையில் குளிராகவும் மற்றொரு முனையில் சூடாகவும் இருக்கலாம். ஆனால் துண்டு நெடுகிலும் வெப்பநிலைகளின் சாய்வு வீதம் நேரத்தில் மாற்றமடைந்திருக்காது. கொடுக்கப்பட்ட துண்டின் ஒரு பிரிவில் வெப்பநிலை நிலையாக நீடித்திருக்கும். மேலும் இந்த வெப்பநிலை வெப்பப் பரிமாற்றமடையும் திசை நெடுகிலும் நேரியலாக மாறுபடும்.

    தளராநிலைக் கடத்தலில் குறிப்பிட்ட பகுதியில் நுழையும் வெப்பத்தின் அளவு வெப்பம் வரும் அளவுக்குச் சமமானதாக இருக்கும். தளராநிலைக் கடத்தலில் நேர் மின்னோட்டக் கடத்தலின் அனைத்து விதிகளும் "வெப்ப நோரோட்டங்களுக்கும்" பயன்படுத்தலாம். சில நிகழ்வுகளில் ஒத்திசைவில் இருந்து மின் தடைகள் போன்று "வெப்பத் தடைகள்" எடுப்பதற்குச் சாத்தியமாக இருக்கிறது. வெப்பநிலையானது மின்னழுத்தத்தின் பணியைச் செய்கிறது மற்றும் பரிமாற்றப்படும் வெப்பம் மின்னோட்டத்தின் ஒத்திசைவாக இருக்கிறது.

  • மாறுகின்ற கடத்தல் தளரும் நிலைச் சூழல்களும் கூட ஏற்படுகின்றன. அதில் வெப்பத் தாமிரப் பந்தானது குறைவான வெப்பநிலையில் எண்ணெயினுள் வீழ்ச்சியடையும் போது போன்ற சூழலில் வெப்பநிலை வீழ்ச்சி அல்லது அதிகரிப்பு மிகவும் கடுமையாக ஏற்படுகிறது. இங்கு பொருளினுள் வெப்பநிலைக் களம் நேரத்தின் செயல்பாடாக மாற்றப்படுகிறது. மேலும் வெப்பநிலையில் இடஞ்சார்ந்த மாற்றத்தை பொருளுடன் குறிப்பிட்ட காலத்துக்கு ஆய்வு மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இந்த முறை வெப்பக் கடத்தல் மாறுகின்ற கடத்தல் எனக் குறிப்பிடப்படலாம். இந்த முறைகளின் ஆய்வு மிகவும் சிக்கலானது (எளிமையான வடிவங்கள் தவிர்த்து). அதனால் தோராயமான தேற்றங்களின் பயன்பாடுகள் மற்றும்/அல்லது கணினி மூலமாக எண்சார்ந்த பகுப்பியல் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. இதில் மிகவும் பிரபலமானதொரு வரைபட முறை ஹெஸ்லர் அட்டவணைகளின் பயன்பாடு ஆகும்.
முழுமொத்த அமைப்பு ஆய்வு

ஒரு பொருளில் வெப்பக்கடத்தல் நடக்கும் போது மாறுகின்ற கடத்தலின் பொதுவான தோராயமதிப்பு அந்த பொருளின் வரம்புநிலை நெடுகிலும் இருக்கும் வெப்பக் கடத்தைக் காட்டிலும் மிகவும் வேகமானதாக இருக்கும் என்பது முழுமொத்த அமைப்பு ஆய்வு ஆகும். (பொருளுக்குள் இருக்கும்) மாறுகின்ற கடத்தல் அமைப்பின் ஒரு அம்சத்தில் இருந்து அதற்குச் சமமான தளராநிலை அமைப்புக்குப் பொருத்தமாகக் குறைப்பதற்கான தோராய முறை ஆகும் (அதாவது பொருளினுள் இருக்கும் வெப்பநிலை முழுமையாக சமச்சீருடையதாகக் கருதப்படுகிறது. எனினும் அதன் மதிப்பு நேரத்திற்கு ஏற்றார்போல் மாறலாம்).

இந்த முறையில் பயோட் எண் என்று அழைக்கப்படுவது கணக்கிடப்படுகிறது. அது பொருளினுள் கடத்துகை வெப்பத் தடைக்கு மாறுபட்ட வெப்பநிலையின் சமச்சீரான குளித்தலுடன் பொருளின் வரம்புநிலைக்குக் குறுக்காக வெப்பத்தைப் பரிமாற்றுவதற்கான எதிர்ப்புத்திறனின் விகிதாச்சாரமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. ஒரு பொருளினுள் பரிமாற்றப்பட்ட வெப்பத்துக்கான எதிர்ப்புத்திறன் அந்த் பொருளுடன் முழுமையாகப் பரவும் வெப்பத்துக்கான எதிர்ப்புத்திறனைக் காட்டிலும் குறைவாக இருக்கும் போது பயோட் எண் ஒன்றை விடக் குறைவாக இருக்கும். இந்த நிகழ்வில் குறிப்பாக பயோட் எண்கள் சிறியதாக இருக்கும் போது பொருளினுள் இடஞ்சார்ந்த சமச்சீர் வெப்பநிலை யின் தோராய மதிப்பு பயன்படுத்த ஆரம்பிக்கப் படலாம். பொருளினுள் பரிமாற்றப்பட்ட வெப்பத்துக்கு தனக்குள் சமச்சீராக பரவுவதற்கு நேரம் இருக்கிறது என யூகிக்கலாம். பொருளுக்குள் நுழையும் வெப்பத்துக்கு எதிர்ப்புத்திறனுடன் ஒப்பிடும் போது இவை நிகழ்வதாகக் கொள்ளலாம்.

பயோட் எண் பொதுவாக பொதுவான-துல்லிய தோராய மதிப்பு மற்றும் வெப்பப் பரிமாற்றப் பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றுக்காக 0.1 ஐ காட்டிலும் குறைவாக இருக்க வேண்டும். முழுமொத்த அமைப்பு தோராய மதிப்புக்கான கணிதத் தீர்வு நியூட்டனின் குளிர்வு விதியைக் கொடுக்கிறது. அது கீழே விவரிக்கப்பட்டிருக்கிறது.

இந்த முறை பகுப்பாய்வு மனிதர்கள் இறந்த நேரத்தை ஆய்வு செய்வதற்காக தடய அறிவியலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும் இது வசதியான நிலை அமைப்பின் மாற்றத்தின் மிகவும் நெருங்கிய கண நேர விளைவுகளை உறுதியளிப்பதற்கு HVAC (வெப்பமாக்கல் (heating), காற்றோட்டம் (ventilating) மற்றும் காற்றுப்பதனம் (air-conditioning) அல்லது பருவநிலைக் கட்டுப்பாட்டைக் கட்டமைத்தல்) இலும் பயன்படுத்தப்படலாம்.[1]

மேற்காவுகை[தொகு]

வெப்பச்சலனம் என்பது மூலக்கூறுகள் பொருளின் ஒரு பகுதியில் இருந்து மற்றொரு பகுதிக்கு நகர்வதன் மூலமாக ஏற்படும் வெப்ப ஆற்றலின் பரிமாற்றம் ஆகும். திரவ இயக்கம் அதிகரிப்பதால் வெப்பச்சலன வெப்பப் பரிமாற்றம் ஏற்படுகிறது. திரவத்தின் பெருந்திரள் இயக்கத்தின் இருப்பு திடப்பொருள் புறப்பரப்பு மற்றும் திரவத்துக்கு இடையில் வெப்பப் பரிமாற்றத்தை மேம்படுத்துகிறது.[2]

பின்வரும் இரண்டு வகையான வெப்பச்சலன வெப்பப் பரிமாற்றகள் இருக்கின்றன:

  • இயல்பான வெப்பச்சலனம்: திரவத்தில் வெப்பநிலையின் மாறுபாடுகளின் காரணமாக அடர்த்தி மாறுபாடுகளின் விளைவாக ஏற்படும் மிதக்கும் தன்மையுடைய விசைகளின் காரணமாக திரவ இயக்கம் ஏற்படும் போது இது ஏற்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக வெளிப்புற மூலங்கள் இல்லாமல் திரவத்தின் நிறை சூடான புறப்பரப்புடன் தொடர்பு கொள்ளும் போது அதன் திரவத்தின் நிறை குறைவான அடர்த்தியை அடைந்து விடுவதன் காரணமாக மூலக்கூறுகள் பிரிந்துவிடுகின்றன மற்றும் சிதறிவிடுகின்றன. இது நடைபெறும் போது அந்தத் திரவம் செங்குத்தாகவோ அல்லது கிடைமட்டமாகவோ மாற்றமடைகிறது. அதேசமயம் குளிர்விப்புத் திரவம் அடர்ந்துவிடும் மற்றும் திரவம் மூழ்கிவிடும். ஆகையால் சூடான கனவளவானது திரவத்தின் குளிர்வான கனவளவுக்கு வெப்பத்தைப் பரிமாற்றும்.[3]
  • தூண்டப்பட்ட வெப்பச்சலனம்: செயற்கையாகத் தூண்டப்பட்ட வெப்பச்சலன மின்னோட்த்தை உருவாக்கும் விசிறிகள் மற்றும் குழாய்கள் போன்ற வெளிப்புற மூலங்கள் மூலமாக புறப்பரப்பின் மீது பாய்வு ஏற்படுத்தக்கூடிய விசையாக திரவம் இருக்கும் போது இது நிகழ்கிறது.[4]

உட்புற மற்றும் வெளிப்புறப் பாய்வினாலும் வெப்பச் சலனத்தை வகைப்படுத்தலாம். குழாய் மூலமாகப் பாய்தல் போன்ற திட வரம்புகள் மூலமாக திரவம் உடனிணைக்கப்படும் போது உட்புறப் பாய்வு ஏற்படுகிறது. திடப் புறப்பரப்பு சந்திக்காமல் திரவம் முடிவில்லாமல் விரிவடையும் போது வெளிப்புறப் பாய்வு ஏற்படுகிறது. இயல்பான அல்லது தூண்டப்பட்ட ஆகிய இரண்டு வெப்பச்சலனங்களும் உட்புறமானதாகவோ அல்லது வெளிப்புறமானதாகவோ இருக்கலாம். ஏனெனில் ஒன்றுக்கொன்று சுதந்திரமானவை.[சான்று தேவை]

வெப்பச்சலன வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் விகிதம் பின்வருமாறு:[5]

\dot{Q} = hA(T_s - T_b)

A என்பது வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் புறப்பரப்பு பரப்பளவு. T s என்பது புறப்பரப்பு வெப்பநிலை மற்றும் T b என்பது பெருந்திரள் வெப்பநிலையில் திரவத்தின் வெப்பநிலை ஆகும். எனினும் T b ஒவ்வொரு சூழலிலும் மாறுபடும். மேலும் அது புறப்பரப்பில் இருந்து "மிகவும்" அதிகமாக இருக்கும் திரவத்தின் வெப்பநிலையாக இருக்கிறது. h என்பது வெப்பநிலை போன்ற திரவத்தின் பெளதீகப் பண்புகள் மற்றும் வெப்பச்சலனம் ஏற்படுவதின் பெளதீகச் சூழல் சார்ந்த நிலையான வெப்பப் பரிமாற்றக் குணகமாக இருக்கிறது. ஆகையால் வெப்பப் பரிமாற்றக் குணகம் தருவிக்கப்பட்டதாக இருக்க வேண்டும் அல்லது ஒவ்வொரு அமைப்புக்கான பகுப்பாய்வுக்காகவும் சோதனை ரீதியாகக் கண்டறியப்பட்டதாக இருக்க வேண்டும். வழக்கமான அமைவடிவாக்கங்கள் மற்றும் திரவங்கள் ஆகியவற்றுக்கான வெப்பப் பரிமாற்றக் குணகங்களைக் கணக்கிடுவதற்கான பல குறிப்புதவிகளில் சமன்பாடுகள் மற்றும் இயைபுபடுத்தல்கள் கிடைக்கின்றன. அடுக்கமைவுப் பாய்வுகளுக்கான வெப்பப் பரிமாற்றக் குணகம் கொந்தளிப்பான பாய்வுகளுடன் ஒப்பிடும் போது குறைவாக இருக்கிறது. இது வெப்பப் பரிமாற்றப் புறப்பரப்பின் மீது மெலிந்த இயக்கமற்ற திரவப் படலத்தைக் கொண்டிருக்கும் கொந்தளிப்பான பாய்வுகளின் காரணமாக ஏற்படுகிறது.[6]

கதிரியக்கம்[தொகு]

கதிரியக்கம் என்பது காலியான வெளி மூலமாக வெப்ப ஆற்றலைப் பரிமாற்றுவது ஆகும். விகிதத்தில் நிபந்தனையற்ற பூஜ்ஜியக் கதிரியக்க ஆற்றலுக்கு மேல் வெப்பநிலையுடன் உள்ள அனைத்து பொருட்களும் அவை கரும்பொருளாக இருந்தால் அவற்றிலிருந்து கதிரியக்கமடையும் ஆற்றலின் விகிதத்தில் பெருக்கமடையும் அவற்றின் கதிர்வீச்சுத்திறனுக்குச் சமமாக இருக்கும். கதிரியக்கம் ஏற்படுவதற்கு எந்த ஊடகமும் தேவையில்லை. அது மின்காந்தவியல் அலைகள் மூலமாக பரிமாற்றப்படுகிறது; கதிரியக்கம் சரியான வெற்றிடத்தில் மற்றும் வெற்றிடத்தின் மூலமாக வேலை செய்யும். பூமி சூடாகும் முன்பு வெளியின் வெற்றிடத்தின் மூலமாக சூரியனின் ஆற்றல் பயணிக்கிறது.

அனைத்து பொருட்களிலும் உள்ள எதிரொளிப்புத் திறன் மற்றும் கதிர்வீச்சுத்திறன் இரண்டும் அலைநீளம் சார்ந்ததாக இருக்கிறது. வெப்பநிலை வரையறுக்கும் மின்காந்தவியல் கதிரியக்கத்தின் அலைநீள விநியோகம் கருப்பொருள் கதிரியக்கத்தின் பிளாங்கின் விதி மூலமாக செறிவில் வரம்புக்குட்பட்டதாக இருக்கிறது. ஏதேனும் ஒரு பொருளுக்கு எதிரொளிப்புத் திறன் உள்ளீட்டு மின்காந்தவியல் கதிரியக்கத்தின் அலைநீள விநியோகம் மற்றும் கதிரியக்கத்தின் மூலத்தின் வெப்பநிலை சார்ந்து இருக்கிறது. கதிர்வீச்சுத்திறன் அலைநீள விநியோகம் மற்றும் பொருளின் வெப்பநிலையை சார்ந்து இருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக பார்க்கக்கூடிய ஒளிக்கு பெருமளவில் பிரதிபலிக்கும் வெண்பணியானது (எதிரொளிப்புத் திறன் 0.90) சுமார் 0.5 மைக்ரோமீட்டர்கள் உச்ச ஆற்றல் அலைநீளத்துடன் சூரியவெளிச்சத்தில் பிரதிபலிப்பதன் காரணமாக வெள்ளையாகத் தோன்றுகிறது. எனினும் அதன் கதிர்வீச்சுத்திறன் சுமார் 12 மைக்ரோமீட்டர் உச்ச ஆற்றல் அலைநீளத்தில் சுமார் -5 °C வெப்பநிலையில் 0.99 ஆக இருக்கிறது.

பண்புரு அலைநீள உருப்படிமங்களில் வாயுக்கள் கிரகிக்கும் மற்றும் வெளியிடும் ஆற்றல் ஒவ்வொரு வாயுவுக்கும் மாறுபட்டதாக இருக்கிறது.

பார்க்கக்கூடிய ஒளி என்பது புறவூதாக் கதிர்களைக் காட்டிலும் குறைவான அலைநீளத்துடன் (மேலும் ஆகையால் அதிக அதிர்வெண்) கூடிய மின்காந்தவியல் கதிரியக்கத்தின் மற்றொரு வடிவமாக இருக்கிறது. வழக்கமான வெப்பநிலைகளில் பொருட்களின் பார்க்கக்கூடிய ஒளி மற்றும் கதிரியக்கத்துக்கு இடையில் இருக்கும் வேறுபாடுகள் அதிர்வெண் மற்றும் அலைநீளத்தில் சுமார் 20 இன் காரணியாக இருக்கும். இரண்டு வகையான உமிழ்தல்கள் எளிமையாக மாறுபட்ட "வண்ணங்களில்" மின்காந்தவியல் கதிரியக்கத்தைக் கொண்டிருக்கும்.

ஆடையும் கட்டுமானப் புறப்பரப்பும் மற்றும் கதிரியக்கப் பரிமாற்றம்[தொகு]

மிதமான நிறங்கள் மற்றும் வெண்ணிறங்கள் மற்றும் உலோகம் பொருட்கள் குறைவான ஒளியுடைய ஒளியை உட்கிரகிக்கின்றன ஆகையால் குறைவாகச் சூடாகின்றன. ஆனால் தினசரி வெப்பநிலைகள் மற்றும் அதன் சூழ்நிலைகளில் பொருள்களுக்கு இடையில் ஏற்படும் வெப்பப் பரிமாற்றம் தொடர்பாக நிறம் சிறிதளவு மாறுபாடுகளை ஏற்படுத்தும். எனினும் ஆதிக்கமிகுந்து உமிழும் அலைநீளங்கள் பார்க்கக் கூடிய நிறமாலைக்கு அருகில் இருப்பதில்லை. ஆனால் தொலைதூர அகச்சிவப்பில் இது மாறானதாக இருக்கிறது. அந்த அலைநீளங்களில் கதிர்வீச்சுத்திறன்கள் பார்க்கக்கூடிய கதிர்வீச்சுத்திறன்களுடன் (பார்க்கக்கூடிய நிறங்கள்) சிறிதளவு செயல்படுகின்றன. தொலைதூர அகச்சிவப்பில் பெரும்பாலான பொருட்கள் உயர் கதிர்வீச்சுத்திறன்கள் கொண்டிருக்கின்றன. ஆகையால் சூரியவெப்பத்தைத் தவிர்த்து ஆடையின் நிறம் வெப்ப உணர்வு தொடர்பாக சிறிதளவு மாறுபாட்டை ஏற்படுத்துகின்றது. அதே போன்று வீட்டின் வண்ணப்பூச்சு நிறங்கள் சூரியவெளிச்சத்தில் படாத பகுதிகள் தவிர்த்து மற்ற இடங்கள் வெப்ப உணர்வில் சிறிதளவு மாறுபாட்டை ஏற்படுத்துகின்றன. இதன் முக்கிய விதிவிலக்காக ஒளிரும் உலோக புறப்பரப்புகள் இருக்கின்றன. அவை பார்க்கக் கூடிய அலைநீளங்கள் மற்றும் தொலைதூர அகச்சிவப்பு ஆகிய இரண்டிலும் குறைவாக கதிரிவீச்சுதிறன்களைக் கொண்டிருக்கின்றன. அது போன்ற புறப்பரப்புகள் இரு திசைகளிலும் வெப்பப் பரிமாற்றத்தைக் குறைப்பதற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம். இதற்கு எடுத்துக்காட்டு காப்பிடு விண்கலத்துக்குப் பயன்படுத்தப்படும் பல்-அடுக்கு காப்புறை ஆகும். வீடுகளில் குறைவான கதிர்வீச்சுத்திறன்களுடன் கூடிய ஜன்னல்கள் அமைப்பது மிகவும் சிக்கலான தொழில்நுட்பம் ஆகும். எனினும் அவை பார்க்கக் கூடிய ஒளிக்கு ஒளிபுகுவதாக நீடித்திருக்கும் சமயத்தில் வெப்ப அலைநீளங்களில் குறைவான கதிர்வீச்சுத்திறனைக் கொண்டிருக்கும்.

செயல் பரிமாற்றம்[தொகு]

இறுதியாக ஒரு இடத்தில் இருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு சூடான அல்லது குளிரான பொருளை செயல் பரிமாற்றம் செய்வதன் மூலம் வெப்பத்தை நகர்த்துவதற்குச் சாத்தியமிருக்கிறது. இது மிகவும் எளிமையாக சூடான நீரை பாட்டிலில் அடைத்தல் மற்றும் படுக்கையை சூடாக்குதல் அல்லது பனித்தொடரை நகர்த்துதல் மற்றும் கடல் நீரோட்டங்களை மாற்றுதல் போன்றவையாக இருக்கலாம்.

நியூட்டனின் குளிர்வு விதி[தொகு]

இது தொடர்புடைய கொள்கையான நியூட்டனின் குளிர்வு விதி யானது உடலின் வெப்ப இழப்பின் விகிதம் உடல் மற்றும் அதன் சுற்றுப்புறங்களுக்கு இடையில் உள்ள வெப்பநிலைகளின் மாறுபாடுகளுக்கு விகித சமமாக இருக்கும் எனக்கூறுகிறது. அந்த விதியானது வகையீட்டுச் சமன்பாடாகக் கொடுக்கப்பட்டிருக்கிறது:

 \frac{d Q}{d t} = h \cdot A( T_{\text{env}}- T(t)) = - h \cdot A \Delta T(t)\quad
Q= ஜூல்களின் வெப்ப ஆற்றல்
h= வெப்பப் பரிமாற்றக் குணகம்
A= பரிமாற்றப்படும் வெப்பத்தின் புறப்பரப்பு பரப்பளவு
T = பொருளின் புறப்பரப்பு மற்றும் உட்புற வெப்பநிலை (எனினும் இவை தோராய மதிப்பில் ஒரே மதிப்புடையதாக இருக்கின்றன)
T_{\text{env}} = சூழ்நிலையின் வெப்பநிலை
\Delta T(t)= T(t) - T_{\text{env}} என்பது சூழ்நிலை மற்றும் பொருள் ஆகியவற்றுக்கு இடையில் உள்ள நேரம் சார்ந்த வெப்பச் சாய்வு வீதம்

இந்த வடிவ வெப்ப இழப்புக் கொள்கை சில நேரங்களில் மிகவும் துல்லியமானதாக இருக்காது. துல்லியமான உருவாக்கம் ஒரு தன்மையற்ற அல்லது மோசமான கடத்துத்திறன் கொண்ட ஊடகத்தில் (நிலையற்ற) வெப்பப் பரிமாற்றச் சமன்பாடு சார்ந்த வெப்பப் பாய்வின் பகுப்பாய்வு தேவையாக இருக்கிறது. தொடர் சாய்வு வீதங்களுக்கான ஒத்திசைவாக ஃபூரியரின் விதி இருக்கிறது.

இதற்கு பின்வரும் எளிமைப்படுத்தல் (முழுமொத்த அமைப்பு வெப்பப் பகுப்பாய்வு மற்றும் மற்ற இதே போன்றவைகள் இவ்வாறு அழைக்கப்படுகின்றன) பயன்படுத்தப்படலாம். நீண்ட காலமாக இது பொருளில் உட்புற வெப்பக் கடத்துத்திறனுக்கு புறப்பரப்புக் கடத்துத்திறன் தொடர்புடைய பயோட் எண் மூலமாக அணுமதிக்கப்படுகிறது. இந்த விகிதாச்சாரம் அனுமதித்தால் அந்தப் பொருள் ஒப்பீட்டளவில் உயர் உட்புற கடத்துதிறன் கொண்டிருப்பதைக் காட்டும். எடுத்துக்காட்டாக (நல்ல தோராய மதிப்புக்கு) முழு உடல் முழுவதும் ஒரே சமச்சீர் வெப்பநிலை இருக்கும் மேலும் இந்த வெப்பநிலை சூழ்நிலைகளின் காரணமாக வெளிப்புறத்தில் இருந்து குளிர்விக்கப்படும் போதும் சீராக மாற்றமடையும். இந்த நிகழ்வு ஏற்பட்டால் இந்த நிலைகள் உடலின் வெப்பநிலையின் நேரத்துடன் அடுக்கேற்றச் சிதைவின் பண்பைக் கொடுக்கும்.

இது போன்ற நிகழ்வுகளில் முழு உடலும் முழுமொத்தக் கொள்திறன் வெப்பத் தேக்கமாகக் கருதப்படுகிறது. மொத்த வெப்ப உள்ளடக்கம் எளிமையான மொத்த வெப்ப ஏற்புத்திறன் C மற்றும் பொருளின் வெப்பநிலை T க்கு விகித சமமாக இருக்கிறது அல்லது Q = C T ஆக இருக்கிறது. வெப்ப ஏற்புத்திறன் C இன் வரையறையில் இருந்து C = dQ/dT வருகிறது. நேரத்தைச் சார்ந்து இந்த சமன்பாட்டை வகையீடு செய்தால் அது அடையாளத்தைத் தரும் (பொருளின் வெப்பநிலைகள் கொடுக்கப்பட்ட நேரத்தில் சமச்சீராக இருப்பதில் நீண்டகாலத்திற்கு ஏற்கத்தக்கதாக இருக்கும்): dQ/dt = C (dT/dt ) . இந்த வெளிப்பாடு முதல் சமன்பாட்டில் dQ/dt ஐ மாற்றலாம் அது இந்தப் பகுதியில் மேலே ஆரம்பிக்கப்பட்டிருக்கிறது. பின்னர் T(t) என்பது நேரம் t இல் அது போன்ற பொருளின் வெப்பநிலையாக இருக்கிறது மற்றும் Tenv என்பது பொருளைச் சுற்றிய சூழலின் வெப்பநிலை ஆகும்:

 \frac{d T(t)}{d t} = - r (T(t) - T_{\mathrm{env}}) = - r \Delta T(t)\quad

இங்கு

r = hA/C என்பது அமைப்பின் நேர்மறை மாறிலிப் பண்புரு. அது 1/நேரம் கொண்ட அலகுகளில் இருக்க வேண்டும். மேலும் இது சில நேரங்களில் பண்புரு நேர மாறிலி t0 எனக் குறிப்பிடப்படுகிறது. அது கீழே கொடுக்கப்பட்டிருக்கிறது: r = 1/t0 = ΔT/[dT(t)/dt ] . அதனால் இந்த வெப்ப அமைப்புகள் t0 = C/hA. (அதனால் அமைப்பின் மொத்த வெப்ப ஏற்புத்திறன் C அதன் நிறை m இன் மூலமாக பெருக்கமடையும் அதன் நிறை-தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன் cp மூலமாகத் தொடர்ந்து குறிப்பிடப்படலாம். அதனால் நேர மாறிலி t0 ம் mcp/hA மூலமாக கொடுக்கப்படலாம்).

ஆகையால் மேற்கண்ட சமன்பாட்டை பின்வருமாறு பயனுள்ளதாக எழுதலாம்:

 \frac{d T(t)}{d t} = - \frac{1}{t_0} \Delta T(t)\quad

தொகையீட்டின் வழக்கமான முறைகள் மற்றும் வரம்பு நிலைகளின் நிகராக்கல் ஆகியவற்றின் மூலமாக இந்த வகையீட்டுச் சமன்பாட்டின் தீர்வு:

 T(t) = T_{\mathrm{env}} + (T(0) - T_{\mathrm{env}}) \ e^{-r t}. \quad

இங்கு T (t ) என்பது t நேரத்தில் வெப்பநிலை மற்றும் T(0) என்பது பூஜ்ஜிய நேரத்தில் ஆரம்ப வெப்பநிலையாக அல்லது t = 0 ஆக இருக்கிறது.

பின்வருமாறு இருந்தால்:

\Delta T(t) \quad என்பது T(t) - T_{\mathrm{env}} \ , \quad ஆக வரையறுக்கப்படுகிறது. இதில் \Delta T(0)\quad என்பது 0 நேரத்தில் ஆரம்ப வெப்பநிலை மாறுபாடாக இருக்கிறது,

பின்னர் நியூட்டோனியன் தீர்வினப் பின்வருமாறு எழுதலாம்:

 \Delta T(t) = \Delta T(0) \ e^{-r t} = \Delta T(0) \ e^{-t/t_0}. \quad

பயன்கள்: எடுத்துக்காட்டாக எளிமையாக்கப்பட்ட பருவநிலை மாதிரிகளில் வளிமண்டலத்திற்குரிய வெப்பநிலைகளை ஈடுசெய்வதற்காக முழு (மற்றும் கணக்கீட்டு ரீதியாக விலையுயர்ந்த) கதிரியக்கக் குறியீடு பயன்படுத்தப்படுவதற்கு மாறாக நியூட்டோனியன் குளிர்வித்தல் பயன்படுத்தலாம்.

வெப்பச் சுற்றுகள் பயன்படுத்தும் ஒரு பரிமாணப் பயன்பாடு[தொகு]

வெப்பப் பரிமாற்றப் பயன்பாடுகளின் மிகவும் பயனுள்ள கருத்தானது வெப்பச் சுற்றுகள் என அறியப்படுவதன் மூலமாக வெப்பப் பரிமாற்றத்தைக் குறிப்பிடுவது இருக்கிறது. வெப்பச் சுற்றானது அது மின்தடையில் இருப்பதைப் போன்று வெப்பப் பாய்வின் தடையில் குறிப்பிடப்படுகிறது. பரிமாற்றப்பட்ட வெப்பம் மின்னோட்டத்துக்கு ஒத்திசைவாக இருக்கிறது மற்றும் வெப்பத் தடை மின்தடைக்கு ஒத்திசைவாக இருக்கிறது. மாறுபட்ட முறைகளிலான வெப்பப் பரிமாற்றத்துக்கான வெப்பத் தடையின் மதிப்புகள் உருவாக்கப்பட்ட சமன்பாடுகளின் கீழெண்களாக கணக்கிடப்படுகின்றன. மாறுபட்ட முறைகளிலான வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் வெப்பத் தடைகள் வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் பல்வேறு சேர்ந்த முறைகளின் பகுப்பாய்வில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த சமன்பாடுகள் மூன்று வெப்பப் பரிமாற்ற முறைகள் மற்றும் அவற்றின் வெப்பத் தடைகளைப் பற்றி விவரிக்கின்றன. முன்னரே விவாதிக்கப்பட்ட இவை பின்வரும் அட்டவணையில் சுருக்கித் தரப்பட்டிருக்கின்றன:

வெவ்வேறு வெப்பப் பரிமாற்ற முறைகள் மற்றும் அவற்றின் வெப்பத் தடைகளுக்கான சமன்பாடுகள்.
பரிமாற்ற முறை வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் அளவு வெப்பத் தடை
கடத்தல் \dot{Q}=\frac{T_1-T_2}{\frac{L}{kA}} \frac{L}{kA}
வெப்பச்சலனம் \dot{Q}=\frac{T_{surf}-T_{envr}}{\frac{1}{h_{conv}A_{surf}}} \frac{1}{h_{conv}A_{surf}}
கதிரியக்கம் \dot{Q}=\frac{T_{surf}-T_{surr}}{\frac{1}{h_rA_{surf}}} \frac{1}{h_rA}
h_r=a\sigma A_{surf}(T_{surf}+T_{surr})(T_{surf}^2+T_{surr}^2)

மாறுபட்ட ஊடகங்களின் (எடுத்துக்காட்டாக பகுநிலை மூலமாக) மூலமாக வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் நிகழ்வுகளில் ஒப்புமைத் தடையானது பகுநிலையை அமைக்கும் பொருட்களின் தடையின் கூடுதலாக இருக்கிறது. அதே போன்று மாறுபட்ட வெப்பப் பரிமாற்ற முறைகள் உள்ள நிகழ்வுகளில் மொத்தத் தடையானது மாறுபட்ட முறைகளின் தடைகளின் கூடுதல் ஆகும். வெப்பச் சுற்றுக் கருத்தைப் பயன்படுத்தும் போது ஏதேனும் ஒரு ஊடகத்தின் மூலமாக பரிமாற்றப்படும் வெப்பத்தின் அளவு வெப்பநிலை மாற்றத்தின் ஈவெண் ஆகவும் ஊடகத்தின் மொத்த வெப்பத் தடையாகவும் இருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக பகுநிலைச் சுவர் குறுக்கு- பிரிவுசார் பரப்பளவு A வாகக் கருதினால். பகுநிலையானது k1 வெப்பக் குணகத்துடன் L1 நீண்ட சிமெண்ட் பூச்சு மற்றும் k2 வெப்பக் குணகத்துடன் L2 நீண்ட தாள் முகப்பிட்ட ஃபைபர் கண்ணாடியாக இருக்கும். சுவரின் இடது புறப்பரப்பு Ti இல் இருக்கும் மற்றும் அது வெப்பச்சலனக் குணகம் hi உடன் காற்றுக்கு வெளிப்படுவதாக இருக்கிறது. சுவரின் வலது புறப்பரப்பு To ஆக இருக்கிறது மற்றும் அது வெப்பச்சலனக் குணகம் ho உடன் காற்றுக்கு வெளிப்படுவதாக இருக்கிறது.

பகுநிலை மூலமாக வெப்பக் தடைக் கருத்துப் பயன்படுத்தப்பட்ட வெப்பப் பாய்வு பின்வருமாறு:

\dot{Q}=\frac{T_i-T_o}{R_i+R_1+R_2+R_o}=\frac{T_i-T_1}{R_i}=\frac{T_i-T_2}{R_i+R_1}=\frac{T_i-T_3}{R_i+R_1+R_2}=\frac{T_1-T_2}{R_1}=\frac{T_3-T_o}{R_0}

இங்கு

R_i=\frac{1}{h_iA}, R_o=\frac{1}{h_oA}, R_1=\frac{L_1}{k_1A}, R_2=\frac{L_2}{k_2A}

காப்பு மற்றும் கதிரியக்கத் தடைகள்[தொகு]

வெப்பக் காப்பான்கள் என்பவை கடத்தல், வெப்பச்சலனம் அல்லது இரண்டையும் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலமாக வெப்பத்தின் பாய்வைக் குறைப்பதற்காக குறிப்பாக உருவாக்கப்பட்ட பொருட்கள் ஆகும். கதிரியக்கத் தடைகள் கதிரியக்கத்தைப் பிரதிபலிப்பதால் கதிரியக்க மூலத்தில் இருந்து வெப்பத்தின் பாய்வைக் குறைக்கும் பொருட்கள் ஆகும். சிறந்த காப்பான்கள் சிறந்த கதிரியக்கத் தடைகளாக இருக்கும் என்று கூற முடியாது மற்றும் இதற்கு மாறாகவும் இருக்கலாம். எடுத்துக்காட்டாக உலோகம் சிறந்த பிரதிபலிப்பான் மற்றும் மோசமான காப்பானாக இருக்கிறது.

காப்பானின் செயல்திறன் அதன் R- (தடை) மதிப்பு மூலமாகக் குறிப்பிடப்படுகிறது. பொருளின் R-மதிப்பு என்பது காப்பானின் தடிமன் (d ) மூலமாகப் பெருக்கமடையும் கடத்தல் குணகத்தின் (k ) தலைகீழாக இருக்கிறது. தடை மதிப்பின் அலகுகள் SI அலகுகளில் இருக்கின்றன: (K·m²/W )

{R} = {d \over k}

{C} = {Q \over m \Delta T}

பொதுவான காப்புப் பொருளான வளையாத இழைக்கண்ணாடி ஒரு அங்குலத்திற்கு 4 R-மதிப்பைக் கொண்டிருக்கிறது. அதே சமயம் மோசமான மின்கடத்தாப் பொருளான ஊற்றுக் கான்கிரீட் ஒரு அங்குலத்திற்கு 0.08 R-மதிப்பைக் கொண்டிருக்கிறது.[7]

கதிரியக்கத் தடையின் செயல்திறன் கதிரியக்கம் பிரதிபலிப்பதின் பின்னமாக இருக்கும் எதிரொளிப்புத் திறன் மூலமாக குறிப்பிடப்படுகிறது. (கொடுக்கப்பட்ட அலைநீளத்தில்) உயர் எதிரொளிப்புத் திறனுடன் கூடிய பொருள் (அதே அலைநீளத்தில்) குறைவான கதிர்வீச்சுத்திறன் கொண்டிருக்கிறது மற்றும் இதற்கு நேர்மாறாகவும் இருக்கிறது (குறிப்பிட்ட அலைநீளத்தில் எதிரொளிப்புத் திறன் = 1 - கதிர்வீச்சுத்திறன் ). ஒரு சிறந்த கதிரியக்கத் தடை 1 இன் எதிரொளிப்புத் திறனைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். மேலும் உள்வரும் கதிரியக்கத்தை 100% பிரதிபலிக்க வேண்டும். வெற்றிடப் புட்டிகளில் (டெவர்கள்) இதனைச் செயவதற்காக 'வெள்ளி பூசப்படுகிறது'. வின்வெளி வெற்றிடத்தில் செயற்கைக்கோள்களில் கதிரியக்க வெப்பப் பரிமாற்றத்தைப் பெருமளவு குறைப்பதற்காக மற்றும் செயற்கைக்கோள் வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்துவதற்காக அலுமினியம் பூசப்பட்ட (ஒளிரும்) மைலாரின் பல அடுக்குகள் கொண்ட பல்-அடுக்குக் காப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

சிக்கலான காப்புத் தடிமன்[தொகு]

குறைவான வெப்பக் கடத்துத்திறன் (k ) பொருட்கள் வெப்பப் பாய்மங்களைக் குறைக்கின்றன. இதில் k மதிப்பு குறைவாக இருக்கும். அதற்கு ஒத்திசைவான வெப்பத் தடை (R ) மதிப்பு அதிகமாக இருக்கும்.
வெப்பக் கடத்துத்திறனின் (k) அலகுகள் W·m−1·K−1 (ஒரு கெல்வினுக்கு ஒரு மீட்டருக்கு ஒரு வாட்ஸ்) ஆகும். ஆகையால் காப்பின் அதிகரித்த அகலம் (x மீட்டர்கள்) k குறைகிறது. மேலும் தடையும் அதிகரிக்கிறது.

அதிகரித்த தடையாக இது தொடரும் தருக்கம் அதிகரித்த கடத்தல் பாதையின் மூலமாக உருவாகும் (x ).

எனினும் காப்பின் இந்த அடுக்கை இணைப்பதும் கூட புறப்பரப்பு பரப்பளவு மற்றும் அதனால் வெப்பச்சலனப் பரப்பளவு (A ) ஆகியவற்றின் நிலையான அதிகரிப்பைக் கொண்டிருக்கிறது.

இதற்கு வெளிப்படையான எடுத்துக்காட்டு உருளை வடிவக் குழாய் ஆகும்:

  • காப்பு தடிமனாக இருப்பதால் வெளிப்புற ஆரம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் அதனால் புறப்பரப்பு பரப்பளவு அதிகரிக்கிறது.
  • அதிகரித்த காப்பு அகலத்தின் இணைக்கப்பட்ட தடை இருக்கும் புள்ளி புறப்பரப்பு பரப்பளவின் விளைவுகளின் காரணமாக அதிகநிழல் கொண்டதாக மாறிவிடுவது சிக்கலான காப்புத் தடிமன் என அழைக்கப்படுகிறது. எளிமையான உருளை வடிவ குழாய்களில்:[8]
{R_{critical}} = {k \over h}

உருளைவடிவ குழாயின் இந்தத் தோற்றப்பாட்டின் வரைபட எடுத்துக்காட்டுக்குப் பார்க்கவும்: புற இணைப்பு: 26/03/09 இல் சேர்க்கப்பட்ட சிக்கலான காப்புத் தடிமன் வரைபடம்

வெப்பப் பரிமாற்றிகள்[தொகு]

வெப்பப் பரிமாற்றி என்பது ஒரு திரவத்தில் இருந்து மற்றொரு திரவத்துக்கு செயதிறமிக்க முறையில் வெப்பப் பரிமாற்றம் செய்வதற்காக உருவாக்கப்பட்ட சாதனம் ஆகும். இதில் திரவங்கள் திடச் சுவரின் மூலமாக அவை கலந்து விடாதபடி பிரிக்கப்பட்டிருக்கலாம் அல்லது திரவங்கள் நேரடியாக தொடர்பு கொள்ளும் விதமாக இருக்கலாம். வெப்பப் பரிமாற்றிகள் குளிர்ப்பதனம், காற்றுப்பதனம், வெளிச் சூடாக்கல், மின் உற்பத்தி மற்றும் வேதிச் செயல்பாடுகள் ஆகியவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. வெப்பப் பரிமாற்றியின் ஒரு பொதுவான எடுத்துக்காட்டு காரில் உள்ள ரேடியேட்டர் ஆகும். அதில் சூடான ரேடியேட்டர் திரவமானது ரேடியேட்டர் புறப்பரப்பின் மீது பாயும் காற்றின் மூலமாகக் குளிர்விக்கப்படுகிறது.

இணைப் பாய்வு, கிடைமட்டப் பாய்வு மற்றும் குறுக்குப் பாய்வு ஆகியவை பொதுவான வகை வெப்பப் பரிமாற்றிப் பாய்வுகளாக இருக்கின்றன. இணைப்பாய்வில் வெப்பப் பரிமாற்றம் ஏற்படும் சமயத்தில் இரண்டு திரவங்களும் ஒரே திசையில் நகரும். கிடைமட்டப் பாய்வில் இரண்டு திரவங்களும் எதிர் திசையில் நகரும் மற்றும் குறுக்குப் பாய்வில் இரண்டு திரவங்களும் ஒன்றுக்கொன்று செங்கோணங்களில் நகரும். வெப்பப் பரிமாற்றிக்கான பொதுவான கட்டுமானங்களில் ஓடு மற்றும் குழாய், இரைட்டைக் குழாய், வெளித்தள்ளியத் துடுப்புக் குழாய், சுழற்சித் துடுப்புக் குழாய், யு.குழாய் மற்றும் அடுக்கப்பட்ட தகடு போன்றவை அடங்கும்.

பொறியாளர்கள் வெப்பப் பரிமாற்றியின் கருத்தியலான வெப்பப் பரிமாற்றத்தைக் கணக்கிடும் போது அவர்கள் இரண்டு திரவங்களின் மாறுபடும் நிலைகளுக்கு இடையில் உள்ள இயக்க வெப்பநிலை மாறுபாடுகள் சார்ந்து முயற்சி செய்கின்றனர். இந்த எளிமையான அமைப்புகளைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டால் 'சராசரி' வெப்பநிலையாக லாக் சராசரி வெப்பநிலை மாறுபாடு (log mean temperature difference) (LMTD) பொதுவாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. மிகவும் சிக்கலான அமைப்புகளில் LMTD இன் நேரடி அறிவு கிடைப்பதில்லை. மாறாக பரிமாற்ற அலகுகளின் எண்ணிக்கை (number of transfer units) (NTU) முறை பயன்படுத்தப்படலாம்.

கொதித்தல் வெப்பப் பரிமாற்றம்[தொகு]

கொதிக்கும் திரவங்களில் வெப்பப் பரிமாற்றம் சிக்கலானது ஆனால் குறிப்பிடத்தக்க அளவிலான தொழில்நுட்ப முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது ஆகும். இது வெப்பப் பாய்மத்தில் இருந்து புறப்பரப்பு வெப்பநிலை மாறுபாடு வரை தொடர்புடைய s-வடிவ வளைவின் பண்புகளைக் கொண்டிருக்கிறது (பார்க்க Kay & Nedderman 'Fluid Mechanics & Transfer Processes', CUP, 1985, ப. 529).

குறை இயக்க வெப்பநிலைகளில் கொதித்தல் ஏற்படுவதில்லை மற்றும் வெப்பப் பரிமாற்ற விகிதம் பொதுவான ஒற்றை-பிரிவு இயங்கமைப்புகள் மூலமாக கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. புறப்பரப்பு வெப்பநிலை அதிகரிப்பதால் இடஞ்சார்ந்த கொதித்தல் ஏற்படுகிறது. மேலும் வெற்றிடக் குமிழ்கள் அணுக்கருவினை சுற்றியுள்ள குளிரான திரவங்களினுள் வளர்ந்து அதனைச் சிதைத்து விடுகின்றன. இது உப குளிர்வித்தல் அணுக்கருவினை கொதித்தல் எனப்படுகிறது. மேலும் இது மிகவும் சிறந்த வெப்பப் பரிமாற்ற இயங்கமைப்பு ஆகும். உயர் குமிழ் உருவாக்க விகிதங்களில் குமிழ்கள் தலையிட ஆரம்பிக்கும். மேலும் வெப்பப் பாய்மம் புறப்பரப்பு வெப்பநிலையுடன் துரிதமாக அதிகரிக்காது (இது அணுக்கருவினைக் கொதித்தல் DNB இல் இருந்து வெளியேறுவதாக இருக்கிறது). இன்னும் உயர் வெப்பநிலைகளில் வெப்பப் பாய்மத்தில் பெருமளவை அடைந்துவிடும் (சிக்கலான வெப்பப் பாய்மம்). தொடர்ந்து வரும் வீழ்ச்சியடையும் வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் ஆட்சியை ஆய்வு செய்வது எளிதல்ல. ஆனால் மாற்றுக் கால அணுக்கரு வினை மற்றும் படலக்கொதிப்பு ஆகியவற்றின் பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதாக நம்பப்படுகிறது. அணுக்கரு வினைக் கொதித்தல் வெப்பமான புறப்பரப்பு மீதான் வாயுப் பிரிவு {குமிழ்கள்} உருவாக்கத்தின் காரணமாக வெப்பப் பரிமாற்றம் குறைந்துவிடுகிறது. இதில் குறிப்பிடப்பட்டவாறு வாயுப் பிரிவு வெப்பக் கடத்துத்திறனானது திரவப் பிரிவு வெப்பக் கடத்துதிறனைக் காட்டிலும் மிகவும் குறைவாக இருக்கும். அதனால் இதன் வெளியீடு "வாயு வெப்பத் தடையின்" வகையாக இருக்கும்.

இன்னும் உயர் வெப்பநிலைகளில் படலக்கொதிப்பின் நீர்ம இயக்கவியல் ரீதியிலான அமைதியான ஆட்சியை அடைந்துவிடும். நிலையான வெற்றிட அடுக்குகளின் குறுக்கே வெப்பப் பாய்மங்கள் குறைவாக இருக்கும். ஆனால் வெப்பநிலையுடன் மெதுவாக அதிகரிக்கும். திரவம் மற்றும் புறப்பரப்பு ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான தொடர்பு புதிய வெற்றிட அடுக்கில் மிகவும் துரிதமான அணுக்கருவாக்கத்துக்கு வழிவகுக்கச் சாத்தியமிருக்கிறது ('தன்னிச்சையான அணுக்கருவாக்கம்').

ஒடுக்க வெப்பப் பரிமாற்றம்[தொகு]

ஒடுக்கம் என்பது நீராவி குளிர்ந்து அதன் பிரிவு திரவமாக மாற்றமடையும் போது ஏற்படுகிறது. கொதித்தல் போன்ற ஒடுக்க வெப்பப் பரிமாற்றம் தொழில் துறையில் பெரும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக இருக்கிறது. ஒடுக்கத்தின் போது ஆவியாக்கலின் உள்ளுறை வெப்பம் வெளியிடப்பட வேண்டும். வெப்பத்தின் அளவு அதே திரவ அழுத்தத்தில் ஆவியாக்கல் சமயத்தில் உட்கொள்ளப்பட்ட அதே அளவில் இருக்கும்.

பல்வேறு வகையான ஒடுக்க முறைகள் இருக்கின்றன. அவை பின்வருமாறு:

  • ஒருபடித்தான ஒடுக்கம் (மூடுபனி உருவாகும் சமயத்தில் ஏற்படுவது).
  • உபகுளிராக்கப்பட்ட திரவத்துடன் நேரடித் தொடர்பு ஏற்படும் போது ஏற்படும் ஒடுக்கம்.
  • வெப்பப் பரிமாற்றியின் குளிர்ந்த சுவர் மீது நேரடித் தொடர்பு ஏற்படும் போது ஏற்படும் ஒடுக்கம். இது தொழிற்துறையில் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் பொதுவான முறை ஆகும்:
    • படலம் சார்ந்த ஒடுக்கம் (திரவப்படலம் உபகுளிராக்கபட்ட புறப்பரப்பின் மீது உருவாகும் போது இது ஏற்படுகிறது. பொதுவாக திரவம் புறப்பரப்பை ஈரமாக்கும் போது இது ஏற்படுகிறது).
    • துளி சார்ந்த ஒடுக்கம் (திரவத் துளிகள் உபகுளிராக்கப்பட்ட புறப்பரப்பின் மீது உருவாகும் போது இது ஏற்படுகிறது. பொதுவாக திரவம் புறப்பரப்பை ஈரமாக்காத போது இது ஏற்படுகிறது). துளி சார்ந்த ஒடுக்கத்தை நம்பத்தகுந்த வகையில் உறுதிபடுத்துவது சிரமமானதாகும். ஆகையால் தொழிற்துறை உபகரணம் பொதுவாக படலம் சார்ந்த ஒடுக்க முறையில் இயங்குமாறே வடிவமைக்கப்படுகிறது.

கல்வியில் வெப்பப் பரிமாற்றம்[தொகு]

வெப்பப் பரிமாற்றம் பொதுவாக பொது வேதிப் பொறியியல் அல்லது இயந்திரவியல் பொறியியல் பாடத்திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாகக் கற்கப்படுகிறது. வெப்ப இயக்கவியல் விதிகள் வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் இயங்கமைப்பைப் புரிந்து கொள்வதற்கு இன்றியமையாதது என்பதால் பொதுவாக வெப்பப் பரிமாற்றப் பாடத்திட்டத்தை எடுப்பதற்கு வெப்ப இயக்கவியல் [[wikt:prerequisite|முற்படு தேவையாக இருக்கிறது. ஆற்றல் மாற்றம், வெப்பத்திரவங்கள் மற்றும் நிறை பரிமாற்றம் போன்றவை வெப்பப் பரிமாற்றம் தொடர்புடைய மற்ற பாடத்திட்டங்கள் ஆகும்.

வெப்பப் பரிமாற்ற முறைகள் மற்ற துறைகளுக்கு நடுவில் பின்வரும் துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

  • தானுந்து பொறியியல்
  • மின்னணுவியல் சாதனங்கள் மற்றும் அமைப்புகளின் வெப்ப மேலாண்மை
  • HVAC
  • மின்காப்பு
  • மூலப்பொருட்கள் செயலாக்கம்
  • மின் உற்பத்தி நிலையப் பொறியியல்

குறிப்புதவிகள்[தொகு]

  1. Heat Transfer - A Practical Approach by Yugnus A Cengel
  2. Yugnus A Cengel (2003), “Heat transfer-A Practical Approach” 2nd ed. Publisher McGraw Hill Professional, p26 by ISBN 0-07-245893-3, 9780072458930, Google Book Search. Accessed 20-04.-09
  3. http://biocab.org/Heat_Transfer.html Biology Cabinet organization, April 2006, “Heat Transfer”, Accessed 20/04/09
  4. http://www.engineersedge.com/heat_transfer/convection.htm Engineers Edge, 2009, “Convection Heat Transfer”,Accessed 20/04/09
  5. Louis C. Burmeister, (1993) “Convective Heat Transfer”, 2nd ed. Publisher Wiley-Interscience, p 107 ISBN 0-471-57709-X, 9780471577096, Google Book Search. Accessed 20-03-09
  6. http://www.engineersedge.com/heat_transfer/convection.htm Engineers Edge, 2009, “Convection Heat Transfer”,Accessed 20/03/09
  7. Two websites: E-star and Coloradoenergy
  8. http://mechatronics.atilim.edu.tr/courses/mece310/ch9mechatronics.ppt. Dr. Şaziye Balku: Notes including Critical Insulation Thickness as at 26/03/09

கூடுதல் வாசிப்பு[தொகு]

புற இணைப்புகள்[தொகு]

"http://ta.wikipedia.org/w/index.php?title=வெப்பப்_பரிமாற்றம்&oldid=1356109" இருந்து மீள்விக்கப்பட்டது