# வெப்பப் பரிமாற்றம்

## கடத்தல்

கடத்தல் என்பது பொருட்களின் துகள்களின் நேரடித் தொடர்பின் மூலமான வெப்பத்தின் பரிமாற்றம் ஆகும். ஆற்றலின் பரிமாற்றம் முதன்மையாக திரவங்களில் நீளும் தன்மையுடைய தாக்கமாக அல்லது உலோகங்களில் மேம்பட்டதாக கட்டற்ற இலத்திரன் பரவல் மூலமாகவோ அல்லது மின்கடத்தாப் பொருட்களில் மேம்பட்டதாக போனான் அதிர்வாக இருக்கலாம்.மற்றொரு வகையில் அண்மையில் உள்ள அணுக்கள் ஒன்றுக்கொன்று அதிர்வுகளை ஏற்படுத்தும் போது அல்லது இலத்திரன்கள் ஒரு அணுவில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும் போது கடத்தலின் மூலமாக வெப்பம் பரிமாற்றப்படுகிறது. கடத்தலானது திடப்பொருட்களில் அதிகமாக இருக்கிறது. அவற்றில் அணுக்களுக்கு இடையில் உள்ள ஒப்பீட்டளவில் நிலையான சிறப்புத் தொடர்பின் நெட்வொர்க் அதிர்வு மூலமாக அவற்றுக்கு இடையில் ஆற்றலைப் பரிமாற்றுவதற்கு உதவுகிறது.  
வெப்பக் கடத்தலானது திரவ நீரோட்டங்கள் இல்லாத சூழ்நிலைகளில் திரவத்தினுள் துகள்களின் பரவலுக்கு நேரடியாகத் தொடர்புடையதாக இருக்கிறது. இந்த வகை வெப்பப் பரவல் அதன் பண்புகளில் நிறைப் பரவலில் இருந்து மாறுபடுகின்றது. இது பெரும்பாகும் திடப்பொருட்களில் மட்டுமே ஏற்படலாம். ஆனால் நிறைப்பரவல் பெரும்பாலும் திரவங்களுக்குள் ஏற்படுவதாக இருக்கிறது.  
உலோகங்கள் (எ.கா. தாமிரம், பிளாட்டினம், தங்கம், இரும்பு மற்றும் பல) பொதுவாக வெப்ப ஆற்றலின் சிறந்த கடத்திகள் ஆகும். இது உலோகங்கள் இரசாயன ரீதியாக பிணைக்கப்பட்டிருப்பதன் காரணமாக ஏற்படுகிறது. உலோக பிணைப்புகளில் (சக இணைப்பு அல்லது அயனுக்குரிய பிணைப்புகள் ஆகியவற்றுக்கு எதிரானதாக) உலோகங்கள் முழுவதும் வெப்ப ஆற்றலைத் துரிதமாக பரிமாற்றும் திறன் கொண்ட எலக்ட்ரான்களின் கட்டற்ற நகர்வைக் கொண்டிருக்கின்றன.  
அடர்த்தி குறைவாக இருக்கும் போது கடத்தல் நிகழ்கிறது. ஆகையால் திரவங்கள் (மற்றும் குறிப்பாக வாயுக்கள்) குறைவான கடத்துத் திறன் கொண்டிருக்கின்றன. இது வாயுவில் உள்ள அணுக்களுக்கு இடையில் அதிக தொலைவு இருப்பதன் காரணமாக ஏற்படுகிறது. அணுக்களுக்கு இடையில் குறைந்த மோதல்கள் மட்டுமே இருந்தால் கடத்தல் குறைவாக இருக்கும். வாயுக்களின் கடத்துத்திறன் வெப்பநிலையில் அதிகரிக்கின்றன. சிக்கலான புள்ளிக்கு வெற்றிடத்தில் இருந்து அழுத்தம் அதிகரிப்பதால் கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கிறது. வாயுவின் அடர்த்தியானது வாயுவின் மூலக்கூறுகள் ஒரு புறப்பரப்பில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு வெப்பத்தை பரிமாற்றுவதற்கு முன்பு ஒன்றுக்கொன்று இணைவதாக எதிர்பார்ப்பது போன்று இருக்கிறது. அடர்த்தியின் இந்த புள்ளிக்குப் பிறகு கடத்துத்திறனானது அழுத்தம் மற்றும் அடர்த்தி அதிகரிப்பதுடன் சிறிதளவு மட்டுமே அதிகரிக்கிறது.  
குறிப்பிட்ட ஊடகம் தொடர்புகொள்வதுடன் எளிதாக அறுதியிடுவதற்குப் பொறியாளர்கள் *கடத்துத்திறன் மாறிலி* அல்லது *கடத்தல் குணகம்* *k* என அறியப்படும் *வெப்பப் கடத்துத்திறனைப்* பயன்படுத்துகின்றனர். வெப்பக் கடத்துத்திறனில் *k* என்பது "பரப்பளவின் (A) புறப்பரப்புக்கு சாதாரண திசையில் வெப்பநிலை மாறுபாடு (ΔT) இன் காரணமாக வெப்பத்தின் அளவு Q ஆனது தடிமன் (L) மூலமாக (t) நேரத்தில் பரிமாற்றப்படுகிறது. [...]." வெப்பக் கடத்துத்திறன் என்பது ஊடகத்தின் பிரிவு, வெப்பநிலை, அடர்த்தி மற்றும் மூலக்கூறு பிணைப்பு ஆகியவற்றை முதன்மையாக சார்ந்திருக்கும் பொருள் *பண்பாக* இருக்கிறது.  
வெப்பக் குழாய் என்பது இந்த வழியில் உருவாக்கப்பட்ட முனைப்பற்ற சாதனமாக இருக்கிறது. அது மிகவும் அதிக வெப்பக் கடத்துதிறனைக் கொண்டு செயல்படுகிறது.  
;தளராநிலைக் கடத்தலும் மாறுகின்ற கடத்தலும்  
- **தளராநிலைக் கடத்தல்** என்பது வெப்பநிலை மாறுபாடு இயக்கும் கடத்தல் நிலையானதாக இருக்கும் போது நடைபெறும் கடத்தலின் வடிவமாக இருக்கிறது. அதனால் சமநிலையாக்கல் நேரத்திற்குப் பின்னர் கடத்துகின்ற பொருளின் வெப்பநிலைகளின் இடஞ்சார்ந்த விநியோகம் (வெப்பநிலைக் களம்) தொடர்ந்து எந்த மாற்றமும் அடையாது. எடுத்துக்காட்டாக ஒரு துண்டு ஒரு முனையில் குளிராகவும் மற்றொரு முனையில் சூடாகவும் இருக்கலாம். ஆனால் துண்டு நெடுகிலும் வெப்பநிலைகளின் சாய்வு வீதம் நேரத்தில் மாற்றமடைந்திருக்காது. கொடுக்கப்பட்ட துண்டின் ஒரு பிரிவில் வெப்பநிலை நிலையாக நீடித்திருக்கும். மேலும் இந்த வெப்பநிலை வெப்பப் பரிமாற்றமடையும் திசை நெடுகிலும் நேரியலாக மாறுபடும்.  
தளராநிலைக் கடத்தலில் குறிப்பிட்ட பகுதியில் நுழையும் வெப்பத்தின் அளவு வெப்பம் வரும் அளவுக்குச் சமமானதாக இருக்கும். தளராநிலைக் கடத்தலில் நேர் மின்னோட்டக் கடத்தலின் அனைத்து விதிகளும் "வெப்ப நோரோட்டங்களுக்கும்" பயன்படுத்தலாம். சில நிகழ்வுகளில் ஒத்திசைவில் இருந்து மின் தடைகள் போன்று "வெப்பத் தடைகள்" எடுப்பதற்குச் சாத்தியமாக இருக்கிறது. வெப்பநிலையானது மின்னழுத்தத்தின் பணியைச் செய்கிறது மற்றும் பரிமாற்றப்படும் வெப்பம் மின்னோட்டத்தின் ஒத்திசைவாக இருக்கிறது.  
- **மாறுகின்ற கடத்தல்** தளரும் நிலைச் சூழல்களும் கூட ஏற்படுகின்றன. அதில் வெப்பத் தாமிரப் பந்தானது குறைவான வெப்பநிலையில் எண்ணெயினுள் வீழ்ச்சியடையும் போது போன்ற சூழலில் வெப்பநிலை வீழ்ச்சி அல்லது அதிகரிப்பு மிகவும் கடுமையாக ஏற்படுகிறது. இங்கு பொருளினுள் வெப்பநிலைக் களம் நேரத்தின் செயல்பாடாக மாற்றப்படுகிறது. மேலும் வெப்பநிலையில் இடஞ்சார்ந்த மாற்றத்தை பொருளுடன் குறிப்பிட்ட காலத்துக்கு ஆய்வு மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இந்த முறை வெப்பக் கடத்தல் *மாறுகின்ற கடத்தல்* எனக் குறிப்பிடப்படலாம். இந்த முறைகளின் ஆய்வு மிகவும் சிக்கலானது (எளிமையான வடிவங்கள் தவிர்த்து). அதனால் தோராயமான தேற்றங்களின் பயன்பாடுகள் மற்றும்/அல்லது கணினி மூலமாக எண்சார்ந்த பகுப்பியல் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. இதில் மிகவும் பிரபலமானதொரு வரைபட முறை ஹெஸ்லர் அட்டவணைகளின் பயன்பாடு ஆகும்.  
;முழுமொத்த அமைப்பு ஆய்வு
ஒரு பொருளில் வெப்பக்கடத்தல் நடக்கும் போது மாறுகின்ற கடத்தலின் பொதுவான தோராயமதிப்பு அந்த பொருளின் வரம்புநிலை நெடுகிலும் இருக்கும் வெப்பக் கடத்தைக் காட்டிலும் மிகவும் வேகமானதாக இருக்கும் என்பது *முழுமொத்த அமைப்பு ஆய்வு* ஆகும். (பொருளுக்குள் இருக்கும்) மாறுகின்ற கடத்தல் அமைப்பின் ஒரு அம்சத்தில் இருந்து அதற்குச் சமமான தளராநிலை அமைப்புக்குப் பொருத்தமாகக் குறைப்பதற்கான தோராய முறை ஆகும் (அதாவது பொருளினுள் இருக்கும் வெப்பநிலை முழுமையாக சமச்சீருடையதாகக் கருதப்படுகிறது. எனினும் அதன் மதிப்பு நேரத்திற்கு ஏற்றார்போல் மாறலாம்).  
இந்த முறையில் பயோட் எண் என்று அழைக்கப்படுவது கணக்கிடப்படுகிறது. அது பொருளினுள் கடத்துகை வெப்பத் தடைக்கு மாறுபட்ட வெப்பநிலையின் சமச்சீரான குளித்தலுடன் பொருளின் வரம்புநிலைக்குக் குறுக்காக வெப்பத்தைப் பரிமாற்றுவதற்கான எதிர்ப்புத்திறனின் விகிதாச்சாரமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. ஒரு பொருளினுள் பரிமாற்றப்பட்ட வெப்பத்துக்கான எதிர்ப்புத்திறன் அந்த் பொருளுடன் முழுமையாகப் பரவும் வெப்பத்துக்கான எதிர்ப்புத்திறனைக் காட்டிலும் குறைவாக இருக்கும் போது பயோட் எண் ஒன்றை விடக் குறைவாக இருக்கும். இந்த நிகழ்வில் குறிப்பாக பயோட் எண்கள் சிறியதாக இருக்கும் போது *பொருளினுள் இடஞ்சார்ந்த சமச்சீர் வெப்பநிலை* யின் தோராய மதிப்பு பயன்படுத்த ஆரம்பிக்கப் படலாம். பொருளினுள் பரிமாற்றப்பட்ட வெப்பத்துக்கு தனக்குள் சமச்சீராக பரவுவதற்கு நேரம் இருக்கிறது என யூகிக்கலாம். பொருளுக்குள் நுழையும் வெப்பத்துக்கு எதிர்ப்புத்திறனுடன் ஒப்பிடும் போது இவை நிகழ்வதாகக் கொள்ளலாம்.  
பயோட் எண் பொதுவாக பொதுவான-துல்லிய தோராய மதிப்பு மற்றும் வெப்பப் பரிமாற்றப் பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றுக்காக 0.1 ஐ காட்டிலும் குறைவாக இருக்க வேண்டும். முழுமொத்த அமைப்பு தோராய மதிப்புக்கான கணிதத் தீர்வு நியூட்டனின் குளிர்வு விதியைக் கொடுக்கிறது. அது கீழே விவரிக்கப்பட்டிருக்கிறது.  
இந்த முறை பகுப்பாய்வு மனிதர்கள் இறந்த நேரத்தை ஆய்வு செய்வதற்காக தடய அறிவியலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும் இது வசதியான நிலை அமைப்பின் மாற்றத்தின் மிகவும் நெருங்கிய கண நேர விளைவுகளை உறுதியளிப்பதற்கு HVAC (வெப்பமாக்கல் (heating), காற்றோட்டம் (ventilating) மற்றும் காற்றுப்பதனம் (air-conditioning) அல்லது பருவநிலைக் கட்டுப்பாட்டைக் கட்டமைத்தல்) இலும் பயன்படுத்தப்படலாம்.