Convection Questions in Hindi

(C) तरल पदार्थों (जैसे हवा) में ऊष्मा स्थानांतरण का प्राथमिक तरीका संवहन (Convection) है। जब आग के पास की हवा गर्म होती है,तो वह कम घनी हो जाती है और उत्प्लावकता के कारण ऊपर उठती है। गर्म हवा की यह ऊपर उठती धारा महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी को ऊपर की ओर ले जाती है। इसलिए,आग के ठीक ऊपर का तापमान किनारों की तुलना में बहुत अधिक होता है,जहाँ हवा गर्म धाराओं द्वारा सक्रिय रूप से प्रतिस्थापित नहीं हो रही होती है। अतः,विकल्प $C$ सही है।

(C) थर्मस फ्लास्क का मुख्य उद्देश्य सामग्री और परिवेश के बीच ऊष्मा के स्थानांतरण को कम करना है। ऊष्मा का स्थानांतरण चालन,संवहन और विकिरण के माध्यम से होता है। हालांकि हवा ऊष्मा की कुचालक है,लेकिन यह संवहन धाराओं के माध्यम से ऊष्मा के स्थानांतरण की अनुमति देती है। दीवारों के बीच निर्वात बनाकर,संवहन को पूरी तरह से समाप्त कर दिया जाता है,क्योंकि संवहन के लिए ऊष्मा के परिवहन हेतु एक भौतिक माध्यम की आवश्यकता होती है। इसलिए,सही उत्तर $C$ है।

(A) ऊष्मा हमेशा गर्म भाग से ठंडे भाग की ओर प्रवाहित होती है। द्रवों में,यदि निचले भाग को गर्म किया जाता है,तो द्रव का घनत्व कम हो जाता है और वह ऊपर की ओर उठता है,जिससे संवहन धाराएं उत्पन्न होती हैं। ऊपरी भाग को गर्म और निचले भाग को ठंडा रखने से,ऊपर के द्रव का घनत्व नीचे के द्रव की तुलना में कम बना रहता है,जो संवहन धाराओं के निर्माण को रोकता है। इससे संवहन के हस्तक्षेप के बिना ऊष्मीय चालकता का मापन संभव हो पाता है।

(B) गर्म हवा का घनत्व ठंडी हवा के घनत्व से कम होता है,जिसके कारण गर्म हवा ऊपर उठती है।
नीचे के पास खिड़कियाँ रखने से बाहर की ठंडी हवा इमारत में प्रवेश करती है।
ऊपर (छत) के पास खिड़कियाँ रखने से,इमारत के अंदर की गर्म हवा,जिसका घनत्व कम होता है,ऊपर उठती है और इन खुले स्थानों से बाहर निकल जाती है।
यह प्रक्रिया एक प्राकृतिक संवहन धारा (convection current) बनाती है जो उचित वेंटिलेशन सुनिश्चित करती है।

(A) पृथ्वी की सतह सौर विकिरण को अवशोषित करती है और गर्म हो जाती है।
यह ऊष्मा फिर मुख्य रूप से चालन (सीधे संपर्क द्वारा) और संवहन (हवा की धाराओं की गति द्वारा) के माध्यम से वायुमंडल की निचली परतों में स्थानांतरित होती है।
इसलिए,वायुमंडल चालन और संवहन दोनों के माध्यम से गर्म होता है।
हालाँकि,वायुमंडलीय परिसंचरण और वायु द्रव्यमान के गर्म होने के संदर्भ में,संवहन ऊष्मा को लंबवत रूप से वितरित करने की प्रमुख प्रक्रिया है।
दिए गए विकल्पों को देखते हुए,वायुमंडलीय परतों के गर्म होने के लिए सबसे सटीक वर्णन संवहन है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
संवहन में,ऊष्मा का स्थानांतरण तरल पदार्थों (द्रवों और गैसों) में कणों की वास्तविक भौतिक गति द्वारा होता है।
जब किसी तरल को गर्म किया जाता है,तो ऊष्मा स्रोत के पास के कण ऊर्जा प्राप्त करते हैं,उनका घनत्व कम हो जाता है और वे ऊपर की ओर उठते हैं।
साथ ही,ऊपर के ठंडे और अधिक घनत्व वाले कण उनका स्थान लेने के लिए नीचे आते हैं,जिससे संवहन धाराएँ बनती हैं जो माध्यम में ऊष्मा का वितरण करती हैं।

(A) प्राकृतिक संवहन किसी तरल के दो क्षेत्रों के बीच घनत्व में अंतर के कारण होता है। जब किसी तरल को गर्म किया जाता है,तो वह फैलता है और उसका घनत्व कम हो जाता है,जिससे वह ऊपर उठता है,जबकि ठंडा और अधिक घनत्व वाला तरल उसका स्थान लेने के लिए नीचे बैठ जाता है। यह गति घनत्व प्रवणता पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा संचालित होती है। इसलिए,प्राकृतिक संवहन के लिए गुरुत्वाकर्षण बल अनिवार्य है।

(D) जब किसी तरल को नीचे से गर्म किया जाता है,तो नीचे के अणु गतिज ऊर्जा प्राप्त करते हैं और एक-दूसरे से दूर हो जाते हैं,जिससे तरल का विस्तार होता है।
जैसे-जैसे तरल का विस्तार होता है,उसका आयतन बढ़ता है जबकि उसका द्रव्यमान स्थिर रहता है,जिससे घनत्व में कमी आती है।
चूंकि गर्म तरल अपने ऊपर मौजूद ठंडे और अधिक सघन तरल की तुलना में कम सघन होता है,इसलिए उत्प्लावन बल के कारण गर्म तरल ऊपर की ओर उठता है।
गर्म तरल के ऊपर उठने और ठंडे तरल के नीचे बैठने का यह निरंतर चक्र संवहन धाराएँ बनाता है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
संवहन ऊष्मा स्थानांतरण की एक विधि है जिसके लिए ऊष्मा को ले जाने के लिए एक तरल माध्यम (द्रव या गैस) की आवश्यकता होती है,जिसमें कणों की वास्तविक गति के माध्यम से ऊष्मा का स्थानांतरण होता है।
$A$. समुद्री और स्थलीय समीर वायुमंडल में संवहन धाराओं के कारण उत्पन्न होते हैं।
$B$. पानी का उबलना संवहन का एक उत्कृष्ट उदाहरण है,जिसमें गर्म पानी ऊपर उठता है और ठंडा पानी नीचे आता है।
$C$. फिलामेंट के कारण बल्ब के कांच का गर्म होना मुख्य रूप से विकिरण (radiation) द्वारा होता है। चूंकि बल्ब के अंदर निर्वात (vacuum) होता है,इसलिए वहां संवहन के लिए कोई माध्यम नहीं होता है।
$D$. भट्टी के चारों ओर की हवा का गर्म होना वायु धाराओं की गति से संबंधित है,जो एक संवहन प्रक्रिया है।

(C) जब आग जलती है,तो लौ के आसपास की हवा गर्म हो जाती है।
जैसे-जैसे हवा गर्म होती है,उसका घनत्व कम हो जाता है और उत्प्लावकता (buoyancy) के कारण वह ऊपर की ओर उठती है।
द्रव के कणों की वास्तविक गति के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरण की इस प्रक्रिया को संवहन (Convection) कहा जाता है।
चूंकि गर्म हवा ऊपर उठती है,इसलिए आग के ठीक ऊपर गर्मी की तीव्रता किनारों की तुलना में काफी अधिक होती है,जहाँ हवा संवहन धाराओं द्वारा सक्रिय रूप से विस्थापित नहीं हो रही होती है।

(A) द्रवों में,यदि नीचे से गर्म किया जाता है,तो ऊष्मा का स्थानांतरण मुख्य रूप से संवहन द्वारा होता है,क्योंकि गर्म और कम घनत्व वाला द्रव ऊपर की ओर उठता है। द्रव को ऊपर से गर्म करने पर,गर्म द्रव ऊपर ही रहता है और ठंडा,अधिक घनत्व वाला द्रव नीचे बना रहता है। यह स्थिर घनत्व प्रवणता संवहन धाराओं के निर्माण को रोकती है,जिससे केवल चालन (conduction) के माध्यम से ऊष्मीय चालकता का मापन संभव हो पाता है।

(B) सही उत्तर $B$ है।
संवहन ऊष्मा स्थानांतरण का एक तरीका है जो गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में तरल पदार्थ के घनत्व के अंतर पर निर्भर करता है।
जब पानी गर्म होता है,तो गर्म और कम घनत्व वाला तरल ऊपर उठता है जबकि ठंडा और अधिक घनत्व वाला तरल नीचे बैठता है,जिससे संवहन धाराएँ बनती हैं।
पृथ्वी के उपग्रह के अंदर,वस्तुएँ भारहीनता की स्थिति (मुक्त पतन) में होती हैं।
इस स्थिति में,घनत्व-आधारित उत्प्लावन बल (buoyancy force) पैदा करने के लिए कोई प्रभावी गुरुत्वाकर्षण नहीं होता है।
चूँकि उत्प्लावन बल शून्य होता है,इसलिए संवहन धाराएँ स्थापित नहीं हो सकती हैं।
इसलिए,पृथ्वी के उपग्रह के अंदर संवहन द्वारा पानी को नहीं उबाला जा सकता है।

(B) संवहन तरल पदार्थों (द्रवों और गैसों) में ऊष्मा स्थानांतरण की वह प्रक्रिया है जिसमें तरल के कणों का वास्तविक स्थानांतरण होता है।
यह गति तापमान में भिन्नता के कारण उत्पन्न घनत्व के अंतर से संचालित होती है।
जब किसी तरल को गर्म किया जाता है,तो वह फैलता है और उसका घनत्व कम हो जाता है,जिससे वह ऊपर उठता है,जबकि ठंडा और अधिक घनत्व वाला तरल उसका स्थान लेने के लिए नीचे बैठ जाता है।
यह उत्प्लावकता-आधारित परिसंचरण पूरी तरह से गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की उपस्थिति पर निर्भर करता है।
इसके विपरीत,चालन और विकिरण के लिए पदार्थ की थोक गति की आवश्यकता नहीं होती है और ये गुरुत्वाकर्षण से स्वतंत्र होते हैं।

(C) $Assertion$ सही है क्योंकि आग के ठीक ऊपर की हवा गर्म होकर फैलती है और संवहन धाराओं (convection currents) के कारण ऊपर उठती है।
यह प्रक्रिया ऊष्मीय ऊर्जा को ऊपर की ओर ले जाती है,जिससे आग के ऊपर का क्षेत्र किनारों की तुलना में काफी अधिक गर्म हो जाता है।
$Reason$ गलत है क्योंकि हवा ऊष्मा की कुचालक होती है। इस स्थिति में ऊष्मा का स्थानांतरण मुख्य रूप से संवहन के कारण होता है,न कि चालन (conduction) के कारण।

(N/A) $(1)$ तरल पदार्थों में ऊष्मा का प्रसार ऊष्मा संवहन के कारण होता है।
जब किसी तरल को नीचे से गर्म किया जाता है, तो उस भाग के तरल का आयतन बढ़ जाता है और परिणामस्वरूप घनत्व कम हो जाता है।
उत्प्लावन बल के कारण हल्का तरल ऊपर की ओर उठता है और ठंडा तरल उसका स्थान लेने के लिए नीचे आता है।
ऐसी निरंतर प्रक्रिया के परिणामस्वरूप पूरा तरल गर्म हो जाता है। गर्म होने की इस प्रक्रिया को "ऊष्मा संवहन" कहा जाता है।
ऊष्मा संवहन प्राकृतिक या जबरन (forced) हो सकता है।
प्राकृतिक संवहन: यदि तरल की गति घनत्व में अंतर के कारण होती है, तो इसे प्राकृतिक संवहन कहा जाता है।
वायुमंडल में, असंतुलित ऊष्मा प्रवाह के कारण प्राकृतिक संवहन द्वारा गर्म और ठंडी हवा की धाराएं बनती हैं।
जबरन संवहन: यदि तरल की गति पंप, पंखे, स्टिरर आदि जैसे किसी उपकरण की मदद से होती है, तो इसे जबरन संवहन कहा जाता है।
मानव शरीर में, हृदय एक पंप के रूप में कार्य करता है और शरीर के सभी हिस्सों में रक्त का संचार करके, यह जबरन संवहन द्वारा शरीर के तापमान को बनाए रखता है।
$(2)$ समुद्री समीर:
दिन के दौरान, जमीन पानी के बड़े निकायों की तुलना में अधिक तेजी से गर्म होती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पानी की विशिष्ट ऊष्मा अधिक होती है और मिश्रण धाराएं अवशोषित ऊष्मा को पानी के बड़े आयतन में फैला देती हैं।
गर्म जमीन के संपर्क में आने वाली हवा चालन द्वारा गर्म हो जाती है। यह फैलती है, और आसपास की ठंडी हवा की तुलना में कम घनी हो जाती है।
परिणामस्वरूप, गर्म हवा ऊपर उठती है (हवा की धाराएं) और अन्य हवा उस स्थान को भरने के लिए चलती है (पवन), जिससे पानी के एक बड़े निकाय के पास समुद्री समीर पैदा होती है।
ठंडी हवा नीचे उतरती है, और एक थर्मल संवहन चक्र स्थापित होता है, जो जमीन से दूर गर्मी को स्थानांतरित करता है।
रात में, जमीन अपनी गर्मी अधिक तेजी से खो देती है, और पानी की सतह जमीन की तुलना में गर्म होती है, जिससे थल समीर (land breeze) उत्पन्न होती है।

(B) घनत्व में अंतर के कारण तरल पदार्थों के कणों की वास्तविक गति से होने वाले ऊष्मा स्थानांतरण को $Convection$ (संवहन) कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में,जब किसी तरल को गर्म किया जाता है,तो ऊष्मा स्रोत के पास के कण ऊर्जा प्राप्त करते हैं,फैलते हैं और उनका घनत्व कम हो जाता है।
ये कम घनत्व वाले कण ऊपर उठते हैं,जबकि ठंडे और अधिक घनत्व वाले कण उनका स्थान लेने के लिए नीचे आते हैं,जिससे संवहन धाराएं बनती हैं जो ऊष्मा का स्थानांतरण करती हैं।

(B) ऊष्मा संचरण की वह विधि जिसमें गुरुत्वाकर्षण की आवश्यकता होती है,वह $Convection$ (संवहन) है।
$Convection$ में,ऊष्मा का स्थानांतरण तरल या गैस के कणों की वास्तविक गति के कारण होता है।
यह गति तापमान में भिन्नता के कारण घनत्व में अंतर के कारण होती है।
गर्म तरल पदार्थ का घनत्व कम हो जाता है और वह ऊपर उठता है,जबकि ठंडा और अधिक घनत्व वाला तरल गुरुत्वाकर्षण बल के कारण नीचे बैठ जाता है।
यदि गुरुत्वाकर्षण न हो,तो इस परिसंचरण को चलाने के लिए कोई उत्प्लावन बल (buoyancy force) नहीं होगा,और इसलिए $Convection$ नहीं हो पाएगा।

(B) मानव रक्त परिसंचरण तंत्र में,हृदय एक पंप के रूप में कार्य करता है जो पोषक तत्वों,ऑक्सीजन और गर्मी के परिवहन के लिए पूरे शरीर में रक्त को प्रसारित करने के लिए मजबूर करता है। चूंकि तरल (रक्त) की गति घनत्व के अंतर से उत्पन्न उत्प्लावक बलों के बजाय एक बाहरी यांत्रिक एजेंट (हृदय) द्वारा संचालित होती है,इसलिए इस प्रक्रिया को प्रणोदित संवहन (Forced convection) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(N/A) प्रणोदित संवहन: जब तरल की गति बाहरी कृत्रिम साधनों जैसे पंखे,पंप या ब्लोअर द्वारा की जाती है,तो इस प्रक्रिया को प्रणोदित संवहन कहा जाता है।
प्राकृतिक संवहन: जब तरल की गति तापमान के अंतर के कारण घनत्व में परिवर्तन (उत्प्लावन बलों) के कारण होती है,तो इस प्रक्रिया को प्राकृतिक संवहन कहा जाता है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
जब मोमबत्ती जलती है,तो आसपास की हवा में ऊष्मा का स्थानांतरण होता है।
लौ के किनारों पर,ऊष्मा मुख्य रूप से विकिरण के माध्यम से स्थानांतरित होती है।
हालाँकि,लौ के ऊपर,हवा गर्म हो जाती है,कम घनी हो जाती है और संवहन धाराओं के कारण ऊपर की ओर उठती है।
गर्म हवा का यह ऊपर की ओर प्रवाह काफी मात्रा में तापीय ऊर्जा ले जाता है,जिससे लौ के ऊपर का क्षेत्र समान दूरी पर स्थित किनारों की तुलना में बहुत अधिक गर्म हो जाता है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
संवहन तरल (द्रव या गैस) के अणुओं की वास्तविक गति द्वारा ऊष्मा के स्थानांतरण की प्रक्रिया है।
संवहन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण की दर तापमान के अंतर,तरल के प्रवाह के वेग और तरल की ऊष्मा धारिता पर निर्भर करती है।
ऊष्मीय चालकता चालन (conduction) से संबंधित एक गुण है,जो स्थिर पदार्थ में आणविक टक्करों के माध्यम से ऊष्मा का स्थानांतरण है।
इसलिए,माध्यम की ऊष्मीय चालकता संवहन प्रक्रिया को प्रभावित नहीं करती है।

(B) . चालन किसी पिंड में गर्म भाग से ठंडे भाग की ओर कणों की वास्तविक गति के बिना ऊष्मा के संचरण की प्रक्रिया है।
$B$. संवहन में तरल कणों की गति शामिल होती है। गर्म,हल्के कण ऊपर की ओर बढ़ते हैं,जबकि ठंडे,भारी कण गुरुत्वाकर्षण बल के कारण नीचे की ओर आते हैं। अतः,संवहन गुरुत्वाकर्षण पर निर्भर करता है।
$C$. विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से एक पिंड से दूसरे पिंड में ऊष्मा के संचरण की प्रक्रिया है,जो निर्वात में भी हो सकती है और यह गुरुत्वाकर्षण पर निर्भर नहीं करती है।
इसलिए,सही विकल्प $B$ है।

(B) संवहन ऊष्मा स्थानांतरण का एक तरीका है जो तरल पदार्थों (द्रवों और गैसों) में माध्यम के अणुओं की वास्तविक गति के कारण होता है।
जब हीटर द्वारा कमरे को गर्म किया जाता है,तो हीटर के पास की हवा गर्म हो जाती है,कम घनी हो जाती है और ऊपर उठती है,जबकि ठंडी और अधिक घनी हवा उसकी जगह लेने के लिए नीचे आती है। हवा के इस निरंतर संचलन को संवहन धाराएं कहा जाता है,जो पूरे कमरे को गर्म करती हैं।
तांबे के बर्तन और लोहे की छड़ को गर्म करना चालन (conduction) के उदाहरण हैं,जबकि सूर्य से पृथ्वी तक ऊष्मा का स्थानांतरण विकिरण (radiation) द्वारा होता है।
इसलिए,सही विकल्प $B$ है।