ऊष्मा स्थानांतरण कैलकुलेटर क्या है?
यह कैलकुलेटर बताता है कि किसी ठोस पदार्थ — जैसे दीवार, खिड़की या धातु की प्लेट — से चालन (conduction) के ज़रिए कितनी ऊष्मा गुज़रती है। इसके लिए यह फूरियर के स्थायी-अवस्था चालन नियम का उपयोग करता है। यह आपको ऊष्मा स्थानांतरण की दर (शक्ति, वाट में) और चुने गए समय में स्थानांतरित कुल ऊष्मा ऊर्जा (जूल और किलोजूल में) दोनों देता है। यह एक सार्वभौमिक भौतिकी उपकरण है और हर जगह लागू होता है।
इसका उपयोग कैसे करें
पदार्थ की ऊष्मीय चालकता k (W/m·K), जिस अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल A (m²) से ऊष्मा बहती है, पदार्थ के आर-पार तापमान का अंतर ΔT (K या °C), उसकी मोटाई d (m), और समय t सेकंड में दर्ज करें। चूँकि कैलकुलेटर मोटाई से भाग देता है, इसलिए यह मान शून्य से बड़ा होना ज़रूरी है।
सूत्र की व्याख्या
ऊष्मा स्थानांतरण की दर है \(\dot{Q} = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T}{d}\)। इसे समय से गुणा करने पर कुल ऊर्जा मिलती है:
$$Q = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T \cdot t}{d}$$ज़्यादा चालकता, बड़ा क्षेत्रफल या अधिक तापमान अंतर ऊष्मा प्रवाह को बढ़ाते हैं, जबकि अधिक मोटाई इसे घटाती है। ध्यान दें कि किसी अंतर के लिए \(\Delta T\) केल्विन और सेल्सियस दोनों में संख्यात्मक रूप से समान रहता है।
हल किया हुआ उदाहरण
एक फाइबरग्लास की दीवार में k = 0.04 W/m·K, क्षेत्रफल 10 m², ΔT = 20 K, मोटाई 0.1 m है। दर =
$$\frac{0.04 \times 10 \times 20}{0.1} = 80 \text{ W}$$1 घंटे (3600 सेकंड) में,
$$Q = 80 \times 3600 = 288{,}000 \text{ J} = 288 \text{ kJ}$$अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
मुझे कौन-सी इकाइयाँ इस्तेमाल करनी चाहिए? शुरू से अंत तक SI इकाइयाँ: W/m·K, m², केल्विन, मीटर, सेकंड। परिणाम वाट और जूल में आता है।
क्या \(\Delta T\) केल्विन में ही होना चाहिए? तापमान के अंतर का मान केल्विन और सेल्सियस दोनों में एक जैसा रहता है, इसलिए \(\Delta T\) के लिए कोई भी चलेगा।
क्या यह केवल स्थायी-अवस्था के लिए है? हाँ — यह स्थिर \(\Delta T\) और एक-आयामी चालन मानता है, और शुरुआती गर्म होने (transient) तथा संवहन/विकिरण को नज़रअंदाज़ करता है।
