ऊष्मीय प्रभाव

ऊष्मीय इफ्यूसिविटी संवेदक आमतौर पर सामग्री के प्रत्यक्ष माप में उपयोग किया जाता है।

ऊष्मप्रवैगिकी में, एक सामग्री की ऊष्मीय प्रवाहशीलता, जिसे तापीय प्रतिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है, अपने परिवेश के साथ तापीय ऊर्जा का आदान-प्रदान करने की क्षमता का एक उपाय है। इसे सामग्री की तापीय चालकता के उत्पाद के वर्गमूल ($\lambda$) और इसकी अनुमापी ताप क्षमता ($\rho c_{p}$) के रूप में परिभाषित किया गया है।

$e={\sqrt {\left(\lambda \rho c_{p}\right)}}$

तापीय प्रभावोत्पादकता के लिए इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली ${\rm {W}}{\sqrt {\rm {s}}}/({\rm {m^{2}K}})$ या, समकक्ष, ${\rm {J}}/({\rm {m^{2}K}}{\sqrt {\rm {s}}})$ हैं। अर्ध-अनंत कठोर शरीर के लिए सामग्री की तापीय जड़ता के लिए ऊष्मीय प्रभावोत्पादकता एक अच्छा सन्निकटन है, जहां केवल प्रवाहकत्त्व की विसारक प्रक्रिया द्वारा ऊष्मा हस्तांतरण का प्रभुत्व होता है।

ऊष्मीय बहाव एक मापदण्ड है जो एक पतली सतह जैसे क्षेत्र के माध्यम से ऊष्मा के प्रवाह के लिए ऊष्मा समीकरण के समाधान को लागू करने पर उभरता है। यह विशेष रूप से तब उपयोगी हो जाता है जब किसी सामग्री की वास्तविक सतह के निकट क्षेत्र का चयन किया जाता है। दो भौतिक समूहों में से प्रत्येक के प्रवाह और संतुलन के तापमान को जानने के बाद ऊष्मीय संपर्क में रखे जाने पर उनके अंतरापृष्ठ तापमान $T_{m}$ का अनुमान लगाया जा सकता है।

$T_{m}={\frac {e_{1}T_{1}+e_{2}T_{2}}{e_{1}+e_{2}}}$

एफ्फुसिविटी को मापने के लिए इस संबंध के आधार पर विशेष संवेदक भी विकसित किए गए हैं।

ऊष्मीय प्रभावोत्पादकता और ऊष्मीय प्रसार संबंधित मात्राएँ; क्रमशः एक उत्पाद बनाम एक सामग्री के मौलिक अभिगमन और भंडारण गुणों का अनुपात हैं। विसरणशीलता उष्मा समीकरण में स्पष्ट रूप से प्रकट होती है, जो एक ऊर्जा संरक्षण समीकरण है, और उस गति को मापता है जिस पर किसी समूह द्वारा ऊष्मीय संतुलन तक पहुँचा जा सकता है। इसके विपरीत एक शरीर की प्रवाहशीलता (जिसे कभी-कभी जड़ता, संचय, प्रतिक्रियात्मकता आदि भी कहा जाता है) एक समय-आवधिक, या इसी तरह परेशान करने वाले कार्य के अधीन तापमान परिवर्तन का प्रतिरोध करने की क्षमता होती है।

अनुप्रयोग

संपर्क सतह पर तापमान

यदि दो अर्ध-अनंत समूह प्रारम्भ में तापमान $T_{1}$ और $T_{2}$ पर सही ऊष्मीय संपर्क में लाया जाता है, संपर्क सतह पर तापमान $T_{m}$ उनके सापेक्ष प्रभाव के आधार पर एक भारित माध्य होगा। इस संबंध को एक बहुत ही सरल नियंत्रण मात्रा आवरण के पीछे गणना के साथ प्रदर्शित किया जा सकता है:

निम्नलिखित 1D ऊष्मा चालन समस्या पर विचार करें। प्रारंभ में समान तापमान $T_{1}$ पर, क्षेत्र 1 सामग्री 1 है, और प्रारम्भ में एक समान तापमान $T_{2}$ पर क्षेत्र 2 सामग्री 2 है। संपर्क में लाए जाने के बाद $\Delta t$ की कुछ अवधि दी गई है, ऊष्मा दो सामग्रियों के बीच की सीमा में फैल गई होगी। एक सामग्री की तापीय विसारकता $\alpha =\lambda /(\rho c_{p})$ है। ऊष्मा समीकरण (या प्रसार समीकरण) से, सामग्री 1 में विशिष्ट प्रसार लंबाई $\Delta x_{1}$ है

$\Delta x_{1}\simeq {\sqrt {\alpha _{1}\cdot \Delta t}}$, जहाँ $\alpha _{1}=\lambda _{1}/(\rho c_{p})_{1}$.

इसी तरह, एक विशेषता प्रसार लंबाई $\Delta x_{2}$ सामग्री 2 में है

$\Delta x_{2}\simeq {\sqrt {\alpha _{2}\cdot \Delta t}}$, जहाँ $\alpha _{2}=\lambda _{2}/(\rho c_{p})_{2}$.

मान लें कि दो सामग्रियों के बीच की सीमा के दोनों ओर विशेषता प्रसार लंबाई के भीतर का तापमान समान रूप से संपर्क तापमान $T_{m}$ पर है (यह नियंत्रण-मात्रा दृष्टिकोण का सार है)। ऊर्जा का संरक्षण यह तय करता है कि

$\Delta x_{1}(\rho c_{p})_{1}(T_{1}-T_{m})=\Delta x_{2}(\rho c_{p})_{2}(T_{m}-T_{2})$.

$\Delta x_{1}$ और $\Delta x_{2}$ के लिए उपरोक्त भावों का प्रतिस्थापन और उन्मूलन $\Delta t$ संपर्क तापमान के लिए एक अभिव्यक्ति देता है।

$T_m=T_1+\left(T_2-<!--\; -\; -->T_1\right)\frac{e_2}{e_2+e_1}=\frac{e_1{T}_1+e_2{T}_2}{}$