या ब्लॉग पोस्टमध्ये, आपण थर्मोसेस वहन, संवहन आणि किरणोत्सर्ग कसे अवरोधित करतात त्यामागील विज्ञानावर एक नजर टाकू.
ते थंड पेये थंड ठेवतात आणि उबदार पेये उबदार ठेवतात. सर्वव्यापी थर्मॉसचा शोध शंभर वर्षांपूर्वी १८८१ मध्ये लागला होता, प्रथम वेनहोल्डने आणि नंतर १८९२ मध्ये जेम्स देवर यांनी लावला होता आणि आजही वापरात आहे. मूळतः त्याचे शोधक जेम्स देवर यांच्या नावावरून त्याला देवर बाटली असे म्हटले जात असे.
थर्मॉसमध्ये भरपूर पेये सामावू शकतात असे दिसते, पण जेव्हा तुम्ही ते आत ठेवता तेव्हा ते तुम्हाला वाटते तितके जास्त साठवत नाहीत. ते इतके कमी का धरतात? थर्मॉस तुमच्या पेयाचे, त्याच्या संरचनेचे आणि उष्णता हस्तांतरित करण्याच्या तीन मार्गांचे संरक्षण कसे करते ते पाहूया.
प्रथम, उष्णता म्हणजे उच्च-तापमानाच्या पदार्थापासून कमी-तापमानाच्या पदार्थाकडे उर्जेचा प्रवाह जेव्हा भिन्न तापमानाच्या दोन वस्तू संपर्कात येतात. ही उष्णता तीन प्रकारे हस्तांतरित केली जाऊ शकते. वहन, संवहन आणि किरणोत्सर्ग, ज्याद्वारे उष्णता हस्तांतरित केली जाऊ शकते असे माध्यम असताना वहन आणि संवहन होते आणि माध्यमाशिवाय रेडिएशन होते.
उदाहरणार्थ, आग विझवताना, ते करण्याचे तीन मार्ग आहेत. प्रथम अग्निशामकांनी पाण्याच्या बादल्या घेऊन धावणे आणि हाताने आग विझवणे. दुसरा मार्ग, तुमच्याकडे पुरेसे अग्निशामक असल्यास, एका रांगेत उभे राहणे आणि आग विझवण्यासाठी बादल्या फिरवणे. अंतिम पद्धत म्हणजे अग्निशमन ट्रकमधून रबरी नळीमधून पाणी मारून आग थेट विझवणे. अग्निशामकांना उष्णता हस्तांतरण माध्यम आणि पाण्याचा उष्णता म्हणून विचार करा. पहिल्या आणि दुसऱ्या पद्धती अनुक्रमे संवहन आणि वहन द्वारे उष्णता हस्तांतरणाशी संबंधित आहेत. उल्लेख केलेल्या शेवटच्या पद्धतीचा विचार रेडिएशन म्हणून केला जाऊ शकतो, जेथे उष्णता माध्यमाशिवाय हस्तांतरित केली जाते.
चला या प्रत्येक पद्धतीचा अधिक तपशीलवार विचार करूया आणि ते थर्मॉसच्या संरचनेशी कसे संबंधित आहेत.
चालकता म्हणजे पदार्थाच्या हालचालीशिवाय (मध्यम) जास्त तापमानापासून कमी तापमानात उष्णता हस्तांतरित करणे. पदार्थ किती चांगल्या प्रकारे उष्णता हस्तांतरित करू शकतो याचे मोजमाप म्हणजे त्याची 'औष्णिक चालकता' - मूल्य जितके लहान असेल तितकेच वस्तू कमी चांगल्या प्रकारे उष्णता वाहते. हे प्रत्येक पदार्थासाठी अद्वितीय आहे आणि सामान्यतः घन पदार्थ, द्रव आणि वायूंसाठी त्या क्रमाने लहान असते. घन पदार्थांमध्ये द्रव किंवा वायूंपेक्षा प्रति युनिट आकारमानात जास्त रेणू असतात कारण ते त्यांच्या रेणूंमधून उष्णता हस्तांतरित करण्यास अधिक सक्षम असतात. चालकता निर्वात स्थितीत होत नाही.
तसेच, घन पदार्थांमध्ये, धातू हे उष्णतेचे सर्वोत्तम वाहक आहेत कारण त्यांच्याकडे अधिक मुक्त इलेक्ट्रॉन आहेत, ज्यामुळे अतिरिक्त उष्णता वाहक होते. उदाहरणार्थ, स्टूचे भांडे उकळताना, धातूचा लाकूड लवकर गरम होतो, तर लाकडी लाकूड हळूहळू गरम होतो. हे घडते कारण धातूची थर्मल चालकता लाकडापेक्षा जास्त असते.
थर्मोसेस बाटलीला दुहेरी भिंतीची रचना बनवते जेणेकरुन शीतपेयावर प्रवाहामुळे बाहेरील तापमानाचा परिणाम होणार नाही. दुहेरी संरचनेमध्ये रिकामी जागा सोडल्याने, उष्णतेचे नुकसान कमी करण्यासाठी ते मध्यम-मुक्त व्हॅक्यूम तयार करते.
संवहनाद्वारे उष्णता हस्तांतरण ही एक घटना आहे जी सहसा द्रवपदार्थांमध्ये घडते, जिथे द्रवातील रेणू प्रसाराद्वारे उष्णता हस्तांतरित करतात. जेव्हा तुम्ही द्रवपदार्थ गरम करता तेव्हा घनतेतील फरकामुळे गरम भाग वरच्या बाजूला येतात आणि थंड भाग त्यांच्या जागी भरतात, ज्यामुळे एक अभिसरण तयार होते आणि संपूर्ण द्रवपदार्थ गरम होतो. संवहनाचे उदाहरण म्हणजे जेव्हा तुम्ही स्टोव्ह चालू करता तेव्हा उबदार हवा वर येते आणि थंड हवा तळाशी पडते, ज्यामुळे संपूर्ण खोली गरम होते.
थर्मॉस उष्णतेचे वहन रोखण्यासाठी व्हॅक्यूमचा वापर करते, जे संवहनामुळे उष्णतेचे नुकसान देखील प्रतिबंधित करते कारण ते होण्यासाठी कोणतेही माध्यम नसते.
शेवटी, विकिरण म्हणजे विद्युत चुंबकीय लहरींद्वारे उच्च तापमानापासून कमी तापमानापर्यंत उष्णता सोडणे, उष्णता वाहून नेण्यासाठी माध्यम नसणे. कारण त्याला माध्यमाची आवश्यकता नसते, तीन उष्णता हस्तांतरण पद्धतींपैकी रेडिएशन सर्वात वेगवान आहे. सर्वात जवळचे उदाहरण म्हणजे सौरऊर्जा. सूर्य इन्फ्रारेड, अल्ट्राव्हायोलेट आणि दृश्यमान प्रकाशाच्या रूपात तेजस्वी ऊर्जा उत्सर्जित करून पृथ्वीवर उष्णता हस्तांतरित करतो. जेव्हा तेजस्वी ऊर्जा एखाद्या वस्तूवर आदळते तेव्हा त्यातील काही परावर्तित होते आणि काही शोषली जाते, ज्यामुळे वस्तूच्या तापमानात बदल होतो. काळी पृष्ठभाग ऊर्जा चांगल्या प्रकारे शोषून घेते, तर चमकदार किंवा चमकदार पृष्ठभाग ऊर्जा अधिक चांगल्या प्रकारे परावर्तित करते.
थर्मॉस व्हॅक्यूममध्ये संवहन आणि वहन प्रतिबंधित करते, परंतु विकिरण अजूनही होते. किरणोत्सर्गाचा पेयाच्या तापमानावर परिणाम होण्यापासून रोखण्यासाठी, थर्मॉसच्या आतील बाजूस किरणोत्सर्ग परावर्तित करण्यासाठी पॉलिश चांदीचा मुलामा दिला जातो. ही पद्धत उपग्रहांना देखील लागू केली जाते, जे तापमानास संवेदनशील असतात, त्यामुळे सौर विकिरण रोखण्यासाठी त्यांच्या पृष्ठभागावर चांदी किंवा सोन्याचा मुलामा चढवला जातो.
थर्मॉसमधील पेय आपल्याला जास्त काळ गरम किंवा थंड पेयांचा आनंद घेण्यास अनुमती देते असे नाही तर उष्णता हस्तांतरण, जसे की वहन, संवहन आणि किरणोत्सर्ग रोखण्याची वैज्ञानिक कल्पना देखील आहे. अलिकडच्या वर्षांत, एकेरी वापराच्या उत्पादनांचा वापर कमी करण्याच्या चळवळीसह, अनेक लोकांनी पर्यावरणाला मदत करण्यासाठी थर्मॉसचा वापर केला आहे. थर्मॉसची व्हॅक्यूम रचना घरांमध्ये व्हॅक्यूम इन्सुलेटेड खिडक्यांना देखील लागू केली जाते.
या ब्लॉग पोस्टची सुरुवात या प्रश्नाने झाली होती, "थर्मॉसमध्ये फक्त थोडेसे पेय का असते?" यामुळे आम्हाला उष्णता हस्तांतरणाचे वैज्ञानिक नियम एक्सप्लोर करण्यास मदत झाली. दैनंदिन वस्तूंमध्ये इतर कोणती वैज्ञानिक तत्त्वे लपलेली आहेत हे शोधणे मनोरंजक ठरणार नाही का?
