थर्मल प्रयोगशाला

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सामग्री मानक

इस पाठ में, शिक्षार्थी ऊष्मा और तापमान की अवधारणाओं को समझेंगे, उनके बीच अंतर करेंगे, और वास्तविक जीवन के थर्मल प्रयोगशाला प्रयोगों के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरण के तीन तरीकों – चालन, संवहन और विकिरण – का अन्वेषण करेंगे।

प्रदर्शन मानकों

छात्र सक्षम होंगे:

  • ऊष्मा और तापमान के बीच अंतर करें।
  • कार्यशील उदाहरणों के साथ चालन, संवहन और विकिरण की पहचान करें और समझाएं।
  • व्यावहारिक स्थितियों में चालकों और कुचालकों के महत्व को समझाएं।
  • ऊष्मा स्थानांतरण के सिद्धांतों को रोजमर्रा के अनुप्रयोगों जैसे खाना पकाने, कपड़े पहनने और जलवायु नियंत्रण से संबंधित करें।

संरेखण मानक

संदर्भ: NCERT पुस्तक संरेखण

यह पाठ NCERT कक्षा 7 विज्ञान पुस्तक-अध्याय 7: प्रकृज्त मेें  ऊष्मा का  स्थानांतरण, खंड: 1 चालन, संवहन, विकिरण के साथ संरेखित है

पूर्वापेक्षाएँ (पूर्व ज्ञान)

  • “गर्म” और “ठंडी” संवेदनाओं के बारे में जागरूकता।
  • यह ज्ञान कि ऊष्मा गर्म वस्तुओं से ठंडी वस्तुओं की ओर प्रवाहित होती है।
  • ठोस, तरल और गैस अवस्थाओं से परिचित।

सीखने के उद्देश्य

पाठ के अंत तक, छात्र सक्षम होंगे:

  • ऊष्मा और तापमान के बीच अंतर करें।
  • ऊष्मा स्थानांतरण के तीन तरीकों को समझाएं: चालन, संवहन और विकिरण
  • प्रयोगों को दैनिक जीवन की स्थितियों से संबंधित करें।
  • ऊष्मा नियंत्रण के लिए व्यावहारिक डिजाइनों को समझाने के लिए समझ का उपयोग करें।

परिचय

छात्र थर्मल लैब प्रयोगों का उपयोग करके यह जानेंगे कि ऊष्मा तीन तरीकों – चालन, संवहन और विकिरण – के माध्यम से एक वस्तु से दूसरी वस्तु में कैसे स्थानांतरित होती है। यह उन्हें कक्षा की अवधारणाओं को खाना पकाने, हीटिंग सिस्टम और मौसम के पैटर्न जैसी वास्तविक दुनिया की स्थितियों से जोड़ने में मदद करेगा।

समयरेखा (40 मिनट)

शीर्षकअनुमानित अवधिप्रक्रियासंदर्भ सामग्री
संलग्न करें5
  • गर्म दूध में रखी धातु की चम्मच दूसरे सिरे पर गर्म क्यों हो जाती है?
  • हम अलाव के पास खड़े होने पर गर्म क्यों महसूस करते हैं, भले ही हम उसे छू न रहे हों?

गतिविधि:
– दो चित्र दिखाएँ:

(1) भाप निकलती हुई गर्म चाय के कप का चित्र दिखाएँ, (2) एक अलाव।
– पूछें: “आप क्या देखते हैं?”, “गर्म दूध में धातु की चम्मच दूसरे सिरे पर गर्म क्यों महसूस होती है?”
जिज्ञासा जगाएँ: “आइए जानें कि ऊष्मा कैसे यात्रा करती है, और क्या ऊष्मा को यात्रा करने के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता होती है!”

स्लाइड्स

अन्वेषण करें10

1. छात्रों को जलती हुई अगरबत्तियाँ, AC और रूम हीटर के साथ बंद कमरे का मॉडल दिखाएँ


संकेत प्रदान करें:

  • अगरबत्ती जलने पर धुआँ हमेशा ऊपर क्यों उठता है?
  • पिन एक साथ गिरने के बजाय एक क्रम में क्यों गिरते हैं?
  • गर्म हवा छत पर क्यों जमा होती है जबकि ठंडी हवा फर्श के पास रहती है?
  1. छात्र जोड़ों में चर्चा करते हैं और उत्तर साझा करते हैं।

स्लाइड्स

व्याख्या करें10

शिक्षक की व्याख्या:
1. परिभाषित करें ‘चालन – कणों की गति के बिना ठोस में ऊष्मा का स्थानांतरण’

  1. संवहन – गतिशील कणों के साथ तरल और गैस में ऊष्मा का स्थानांतरण

3. विकिरण:- माध्यम के बिना ऊष्मा का स्थानांतरण
4. पूछें:

  • समुद्र के पास हवाएँ क्यों चलती हैं?
  • हमें सूर्य के प्रकाश से ऊष्मा कैसे महसूस होती है?
  • लौ से दूर रखा गर्म बर्तन कुछ समय बाद ठंडा क्यों हो जाता है

स्लाइड्स और वर्चुअल लैब

मूल्यांकन करें10

1. प्रमुख अवधारणाओं की समझ की जाँच के लिए एक बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQ) आयोजित करें।

वर्चुअल लैब

विस्तार करें5

परिदृश्य चिंतन:

  1. “गर्मी और सर्दी दोनों में आराम के लिए एक कक्षा डिजाइन करने की कल्पना करें। ऊष्मा को नियंत्रित करने के लिए आप कौन सी विशेषताएँ शामिल करेंगे?”

सभी जीवित जीवों के लिए प्रकाश संश्लेषण के महत्व पर चर्चा करें (भोजन का स्रोत, ऑक्सीजन उत्पादन)।

स्लाइड्स

थर्मल प्रयोगशाला

परिचय

प्रकृति में, ऊष्मा लगातार प्रवाहित होती रहती है — सूर्य से पृथ्वी तक, गर्म चाय के कप से हवा तक, या आपके हाथों से ठंडे धातु के चम्मच तक। ऊष्मा की यह गति ऊष्मा स्थानांतरण कहलाती है।

थर्मल लैब में, हम अध्ययन करते हैं कि ऊष्मा विभिन्न सामग्रियों और वातावरणों के माध्यम से कैसे गति करती है, जो हमें भूमि के गर्म होने, समुद्री हवाओं, या यहां तक कि हम सर्दियों में ऊन क्यों पहनते हैं जैसी प्राकृतिक प्रक्रियाओं को समझने में मदद करता है।

लिखित

परिचय: ऊष्मा स्थानांतरण ऊष्मीय ऊर्जा का गर्म वस्तु से ठंडी वस्तु तक गमन है जब तक कि दोनों का तापमान समान न हो जाए।

चालन: – किसी वस्तु के गर्म भाग से ठंडे भाग तक ऊष्मा के स्थानांतरण की प्रक्रिया को चालन कहते हैं।

संवहन: – ऊष्मा स्थानांतरण कणों की वास्तविक गति द्वारा होता है। भूमि और समुद्री हवाएं संवहन प्रक्रिया के उदाहरण हैं।

विकिरण: – ऊष्मा बिना किसी चीज को छुए यात्रा करती है। ये तरंगें हवा (या यहां तक कि खाली स्थान!) के माध्यम से यात्रा करती हैं और अपने साथ ऊष्मा ऊर्जा ले जाती हैं।

चरण / प्रक्रिया / नियम

थर्मल लैब प्रयोग का संचालन

चरण 1: सामग्री का चयन करें (धातु, लकड़ी, प्लास्टिक)।

चरण 2: एक सिरे को गर्म पानी में रखें और तापमान परिवर्तन का अवलोकन करें।

चरण 3: रिकॉर्ड करें कि कौन सी सामग्री ऊष्मा का तेजी से चालन करती है।

चरण 4: संवहन के लिए – पोटेशियम परमैंगनेट क्रिस्टल के साथ एक बीकर में पानी गर्म करें ताकि धाराएं देखी जा सकें।

चरण 5: विकिरण के लिए – वस्तुओं को एक लैंप से विभिन्न दूरियों पर रखें और प्राप्त ऊष्मा को रिकॉर्ड करें।

अनुप्रयोग / यह क्यों उपयोगी है?

यहां कुछ वास्तविक दुनिया की स्थितियां हैं जहां हम पूर्णांकों का उपयोग करते हैं:

  1. चालन: पृथ्वी की सतह सीधे संपर्क द्वारा चट्टानों, मिट्टी और पानी को गर्म करती है।
  2. संवहन: हवाएं, समुद्री धाराएं और उबलता पानी।
  3. विकिरण: सूर्य का प्रकाश पृथ्वी और हमारे शरीर को गर्म करता है।

वास्तविक जीवन के अनुप्रयोग:

  1. खाना पकाना (चालन और संवहन)।
  2. समुद्र और भूमि हवा का निर्माण।
  3. ग्रीनहाउस प्रभाव।

शब्दावली

  1. ऊष्मा स्थानांतरण – गर्म से ठंडे क्षेत्रों में ऊष्मा ऊर्जा का संचलन।
  2. चालन – संपर्क में ठोस पदार्थों के माध्यम से ऊष्मा का स्थानांतरण।
  3. संवहन – कणों की गति के माध्यम से तरल पदार्थों और गैसों में ऊष्मा का स्थानांतरण।
  4. विकिरण – सीधे संपर्क के बिना विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से ऊष्मा का स्थानांतरण।
  5. तापीय ऊर्जा – पदार्थ में कणों की गति के कारण उत्पन्न ऊर्जा।
  6. कुचालक – एक ऐसी सामग्री जो ऊष्मा प्रवाह का प्रतिरोध करती है (जैसे, लकड़ी, प्लास्टिक)।
  7. सुचालक – एक ऐसी सामग्री जो ऊष्मा को आसानी से प्रवाहित होने देती है (जैसे, धातु)।
  8. संवहन धारा – गर्म और ठंडे तरल पदार्थ का गोलाकार संचलन।
  9. तापीय संतुलन – जब दो वस्तुएँ समान तापमान पर पहुँच जाती हैं।
  10. सौर विकिरण – सूर्य से पृथ्वी तक पहुँचने वाली ऊष्मा ऊर्जा।

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परिचय

थर्मल लैब में आपका स्वागत है, यह एक इमर्सिव अनुभव है जो छात्रों को यह समझने में मदद करता है कि प्रकृति में ऊष्मा कैसे चालन, संवहन और विकिरण के माध्यम से गति करती है। यह प्रयोगशाला वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों का अनुकरण करती है जहां शिक्षार्थी ऊष्मा के अदृश्य प्रवाह को देख और उसके साथ बातचीत कर सकते हैं, जिससे अमूर्त अवधारणाएं स्पष्ट और यादगार बन जाती हैं।

प्रमुख विशेषताऐं

  • ऊष्मा स्थानांतरण के प्रत्येक प्रकार के लिए 3D इमर्सिव वातावरण।
  • इंटरैक्टिव सिमुलेशन: धातु की छड़ का चालन, बंद कमरे में संवहन, और अलाव के पास विकिरण।
  • यथार्थवादी एनिमेशन जो दिखाते हैं कि ऊष्मा ठोस, तरल, गैसों और यहां तक कि खाली स्थान में कैसे प्रवाहित होती है।
  • तुलनात्मक मोड: चालन, संवहन और विकिरण का साइड-बाय-साइड दृश्य।
  • प्रत्येक मॉड्यूल के अंत में जुड़ाव के लिए बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs) एकीकृत किए गए हैं।

वीआर अनुभव के लिए चरण-दर-चरण प्रक्रिया

चरण 1: वर्चुअल लैब में प्रवेश करें
छात्र तीन विकल्पों के साथ एक मेनू देखते हैं: चालन, संवहन और विकिरण। किसी एक का चयन करने पर संबंधित सिमुलेशन शुरू होता है।

चरण 2: ऊष्मा स्थानांतरण शुरू करना

  • एक नॉब को घुमाया जाता है, जो प्रयोग की शुरुआत को चिह्नित करता है

चरण 3: चालन सिमुलेशन

  • छात्र देखते हैं कि जैसे-जैसे पिन एक-एक करके गिरती हैं, ऊष्मा एक धातु की छड़ के माध्यम से गति करती है, जो दिखाता है कि ऊष्मा सीधे संपर्क द्वारा ठोस पदार्थों से कैसे गुजरती है। छात्र अगले चरण पर जाने के लिए Next बटन पर क्लिक कर सकते हैं।
  • वे इस भाग को फिर से शुरू करने और दोबारा देखने के लिए Reload विकल्प का भी उपयोग कर सकते हैं।

चरण 4: संवहन सिमुलेशन

  • छात्र एक हीटर और एक एसी के साथ एक आभासी बंद कमरे में प्रवेश करते हैं। वे गर्म हवा के ऊपर उठने और ठंडी हवा के नीचे बैठने को देखते हैं, जो एक परिसंचरण पैटर्न बनाता है।
  • फिर से, Next बटन उन्हें अगले चरण पर ले जाता है, या Reload दोहराव की अनुमति देता है।

चरण 5: संवहन अवधारणा सुदृढ़ीकरण

  • सिस्टम इस बात पर प्रकाश डालता है कि गर्म हवा हल्की होती है और ऊपर उठती है, जबकि ठंडी हवा भारी होती है और नीचे बैठती है। यह संवहन में तरल गति के विचार को मजबूत करता है।

चरण 6: विकिरण सिमुलेशन

  • छात्र एक आभासी अलाव या लैंप के पास खड़े होकर अनुभव करते हैं कि कैसे बिना किसी माध्यम के ऊष्मा का स्थानांतरण होता है, जो विकिरण का प्रतिनिधित्व करता है।
  • यदि वे अवधारणा को फिर से देखना चाहते हैं तो वे इस चरण को रीलोड कर सकते हैं।

चरण 7: क्विज / स्व-मूल्यांकन

  • अंत में, छात्र चालन, संवहन और विकिरण की अपनी समझ का परीक्षण करने के लिए एक छोटे MCQ क्विज का प्रयास करते हैं।
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