चालन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोई वस्तु, जैसे ऊष्मा या विद्युत धारा, एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में जाती है। चालन ठोस, तरल और गैसों में होता है। हालांकि, ठोस ऊर्जा को सबसे अधिक कुशलता से स्थानांतरित करते हैं क्योंकि ठोस में अणु सबसे कसकर पैक होते हैं, और अणु एक साथ करीब होते हैं।
ताप का चालन तब होता है जब अणुओं के तापमान में वृद्धि होती है; वे कंपन करते हैं, और यह कंपन और गति ऊष्मीय ऊर्जा को आसपास के अणुओं तक पहुंचाती है।
जब अलग-अलग तापमान पर दो निकायों को संपर्क में रखा जाता है, तो उच्च तापमान वाले शरीर से कम तापमान पर शरीर में गर्मी प्रवाहित होती है । पदार्थ की औसत गतिज ऊर्जा शरीर के तापमान का एक माप है। जब किसी पदार्थ के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा में वृद्धि होती है, तो उसका तापमान बढ़ जाता है, और यदि किसी पदार्थ के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा में गिरावट आती है, तो उसका तापमान कम हो जाता है।
एक फ्राइंग पैन को आग पर रखें। फ्राइंग पैन जल्द ही गर्म हो जाता है, क्योंकि गर्मी आंच से पैन में चली जाती है। - अब पैन को आंच से उतार लें. धीरे-धीरे पैन ठंडा हो जाएगा क्योंकि गर्मी पैन से परिवेश में स्थानांतरित हो जाती है। दोनों ही मामलों में, ऊष्मा किसी गर्म वस्तु से ठंडी वस्तु की ओर प्रवाहित होती है।
आपने अनुभव किया होगा कि यदि आप एक गर्म कप चाय को छूते हैं, तो आपके हाथ प्याले की गर्माहट का अनुभव करते हैं। इसका कारण यह है कि कुछ ऊष्मा ऊर्जा कप से आपके हाथ में स्थानांतरित हो जाती है। गर्म वस्तु से ठंडी वस्तु के बीच संपर्क होने पर ऊष्मा का स्थानान्तरण होता है। भौतिकी में, हम कहते हैं कि ऊष्मा के हस्तांतरण के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। ऊष्मीय चालन एक वस्तु से दूसरी वस्तु में ऊष्मा की गति है जिसमें अलग-अलग तापमान होते हैं जब वे एक दूसरे को छू रहे होते हैं। ठोस पदार्थों में, सामान्यतः ऊष्मा चालन की प्रक्रिया द्वारा स्थानांतरित की जाती है। तापीय चालकता यह बताती है कि कोई पदार्थ कितनी कुशलता से अपने माध्यम से ऊष्मा पारित कर सकता है। इसे तापमान प्रवणता की तुलना में प्रति इकाई क्षेत्र में ऊर्जा प्रवाह की दर से परिभाषित किया जाता है।
फूरियर का ऊष्मा चालन का नियम: फूरियर का नियम दर्शाता है कि तापीय ऊर्जा गर्म सामग्री से कूलर सामग्री की ओर चलती है। फूरियर का नियम इस प्रकार लिखा जा सकता है
क्यू = केएडीटी∕एस
इस समीकरण में, क्यू गर्मी चालन की दर को संदर्भित करता है, ए गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र है, के सामग्री की थर्मल चालकता है, डीटी सामग्री में तापमान में अंतर है, और एस यह दर्शाता है कि सामग्री कितनी मोटी है।
उदाहरण:
एक माध्यम के माध्यम से विद्युत आवेशित कणों की गति के कारण विद्युत का संचालन होता है। इस आंदोलन के परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह हो सकता है, जिसे इलेक्ट्रॉनों या आयनों द्वारा ले जाया जा सकता है। विद्युत चालन का एक उदाहरण तब होता है जब आप किसी जीवित तार को छूने पर गलती से बिजली का करंट लग जाता है क्योंकि आपके शरीर में पानी होता है, जो बिजली का संवाहक है। एक अन्य उदाहरण है जब बिजली तारों से गुजरती है, जो कंडक्टर हैं, इसलिए हम टीवी देख सकते हैं या कंप्यूटर का उपयोग कर सकते हैं।
विद्युत चालकता एक माप है कि कोई सामग्री विद्युत आवेश की गति को कितनी अच्छी तरह समायोजित करती है। धातु जैसे ठोस पदार्थ, इलेक्ट्रॉन शिथिल रूप से परमाणुओं से बंधे होते हैं, जिसके कारण धातु की वस्तु में इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से परमाणु से परमाणु तक जा सकते हैं। यह इलेक्ट्रॉन गतिशीलता हमें इसके माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित करने की अनुमति देती है। यदि हम वस्तुओं के माध्यम से आसानी से विद्युत धारा प्रवाहित कर सकते हैं, तो हम उन्हें अच्छा विद्युत चालक कहते हैं। वे पदार्थ जो अपने माध्यम से बिजली को प्रवाहित नहीं होने देते हैं, इंसुलेटर के रूप में जाने जाते हैं। अर्धचालकों की चालकता एक इन्सुलेटर और एक कंडक्टर के बीच मध्यवर्ती होती है। एक "पूर्ण निर्वात" में कोई आवेशित कण नहीं होते हैं; वैक्यूम आमतौर पर बहुत अच्छे इंसुलेटर के रूप में व्यवहार करते हैं।
धातुओं में चालन को ओम के नियम द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया गया है, जिसमें कहा गया है कि धारा लागू विद्युत क्षेत्र के समानुपाती होती है। जिस आसानी से किसी सामग्री में वर्तमान घनत्व (प्रति क्षेत्र वर्तमान) j दिखाई देता है, उसे चालकता σ द्वारा मापा जाता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है:
जे = ई,
ई उस स्थान पर विद्युत क्षेत्र है और σ सामग्री की चालकता है, यह एक माप है कि कितनी आसानी से इसके माध्यम से चार्ज किया जाता है।
किसी सामग्री की विद्युत चालकता या प्रतिरोधकता एक अपरिवर्तनीय संपत्ति है जो सामग्री के आकार या आकार के संबंध में नहीं बदलती है।
चालन द्वारा चार्ज करना:
निकायों को चालन की विधि से, यानी संपर्क द्वारा चार्ज किया जा सकता है। चालन द्वारा, शरीर चार्ज करने वाले शरीर के समान चार्ज प्राप्त करता है।
प्रयोग: एक पेंसिल पर कागज की एक पट्टी को रोल करके और फिर धीरे से पेंसिल को खींचकर एक पेपर सिलेंडर बनाएं। कागज के सिलेंडर को उसके केंद्र से बंधे धागे से लटकाएं। एक कांच की छड़ लें और इसे रेशम से रगड़ें ताकि उस पर धनात्मक आवेश हो। इस कांच की छड़ से कागज के सिलेंडर को स्पर्श करें। कांच की छड़ को हटा दें और फिर कांच की छड़ को कागज के सिलेंडर के पास ले आएं।
आप देखेंगे कि कागज़ का बेलन कांच की छड़ से प्रतिकर्षित होता है, इसका अर्थ यह है कि कागज़ के बेलन ने एक धनात्मक आवेश प्राप्त कर लिया है जो चालन के कारण कांच की छड़ के समान आवेश है।
उदाहरण:
फोटोकॉन्डक्टिविटी तब होती है जब कोई सामग्री विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित करती है, जिसके परिणामस्वरूप पदार्थ की विद्युत चालकता में परिवर्तन होता है। विद्युतचुंबकीय विकिरण किसी अर्धचालक पर प्रकाश की चमक जैसी सरल या गामा विकिरण के संपर्क में आने वाली सामग्री के रूप में जटिल कुछ के कारण हो सकता है। जब विद्युत चुम्बकीय घटना होती है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है, जैसे कि इलेक्ट्रॉन छिद्रों की संख्या, इस प्रकार वस्तु की विद्युत चालकता में वृद्धि होती है। कुछ क्रिस्टलीय अर्धचालक, जैसे कि सिलिकॉन, जर्मेनियम, लेड सल्फाइड, और कैडमियम सल्फाइड, और संबंधित सेमीमेटल सेलेनियम, दृढ़ता से फोटोकॉन्डक्टिव हैं
उदाहरण:
कोई भी वस्तु जो तापीय या विद्युत ऊर्जा, या दोनों को कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करती है, एक संवाहक है। सामग्री जो गर्मी और बिजली को उनके माध्यम से गुजरने की अनुमति नहीं देती है, एक इन्सुलेटर है।
| अच्छी तापीय चालकता वाली सामग्री | अच्छी विद्युत चालन वाली सामग्री |
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धातुएं आमतौर पर गर्मी को कुशलता से स्थानांतरित करती हैं और अच्छी गर्मी संवाहक होती हैं। कपड़े और लकड़ी खराब गर्मी चालन प्रदान करते हैं। आम तौर पर, यदि कोई पदार्थ एक अच्छा तापीय ऊर्जा कंडक्टर है, तो वह एक अच्छा विद्युत कंडक्टर भी होगा। यह हमेशा सही नहीं होता; उदाहरण के लिए, अभ्रक ऊष्मा का चालक है लेकिन विद्युत कुचालक है। खारे पानी एक खराब गर्मी कंडक्टर है लेकिन एक अच्छा विद्युत कंडक्टर है। फिर भी, सामान्य तौर पर, परमाणुओं की समान घनिष्ठ पैकिंग और उनके इलेक्ट्रॉनों की अपेक्षाकृत मुक्त गति जो पदार्थ में तापीय ऊर्जा को गतिमान करती है, इलेक्ट्रॉनों की विद्युत ऊर्जा को भी गतिमान बनाती है।
शुद्ध पानी, बिना घुले ठोस पदार्थ, विद्युत प्रवाहकीय नहीं है। विद्युत धारा अधिक आसानी से प्रवाहित होती है जब पानी में अधिक घुले हुए खनिज होते हैं। वायु, गैसों का मिश्रण, आमतौर पर गर्मी या बिजली का अच्छा संवाहक नहीं होता है। हवा, पानी की तरह, एक इन्सुलेटर माना जाता है। फिर भी जब हवा में कणों को एक मजबूत विद्युत आवेश प्राप्त होता है, कहते हैं, बिल्ट-अप स्टैटिक (विद्युत क्षेत्र से जब बिजली टकराने वाली होती है या बिजली लाइन के विद्युत क्षेत्र से), हवा बिजली का संचालन कर सकती है।
खारे पानी एक खराब गर्मी कंडक्टर है लेकिन एक अच्छा विद्युत कंडक्टर है: मीठे पानी में खारे पानी की तुलना में अधिक समय तक गर्मी होती है क्योंकि नमक मिलाने से शुद्ध पानी के सापेक्ष घोल की ऊष्मा क्षमता कम हो जाती है। कम ताप क्षमता का अर्थ है कि खारे पानी समान परिस्थितियों में ताजे पानी की तुलना में अधिक तेजी से गर्म और ठंडा होता है। बढ़ती लवणता के साथ तापीय चालकता कम हो जाती है और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ जाती है। पानी की विद्युत चालकता घोल में घुले हुए आयनों की सांद्रता पर निर्भर करती है। सोडियम क्लोराइड लवण आयनों में वियोजित हो जाता है। इसलिए समुद्री जल मीठे पानी की तुलना में लगभग दस लाख गुना अधिक प्रवाहकीय है। |
