विभाग नववा : ई-अंशुमान

उष्णतावहन - एका पदार्थांतून दुसर्‍या पदार्थांत उष्णता जाण्याचें तीन प्रकार आहेंत (१) प्रापण    (कन्व्हेक्षन) (२) वहन (कण्डक्शन) व (३) विसर्जित (रेडिएशन) अथवा सरलक्षेप या तीन प्रकारांनीं उष्णतेचें स्थलान्तर होतें. प्रस्तुत उष्णतेच्या स्थलान्तराच्या दुसर्‍या प्रकाराबद्दल सामान्य माहिती द्यावयाची आहे.

उष्णतेच्या वाहनांत एका अणूपासून दुसर्‍या अणूंत उष्णता जाते आणि त्या क्रियेनें उष्णता स्थलान्तर करिते. निरनिराळ्या द्रव्याच्या उष्णतावहनत्वाची तुलना करण्याच्या युक्तीची कल्पना प्रथमत: फ्रांकलीन यांनें बसविली. परंतु असला प्रत्यक्ष प्रयोग इंगेनहौस यानें प्रथमत:केला. या प्रयोगाचें दिग्दर्शन उष्णता या सदरांत केलें आहे.

व्या व हा रि क उ प यो ग:- कित्येक पदार्थांतून उष्णतेचें मंदपणें गमन होतें. व या धर्माचा उपयोग करून घेतात. लाकडाचा भुसा अत्यंत मंदवाहक आहे म्हणून बर्फ लाकडांच्या भुशांत ठेवतात. त्या योगानें बर्फ दीर्घकालपर्यंत राहूं शकतो. लोकरीच्या या गुणधर्मामुळें लोकरीचे हिवाळ्याकरितां कपडे करितात.

पदार्थांची उष्णता-वहन-शक्ति शास्त्रीय रीत्या कशी मोजतात हें पाहूं. समजा कीं, आपणांस तांब्याच्या गजाची उष्णता वहन-शक्ति काढावयाची आहे. तर त्या गजावर ठराविक अंतरावर भोकें पाडून त्या भोकांत उष्णमानमापक-यंत्रें ठेवितात; नंतर गजाचें एक टोंक ठराविक उष्णमानावर ठेऊन देतात व उष्णमानमापकांचें उष्णमान चढूं देतात. प्रथमत: उष्ण टोकांच्या जवळच्या उष्णमानमापकाचा पारा चढूं लागतो. नंतर त्याच्या शेजारच्या उष्णमानमापकाचा पारा चढूं लागतो. याप्रमाणें पारदस्तंभांत होणारा फेरफार चालू राहून कांहीं वेळानें सर्व उष्णमानमापकें स्थिर उष्णमान (कान्स्टंट टेंपरेचर) दर्शवूं लागतात, परंतु पहिल्या टोंकापासून तें दुसर्‍या टोंकापर्यंत उष्णमानमापकांतील उष्णमान उत्तरोत्तर कमी कमी असतें. अशी स्थिति असते तेव्हां उष्ण अग्राला जितकी उष्णता मिळते तितकीच उष्णता शीत अग्र आणि गजाच्या बाजू यांच्याकडून नाहींशी होते. आतां या निरनिराळ्या उष्णमानबिंदूंचा मार्ग पाहून त्याचा वक्र निश्चित करतां येतो. याप्रकारें वक्र निश्चित केल्यावर रेखागणिताच्या आधारें विचार करून शास्त्रज्ञांनी असें ठरविलें आहे कीं, मूळ तुकड्यांतून जाणारी उष्णता (उ); ही उष्णतावहनशक्ति (य) X गजाच च्छेद (छ) X वक्राची स्पर्शरेषा (स्प) (टॅंजंट ऑफ दि कर्व्ह) याप्रमाणें असते.
उ = य X छ X स्प.

वरील समीकरणाच्या योगानें गजाची उष्णता वहन शक्ति सहज काढतां येते. आतां उष्णतावहनाच्या दुसर्‍या पद्धतीचें अवलोकन करूं.

या प्रयोगांत एक धातूचा तुकडा घेतात. त्याच्या दोहों बाजूस बर्फ आणि वाफ रहाण्याची व्यवस्था केलेली असते. वाफ आणि बर्फ ठेवण्याचे एकांत एक असे दोन दोन कप्पे असतात. असे दोन दोन कप्पे करण्याची प्रमुख दोन करणें आहेत: धातूच्या तुकड्यांत उष्णतेचें वहन एका विशिष्ट दिशेनें होतें. अर्थात या ठिकाणीं काढलेला उष्णतावहनाचा गुणक जसा योग्य असेल तसा त्याच पदार्थांतील दुसर्‍या ठिकाणचा असणार नाहीं हें उघड आहे. दुसरें असें कीं, वाफ आणि बर्फ यांना बाहेरील थंडी किंवा उष्णता लागून योग्य असा उष्णतेचा गुणक मिळणार नाहीं; याकरितां एकांत एक असे दोन कप्पे केले असतां फक्त बाहेरिल कप्यांतील बाष्पादिकावर परिणाम घडेल, परंतु आंतील कप्प्यावर असा परिणाम घडणार नाहीं. त्यामुळें धातूच्या तुकड्याच्या विशिष्ट दोन बिंदूच्या दरम्यान ०^० ते १००^० इतक्या उष्णमानाचा फरक होता असें आपणाला निश्चयपूर्वक समजतें व त्यामुळें गणना करण्यास सोपें जातें.

वरीलप्रमाणें रचना करून कांहीं वेळपर्यंत बर्फ आणि वाफ राहूं देतात याप्रमाणें कांहीं वेळ स्थिति असल्यानें धातूच्या तुकड्यास जोडलेलीं दोन्हीं उष्णमानमापकें स्थिर उष्णमान दर्शवूं लागतात. वाफेचें झालेलें पाणी आणि बर्फाचें झालेलें पाणी वजन करितात. वाफेच्या पाण्याच्या वजनाइतक्या वजनाच्या वाफेंतील उष्णता धातूच्या तुकड्याच्या मध्यभागांतील विशिष्ट क्षेत्रांत शिरलीं हें उघड आहे. उष्णतावहनाचा गुणक पुढील गणितमय सूत्रात्मक संकेतानें काढतां येतो. जसें:-

सं.= ग X क्ष X (उ१- उ२)/अं.
या ठिकाणीं:-
सं. ची किंमत = एकदंर वाहणार्‍या उष्णतेचें परिणाम
ग  ''       = उष्णतावहनाचा गुणक
क्ष किंमत ''   =  विशिष्ट प्रदेशाचें क्षेत्रफळ
उ, १     ''    
उ २      ''   =   दोन ठिकाणचीं उष्णमानें.
अं            =  दोन ठिकाणच्या पृष्ठभागांतील अंतर.

आतां या समीकरणाच्या योगानें उष्णता वहनाचा गुणक काढतां येतो; परंतु तों काढतां येण्यापूर्वी सं = (एकंदर वहन पावलेली उष्णता) आपणास समजली पाहिजे. ती वाफेच्या पाण्याचें वजन, पाणी जमण्यास लागणारा काल आणि वाफेचें पाण्यांत रूपान्तर होतांना उद्भूत होणारी उष्णता या वरून काढतां येतें.