ક્ષેત્ર 09
ઉષ્મા ઇજનેરી
ઉષ્મા કેવી રીતે વહે છે, અને તેને અંદર કે બહાર કેવી રીતે રોકી રાખવી
ઉષ્મા ઇજનેરી ઉષ્મા વિશે છે: તે વધુ ગરમ વસ્તુઓથી ઠંડી વસ્તુઓ તરફ કેવી રીતે વહે છે, અને ઇજનેરો ઘરને ગરમ રાખવા, પીણાને ઠંડું રાખવા કે યંત્રને વધુ પડતું ગરમ થતું અટકાવવા માટે સામગ્રી, ઉષ્મા-અવરોધન (ઇન્સ્યુલેશન) અને આકારનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરે છે.
કોના માટે યોગ્ય છે
ચામાં રાખેલી ધાતુની ચમચી શા માટે ગરમ થઈ જાય છે તે વિશે વિચારતાં બાળકો, અને રોજિંદી સામગ્રી સાથે પ્રયોગો કરવાનું ગમતું હોય તેવા વિદ્યાર્થીઓ.
તમે શું શીખશો
- ઉષ્મા વધુ ગરમ પદાર્થમાંથી ઠંડા પદાર્થ તરફ કેવી રીતે વહે છે
- કેટલાક પદાર્થો ઉષ્માના સુવાહક કેમ હોય છે અને બીજા અવાહક કેમ
- વસ્તુઓ કેટલી ઝડપથી ગરમ અને ઠંડી થાય છે, અને તે શાના પર આધાર રાખે છે
- ઇજનેરો ઉષ્મીય ગુણધર્મોના આધારે સામગ્રી કેવી રીતે પસંદ કરે છે
ઉદાહરણરૂપ પ્રયોગો
-
જુદી જુદી સામગ્રીના સળિયાનો એક છેડો ગરમ કરો અને સરખાવો કે બીજો છેડો કેટલી ઝડપથી ગરમ થાય છે.
-
વર્ચ્યુઅલ કપને જુદાં જુદાં અવાહક સ્તરોમાં લપેટો અને જુઓ કે પીણું કેટલો સમય ગરમ રહે છે.
-
દીવાલની જાડાઈ બદલો અને સરખાવો કે તેમાંથી કેટલી ઉષ્મા પસાર થાય છે.
તમે શું બનાવી શકો
-
સારા ઉષ્મા-અવરોધનવાળો ટિફિન ડબ્બો
-
ઓરડાને ગરમ રાખતી દીવાલ
-
ઇલેક્ટ્રૉનિક ભાગ માટે ગરમી દૂર કરતી સાદી રચના (હીટ સિંક)
આ ઉદાહરણો આ ક્ષેત્રમાં થતા કામનો પ્રકાર બતાવે છે. પ્રકાશિત પાઠ આનાથી અલગ હોઈ શકે છે.
સિમ્યુલેશન શું સરળ બનાવે છે
- ઉષ્માના વહનની ગણતરી સરળીકૃત શૈક્ષણિક મોડેલો અને દરેક સામગ્રીના થોડા ગુણધર્મોથી કરવામાં આવે છે.
- વહેતી હવા અને સૂર્યપ્રકાશને સરળ રીતે દર્શાવવામાં આવ્યાં છે; વાસ્તવિક ઇમારતો અને યંત્રો વધુ જટિલ હોય છે અને તેમને વ્યાવસાયિક ચકાસણીની જરૂર પડે છે.
દરેક સિમ્યુલેશન વાસ્તવિકતાને સરળ બનાવે છે. તે આવું કેવી રીતે કરે છે તે જાણવું એ ઇજનેરી શીખવાનો જ એક ભાગ છે.
શાળાના વિષયો સાથે જોડાણ
ભૌતિકવિજ્ઞાન (ઉષ્મા અને તાપમાન), રસાયણવિજ્ઞાન (પદાર્થો), ભૂગોળ (આબોહવા), ડિઝાઇન અને ટેક્નોલૉજી
બીજાં ક્ષેત્રો સાથે જોડાણ
ઉષ્મા ઇજનેરી માળખાં અને સામગ્રી સાથે, વિદ્યુત પરિપથ (ભાગો ગરમ થાય છે) સાથે અને નિયંત્રણ પ્રણાલીઓ (થર્મોસ્ટેટ) સાથે જોડાયેલી છે.
જાણવા જેવું
થર્મોસ (શૂન્યાવકાશવાળી બાટલી) પીણાંને ગરમ કે ઠંડાં રાખે છે, કારણ કે ઉષ્મા જે જે રીતે પ્રસરી શકે તે દરેક રીતને તે ધીમી પાડે છે.