किसी भी पदार्थ के लिए दिए गए तापमान अंतर के लिए ऊष्मीय चालन को ऊष्मा चालन की दर द्वारा कैसे दर्शाया जाता है?

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(N/A) मान लीजिए $L$ लंबाई और $A$ समान अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल वाली एक धात्विक छड़ है,जिसके दोनों सिरों को अलग-अलग तापमान पर रखा गया है। यह सिरों को $T_{C}$ और $T_{D}$ तापमान वाले बड़े जलाशयों के संपर्क में रखकर किया जा सकता है,जहाँ $T_{C} > T_{D}$ है।
यह मानते हुए कि छड़ की भुजाएँ पूरी तरह से ऊष्मारोधी हैं,परिवेश के साथ कोई ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है। प्रारंभ में,छड़ के विभिन्न भागों का तापमान समय के साथ बढ़ता है। कुछ समय बाद,एक 'स्थायी अवस्था' (steady state) प्राप्त हो जाती है जहाँ छड़ का तापमान $T_{C}$ से $T_{D}$ तक दूरी के साथ समान रूप से घटता है।
इस स्थायी अवस्था में,$C$ पर स्थित जलाशय एक स्थिर दर पर ऊष्मा प्रदान करता है,जो छड़ के माध्यम से स्थानांतरित होती है और $D$ पर स्थित जलाशय को उसी दर पर प्राप्त होती है। ऊष्मा प्रवाह की दर $\frac{dQ}{dt}$ और तापमान प्रवणता $\frac{dT}{dx}$ दोनों समय के साथ स्थिर रहते हैं।
प्रायोगिक रूप से यह पाया गया है कि ऊष्मा प्रवाह की दर (या ऊष्मा धारा) $H$ को इस प्रकार दिया जाता है:
$H = \frac{dQ}{dt} = KA \frac{T_{C} - T_{D}}{L}$
जहाँ $K$ पदार्थ की ऊष्मीय चालकता है।

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समान लंबाई लेकिन अलग-अलग त्रिज्या वाले दो चालक बेलनों को चित्र में दिखाए अनुसार $T_1=300 \ K$ और $T_2=100 \ K$ तापमान पर रखे गए दो ऊष्मा बाथ के बीच श्रेणीक्रम में जोड़ा गया है। बड़े बेलन की त्रिज्या छोटे बेलन की त्रिज्या से दोगुनी है और छोटे तथा बड़े बेलन के पदार्थों की ऊष्मीय चालकता क्रमशः $K_1$ और $K_2$ है। यदि स्थिर अवस्था में दोनों बेलनों के जंक्शन पर तापमान $200 \ K$ है,तो $K_1 / K_2 = . . . . . .$

समान आयामों वाली तांबे और लोहे की छड़ों पर मोम की परत चढ़ाई गई है। तांबे और लोहे की ऊष्मीय चालकता का अनुपात $10:9$ है। यदि प्रत्येक छड़ के एक सिरे को गर्म पानी में रखा जाता है,तो मोम पिघल जाता है। छड़ों की लंबाई का वह अनुपात ज्ञात कीजिए जिसके लिए मोम समान दर पर पिघलता है।

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