Emissivity MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Emissivity - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

Concept:

Emissivity (ϵ) is the ratio of emissive power of a non-black body to the black body.

ϵ = E/Eb

Calculation:

Given:

Gray body emission of 90% of black body i.e.

E = 0.9E_b

\(\epsilon=\frac{E}{E_b}=0.9\)

As per the question

ϵT⁴ = ϵ_bT_b4

0.9 × T4 = 1 × (1200)⁴

T = 1232.028 K

व्याख्या:

ग्रे निकाय

• जब गैर-कृष्णिका सतह की उतसर्जकता सभी तापमानों और तरंगदैर्ध्य की पूरी सीमा पर स्थिर होती है, तो ऐसी सतह को ग्रे निकाय कहा जाता है। 

उतसर्जकता

• यह समान तापमान अर्थात् \(\epsilon=\frac{E}{E_b}\) निकाय की उत्सर्जक शक्ति और कृष्णिका की उत्सर्जक शक्ति का अनुपात है।
• उत्सर्जकता का मान 0 और 1 के बीच होता हैI

कृष्णिका    

• संपूर्ण कृष्णिका के लिए , अवशोषणशीलता = 1; उत्सर्जकता = 1, पारेषणता = 0 ; परावर्तकता = 0, i.e. ρ = τ = 0, 

जहाँ, ρ = परावर्तकता, τ = पारेषणता, α = अवशोषकता

विसरण निकाय

• एक निकाय को विसरित कहा जाता है यदि दिशा से स्वतंत्र उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता, अर्थात तीव्रता सभी दिशाओं में समान हो

संकल्पना:

यदि कोई निकाय सभी दिशाओं में समान रूप से विकिरण करता है, तो इसे विसरित निकाय कहा जाता है।

पारदर्शी निकायों के रूप में जाने जाने वाले डायथर्मोनस निकाय के लिए, उत्सर्जकता (τ) = 1

⇒ अवशोषणशीलता (α) = 0; परावर्तकता (ρ) = 0;

संपूर्ण कृष्णिका के लिए ,

• अवशोषणशीलता = 1; उत्सर्जकता = 1 ;
• पारेषणता = 0 ; परावर्तकता = 0;

ग्रे निकाय

• यदि कोई निकाय तरंग दैर्ध्य की परवाह किए बिना निरंतर अनुपात में विकिरण को अवशोषित या उत्सर्जित करता है तो इसे ग्रे निकाय कहा जाता है।
• अवशोषणशीलता = पारेषणता = परावर्तकता = स्थिरांक

अपारदर्शी निकाय

• अपारदर्शी निकाय के लिए, पारेषणता = 0 ⇒ अवशोषणशीलता + परावर्तकता = 1;

श्वेत निकाय

• श्वेत निकायों के लिए, परावर्तकता = 1 ⇒ पारेषणता = 0; अवशोषणशीलता = 0;
• यह परिभाषित करना संभव है कि सुधार कारक के उपयोग से किसी विशेष सतह द्वारा कितनी उज्ज्वल ऊर्जा अवशोषित या उत्सर्जित की जाएगी, जिसे 'उत्सर्जकता' के रूप में जाना जाता है और प्रतीक ϵ दिया जाता है।
• एक सतह की उत्सर्जकता एक कृष्णिका की तुलना में अवशोषित की जा सकने वाली विकिरण ऊर्जा की वास्तविक मात्रा का माप है। इसी तरह, उत्सर्जकता एक कृष्णिका की तुलना में सतह से उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा को परिभाषित करता है।
• एक कृष्णिका, इसलिए, परिभाषा के अनुसार, 1 का उत्सर्जकता ϵ होगा। व्यवहार में पाए जाने वाले कुछ सामान्य सामग्रियों के लिए उत्सर्जकता के विशिष्ट मान हैं:

ऊपर से, ϵblack > ϵwhite

व्याख्या:

कृष्णिका    

• संपूर्ण कृष्णिका के लिए , अवशोषणशीलता = 1; उत्सर्जकता = 1 ;

• ⇒ पारेषणता = 0 ; परावर्तकता = 0, i.e. ρ = τ = 0, 

• जहाँ, ρ = परावर्तकता, τ = पारेषणता, α = अवशोषकता

ग्रे निकाय

• जब गैर-कृष्णिका सतह की उत्सर्जकता सभी तापमानों और तरंगदैर्ध्य की पूरी सीमा पर स्थिर होती है, तो ऐसी सतह को ग्रे निकाय कहा जाता है। 

विसरण निकाय

• एक निकाय को विसरित कहा जाता है यदि दिशा से स्वतंत्र उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता, अर्थात तीव्रता सभी दिशाओं में समान हो

स्पष्टीकरण​:

प्लेटों के बीच रखा गया 1 आवरण नेटवर्क में अतिरिक्त 3 अतिरिक्त प्रतिरोध लाएगा जिनमें से 2 सतह प्रतिरोध हैं और 1 समष्टि प्रतिरोध है।

इसलिए यदि विकिरण आवरणों की संख्या n है, तो n संख्या में आवरणों  के साथ खींचे गए विकिरण नेटवर्क में कुल 2n + 2 सतह प्रतिरोध और n + 1 संख्या में समष्टि प्रतिरोध होंगे।

आवरण के बिना ऊष्मा फ्लक्स का सूत्र जब प्रत्येक सतह की उत्सर्जकता ϵ हो, होता है ,

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{without\;shield}}= \;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{{\frac{1}{\epsilon_1}+}\frac{1}{\epsilon_2} - 1}} = \;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}}\)

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;one\;shield}} = \frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{4}{\epsilon} - 2}} = \frac{1}{2}\;\times\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}}\)

यदि प्लेटों के बीच n संख्या में आवरण रखे जाते हैं, तो,

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;n\;shields}} = \frac{1}{{n + 1}}{\left( {\frac{q}{A}} \right)_{without\;any\;shield}}\)

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;n\;shields}} = \frac{1}{{n + 1}}\;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}} = \frac{\epsilon}{{\left( {n + 1} \right)\left( {2 - \epsilon} \right)}}\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)\)

उपरोक्त समीकरण से, समतुल्य उत्सर्जकता,

\({\epsilon_{eq}} = \frac{\epsilon}{{\left( {n + 1} \right)\left( {2 - \epsilon} \right)}}\)

स्पष्टीकरण​:

प्लेटों के बीच रखा गया 1 आवरण नेटवर्क में अतिरिक्त 3 अतिरिक्त प्रतिरोध लाएगा जिनमें से 2 सतह प्रतिरोध हैं और 1 समष्टि प्रतिरोध है।

इसलिए यदि विकिरण आवरणों की संख्या n है, तो n संख्या में आवरणों  के साथ खींचे गए विकिरण नेटवर्क में कुल 2n + 2 सतह प्रतिरोध और n + 1 संख्या में समष्टि प्रतिरोध होंगे।

आवरण के बिना ऊष्मा फ्लक्स का सूत्र जब प्रत्येक सतह की उत्सर्जकता ϵ हो, होता है ,

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{without\;shield}}= \;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{{\frac{1}{\epsilon_1}+}\frac{1}{\epsilon_2} - 1}} = \;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}}\)

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;one\;shield}} = \frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{4}{\epsilon} - 2}} = \frac{1}{2}\;\times\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}}\)

यदि प्लेटों के बीच n संख्या में आवरण रखे जाते हैं, तो,

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;n\;shields}} = \frac{1}{{n + 1}}{\left( {\frac{q}{A}} \right)_{without\;any\;shield}}\)

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;n\;shields}} = \frac{1}{{n + 1}}\;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}} = \frac{\epsilon}{{\left( {n + 1} \right)\left( {2 - \epsilon} \right)}}\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)\)

उपरोक्त समीकरण से, समतुल्य उत्सर्जकता,

\({\epsilon_{eq}} = \frac{\epsilon}{{\left( {n + 1} \right)\left( {2 - \epsilon} \right)}}\)

स्पष्टीकरण: -

हम जानते हैं कि,

समानांतर प्लेटों के बीच विकिरण ऊष्मा विनिमय

\(Q = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{{\varepsilon _1}}} + \frac{1}{{{\varepsilon _2}}} - 1\;} \right)}}\)

विकिरण ऊष्मा विनिमय जब प्लेटों के बीच विकिरण कवच डाला जाता है

\(Q = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{{\varepsilon _1}}} + \frac{1}{{{\varepsilon _2}}} + \frac{2}{{{\varepsilon _3}}} - 2\;} \right)}}\)

गणना:-

दिया हुआ:-

\({\varepsilon _1} = \;{\varepsilon _2} = \varepsilon = 0.5\;\left( {{\rm{\;emissivity\;of\;plates\;}}} \right)\)

\({\varepsilon _3} = 0.25\left( {{\rm{\;emissivity\;of\;radiation\;shield\;}}} \right)\;\)

\({Q_1} = \frac{{\sigma ~ \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{{\varepsilon _1}}} + \frac{1}{{{\varepsilon _2}}} - 1\;} \right)}}\)

\({Q_1} = \frac{{\sigma ~ \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{0.5}} + \frac{1}{{0.5}} - 1\;} \right)}}\)

\({Q_1} = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{3}\)

अभी,

यदि प्लेटों के बीच विकिरण कवच डाला जाता है

\({Q_2} = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{{\varepsilon _1}}} + \frac{1}{{{\varepsilon _2}}} + \frac{2}{{{\varepsilon _3}}} - 2\;} \right)}}\)

\({Q_2} = \;\frac{{\sigma \; \times \;\left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{0.5}} + \frac{1}{{0.5}} + \frac{2}{{0.25}} - 2\;} \right)}}\)

\({Q_2} = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{10}}\)

∴ \(\frac{{{Q_2}}}{{{Q_1}}} = \frac{3}{{10}}\)

व्याख्या:

कृष्णिका    

• संपूर्ण कृष्णिका के लिए , अवशोषणशीलता = 1; उत्सर्जकता = 1 ;

• ⇒ पारेषणता = 0 ; परावर्तकता = 0, i.e. ρ = τ = 0, 

• जहाँ, ρ = परावर्तकता, τ = पारेषणता, α = अवशोषकता

ग्रे निकाय

• जब गैर-कृष्णिका सतह की उत्सर्जकता सभी तापमानों और तरंगदैर्ध्य की पूरी सीमा पर स्थिर होती है, तो ऐसी सतह को ग्रे निकाय कहा जाता है। 

विसरण निकाय

• एक निकाय को विसरित कहा जाता है यदि दिशा से स्वतंत्र उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता, अर्थात तीव्रता सभी दिशाओं में समान हो

व्याख्या:

ग्रे निकाय

• जब गैर-कृष्णिका सतह की उतसर्जकता सभी तापमानों और तरंगदैर्ध्य की पूरी सीमा पर स्थिर होती है, तो ऐसी सतह को ग्रे निकाय कहा जाता है। 

उतसर्जकता

• यह समान तापमान अर्थात् \(\epsilon=\frac{E}{E_b}\) निकाय की उत्सर्जक शक्ति और कृष्णिका की उत्सर्जक शक्ति का अनुपात है।
• उत्सर्जकता का मान 0 और 1 के बीच होता हैI

कृष्णिका    

• संपूर्ण कृष्णिका के लिए , अवशोषणशीलता = 1; उत्सर्जकता = 1, पारेषणता = 0 ; परावर्तकता = 0, i.e. ρ = τ = 0, 

जहाँ, ρ = परावर्तकता, τ = पारेषणता, α = अवशोषकता

विसरण निकाय

• एक निकाय को विसरित कहा जाता है यदि दिशा से स्वतंत्र उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता, अर्थात तीव्रता सभी दिशाओं में समान हो

Concept:

Emissivity (ϵ) is the ratio of emissive power of a non-black body to the black body.

ϵ = E/Eb

Calculation:

Given:

Gray body emission of 90% of black body i.e.

E = 0.9E_b

\(\epsilon=\frac{E}{E_b}=0.9\)

As per the question

ϵT⁴ = ϵ_bT_b4

0.9 × T4 = 1 × (1200)⁴

T = 1232.028 K

संकल्पना:

यदि कोई निकाय सभी दिशाओं में समान रूप से विकिरण करता है, तो इसे विसरित निकाय कहा जाता है।

पारदर्शी निकायों के रूप में जाने जाने वाले डायथर्मोनस निकाय के लिए, उत्सर्जकता (τ) = 1

⇒ अवशोषणशीलता (α) = 0; परावर्तकता (ρ) = 0;

संपूर्ण कृष्णिका के लिए ,

• अवशोषणशीलता = 1; उत्सर्जकता = 1 ;
• पारेषणता = 0 ; परावर्तकता = 0;

ग्रे निकाय

• यदि कोई निकाय तरंग दैर्ध्य की परवाह किए बिना निरंतर अनुपात में विकिरण को अवशोषित या उत्सर्जित करता है तो इसे ग्रे निकाय कहा जाता है।
• अवशोषणशीलता = पारेषणता = परावर्तकता = स्थिरांक

अपारदर्शी निकाय

• अपारदर्शी निकाय के लिए, पारेषणता = 0 ⇒ अवशोषणशीलता + परावर्तकता = 1;

श्वेत निकाय

• श्वेत निकायों के लिए, परावर्तकता = 1 ⇒ पारेषणता = 0; अवशोषणशीलता = 0;
• यह परिभाषित करना संभव है कि सुधार कारक के उपयोग से किसी विशेष सतह द्वारा कितनी उज्ज्वल ऊर्जा अवशोषित या उत्सर्जित की जाएगी, जिसे 'उत्सर्जकता' के रूप में जाना जाता है और प्रतीक ϵ दिया जाता है।
• एक सतह की उत्सर्जकता एक कृष्णिका की तुलना में अवशोषित की जा सकने वाली विकिरण ऊर्जा की वास्तविक मात्रा का माप है। इसी तरह, उत्सर्जकता एक कृष्णिका की तुलना में सतह से उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा को परिभाषित करता है।
• एक कृष्णिका, इसलिए, परिभाषा के अनुसार, 1 का उत्सर्जकता ϵ होगा। व्यवहार में पाए जाने वाले कुछ सामान्य सामग्रियों के लिए उत्सर्जकता के विशिष्ट मान हैं:

ऊपर से, ϵblack > ϵwhite

स्पष्टीकरण​:

प्लेटों के बीच रखा गया 1 आवरण नेटवर्क में अतिरिक्त 3 अतिरिक्त प्रतिरोध लाएगा जिनमें से 2 सतह प्रतिरोध हैं और 1 समष्टि प्रतिरोध है।

इसलिए यदि विकिरण आवरणों की संख्या n है, तो n संख्या में आवरणों  के साथ खींचे गए विकिरण नेटवर्क में कुल 2n + 2 सतह प्रतिरोध और n + 1 संख्या में समष्टि प्रतिरोध होंगे।

आवरण के बिना ऊष्मा फ्लक्स का सूत्र जब प्रत्येक सतह की उत्सर्जकता ϵ हो, होता है ,

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{without\;shield}}= \;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{{\frac{1}{\epsilon_1}+}\frac{1}{\epsilon_2} - 1}} = \;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}}\)

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;one\;shield}} = \frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{4}{\epsilon} - 2}} = \frac{1}{2}\;\times\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}}\)

यदि प्लेटों के बीच n संख्या में आवरण रखे जाते हैं, तो,

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;n\;shields}} = \frac{1}{{n + 1}}{\left( {\frac{q}{A}} \right)_{without\;any\;shield}}\)

\({\left( {\frac{q}{A}} \right)_{with\;n\;shields}} = \frac{1}{{n + 1}}\;\frac{{\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}{{\frac{2}{\epsilon} - 1}} = \frac{\epsilon}{{\left( {n + 1} \right)\left( {2 - \epsilon} \right)}}\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)\)

उपरोक्त समीकरण से, समतुल्य उत्सर्जकता,

\({\epsilon_{eq}} = \frac{\epsilon}{{\left( {n + 1} \right)\left( {2 - \epsilon} \right)}}\)

स्पष्टीकरण: -

हम जानते हैं कि,

समानांतर प्लेटों के बीच विकिरण ऊष्मा विनिमय

\(Q = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{{\varepsilon _1}}} + \frac{1}{{{\varepsilon _2}}} - 1\;} \right)}}\)

विकिरण ऊष्मा विनिमय जब प्लेटों के बीच विकिरण कवच डाला जाता है

\(Q = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{{\varepsilon _1}}} + \frac{1}{{{\varepsilon _2}}} + \frac{2}{{{\varepsilon _3}}} - 2\;} \right)}}\)

गणना:-

दिया हुआ:-

\({\varepsilon _1} = \;{\varepsilon _2} = \varepsilon = 0.5\;\left( {{\rm{\;emissivity\;of\;plates\;}}} \right)\)

\({\varepsilon _3} = 0.25\left( {{\rm{\;emissivity\;of\;radiation\;shield\;}}} \right)\;\)

\({Q_1} = \frac{{\sigma ~ \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{{\varepsilon _1}}} + \frac{1}{{{\varepsilon _2}}} - 1\;} \right)}}\)

\({Q_1} = \frac{{\sigma ~ \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{0.5}} + \frac{1}{{0.5}} - 1\;} \right)}}\)

\({Q_1} = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{3}\)

अभी,

यदि प्लेटों के बीच विकिरण कवच डाला जाता है

\({Q_2} = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{{\varepsilon _1}}} + \frac{1}{{{\varepsilon _2}}} + \frac{2}{{{\varepsilon _3}}} - 2\;} \right)}}\)

\({Q_2} = \;\frac{{\sigma \; \times \;\left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{\left( {\;\frac{1}{{0.5}} + \frac{1}{{0.5}} + \frac{2}{{0.25}} - 2\;} \right)}}\)

\({Q_2} = \frac{{\sigma \times \left( {\;T_1^4 - T_2^4\;} \right)}}{{10}}\)

∴ \(\frac{{{Q_2}}}{{{Q_1}}} = \frac{3}{{10}}\)

व्याख्या:

कृष्णिका    

• संपूर्ण कृष्णिका के लिए , अवशोषणशीलता = 1; उत्सर्जकता = 1 ;

• ⇒ पारेषणता = 0 ; परावर्तकता = 0, i.e. ρ = τ = 0, 

• जहाँ, ρ = परावर्तकता, τ = पारेषणता, α = अवशोषकता

ग्रे निकाय

• जब गैर-कृष्णिका सतह की उत्सर्जकता सभी तापमानों और तरंगदैर्ध्य की पूरी सीमा पर स्थिर होती है, तो ऐसी सतह को ग्रे निकाय कहा जाता है। 

विसरण निकाय

• एक निकाय को विसरित कहा जाता है यदि दिशा से स्वतंत्र उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता, अर्थात तीव्रता सभी दिशाओं में समान हो

व्याख्या:

ग्रे निकाय

• जब गैर-कृष्णिका सतह की उतसर्जकता सभी तापमानों और तरंगदैर्ध्य की पूरी सीमा पर स्थिर होती है, तो ऐसी सतह को ग्रे निकाय कहा जाता है। 

उतसर्जकता

• यह समान तापमान अर्थात् \(\epsilon=\frac{E}{E_b}\) निकाय की उत्सर्जक शक्ति और कृष्णिका की उत्सर्जक शक्ति का अनुपात है।
• उत्सर्जकता का मान 0 और 1 के बीच होता हैI

कृष्णिका    

• संपूर्ण कृष्णिका के लिए , अवशोषणशीलता = 1; उत्सर्जकता = 1, पारेषणता = 0 ; परावर्तकता = 0, i.e. ρ = τ = 0, 

जहाँ, ρ = परावर्तकता, τ = पारेषणता, α = अवशोषकता

विसरण निकाय

• एक निकाय को विसरित कहा जाता है यदि दिशा से स्वतंत्र उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता, अर्थात तीव्रता सभी दिशाओं में समान हो