थर्मल डिफ्यूसिविटी क्या है?
थर्मल डिफ्यूसिविटी (α) यह बताती है कि किसी पदार्थ में ऊष्मा कितनी तेज़ी से फैलती है, उसकी ऊष्मा संग्रह करने की क्षमता के मुकाबले। ज़्यादा डिफ्यूसिविटी का मतलब है कि ऊष्मा तेज़ी से सफ़र करती है और पदार्थ जल्दी ही ऊष्मीय संतुलन तक पहुँच जाता है; कम मान का मतलब है ऊष्मा धीरे-धीरे चालित होती है। यह ट्रांज़िएंट ऊष्मा-स्थानांतरण विश्लेषण, ढलाई (कास्टिंग), इलेक्ट्रॉनिक्स कूलिंग और बिल्डिंग फ़िज़िक्स में एक अहम गुण है। इसकी SI इकाई वर्ग मीटर प्रति सेकंड (m²/s) है।
इस कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें
पदार्थ के तीन गुण दर्ज करें: थर्मल चालकता k (W/m·K में), घनत्व ρ (kg/m³ में) और विशिष्ट ऊष्मा क्षमता cp (J/kg·K में)। कैलकुलेटर थर्मल डिफ्यूसिविटी को m²/s में और आपकी सुविधा के लिए mm²/s में भी दिखाता है (m²/s को 1,000,000 से गुणा करके)।
सूत्र की व्याख्या
मूल समीकरण यह है:
$$\alpha = \frac{k}{\rho \times c_p}$$
यहाँ k बताता है कि पदार्थ ऊष्मा को कितनी आसानी से चालित करता है, जबकि ρ·cp का गुणनफल वॉल्यूमेट्रिक ऊष्मा क्षमता है — यानी प्रति इकाई आयतन का तापमान एक डिग्री बढ़ाने के लिए कितनी ऊष्मा चाहिए। चालन क्षमता को ऊष्मा-संग्रह क्षमता से भाग देने पर वह दर मिलती है जिससे तापमान में आया बदलाव पदार्थ में आगे फैलता है।
हल किया गया उदाहरण
शुद्ध एल्युमिनियम के लिए: k = 237 W/m·K, ρ = 2700 kg/m³, cp = 900 J/kg·K।
$$\alpha = \frac{237}{2700 \times 900} = \frac{237}{2{,}430{,}000} \approx 0.00009753 \ \text{m}^2/\text{s}$$ यानी लगभग 97.53 mm²/s। यह ऊँचा मान बताता है कि एल्युमिनियम इतनी तेज़ी से क्यों गरम और ठंडा होता है।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
मुझे कौन-सी इकाइयाँ इस्तेमाल करनी चाहिए? α को m²/s में पाने के लिए लगातार SI इकाइयाँ (W/m·K, kg/m³, J/kg·K) इस्तेमाल करें।
डिफ्यूसिविटी और चालकता में क्या फ़र्क है? चालकता (k) स्थिर-अवस्था (स्टेडी-स्टेट) में ऊष्मा के बहाव को दर्शाती है; जबकि डिफ्यूसिविटी (α) यह बताती है कि ट्रांज़िएंट स्थितियों में तापमान का बदलाव कितनी तेज़ी से फैलता है।
mm²/s में बदलने की ज़रूरत क्यों? मटेरियल टेबलों में α अक्सर mm²/s में दी जाती है क्योंकि m²/s वाले मान बहुत छोटे होते हैं; 1 m²/s = 1,000,000 mm²/s।
