निरोधन, औष्णिक

निरोधन, औष्णिक : ज्या पदार्थाची एक बाजू तापविली, तरी दुसरी बाजू सहजासहजी तापत नाही म्हणजे ज्या पदार्थामधून उष्णतेच्या संक्रमणाला मोठा विरोध होतो, त्याला उष्णता निरोधक म्हणतात. कोणताही पदार्थ पूर्णतः उष्णता निरोधक नाही. उच्च तापमानाच्या वस्तूमधील उष्णता नीच तापमानाच्या वस्तूकडे जाण्याचा वेग शक्य तितका कमी करण्यासाठी उष्णता निरोधक पदार्थांचा उपयोग करतात. उष्णता निरोधक साध्या घन द्रव्याच्या रूपात, सूक्ष्म पूड केलेल्या मिश्रणाच्या रूपात किंवा सूक्ष्म बुडबुड्यांनी भरलेल्या रचनेच्या रूपात असू शकतो. हल्ली प्रचारात असलेले मुख्य उष्णता निरोधक आणि त्यांचा उपयोग करण्याचे सुरक्षित तापमान पुढील पानावरील कोष्टकामध्ये दिले आहे.

उद्योगधंद्यात लागणाऱ्या विविध वस्तू तयार करण्यासाठी –२७२^° से. (१^° के.) पासून ३,७००^° से. पर्यंतच्या तापमानात कामे करावी लागतात. उच्च तापमानाच्या (१,०००^° से. ते ३,७००^° से.) भट्टीत उष्णता उत्पन्न करण्यासाठी विद्युत् शक्तीचा उपयोग करतात किंवा एखादे इंधन जाळतात. यासाठी पुष्कळ खर्च करावा लागतो. भट्टीमध्ये उत्पन्न केलेली उष्णता काही उपयुक्त काम न होता भट्टीच्या भिंतीमधून झिरपून फार नुकसान होऊ नये म्हणून भट्टीच्या भिंतीवर आतल्या बाजूने उष्णता निरोधक आवरण बसवितात.

उष्णता निरोधक वस्तूच्या १ सेंमी. जाड भिंतीच्या दोन्ही बाजूंकडील तापमानात १^° से. चा फरक असताना भिंतीच्या दर चौ. सेंमी. क्षेत्रफळातून दर सेकंदात जितकी उष्णता (कॅलरी) झिरपून जाते तिला त्या वस्तूचा झिरप गुणांक म्हणतात. निरोधकाची औष्णिक संवाहकता [⟶ उष्णता संवहन] वाढत्या तापमानाबरोबर वाढत जाते. सैलसर तंतुरूप पदार्थांच्या (उदा., काचलोकर) बाबतीत ही वाढ अधिक घनरूप पदार्थांपेक्षा (उदा., बुचापासून बनविलेला पुठ्ठा किंवा ८५% मॅग्नेशिया) पुष्कळच जास्त वेगाने होते. २१^° से. पेक्षा कमी तापमानाला वापरावयाच्या निरोधक पदार्थांच्या बाबतीत बाहेरून त्यांच्यात ओल शिरू नये अशी योजना करावी लागते कारण बहुतेक उष्णता निरोधक पदार्थांपेक्षा पाण्याची औष्णिक संवाहकता दहा पट असल्याने एकूण संवाहकता पुष्कळच वाढते व त्यामुळे इतरही अडचणी उपस्थित होतात. शीतगृहांमध्ये (नाशवंत माल टिकविण्यासाठी तो थंड अवस्थेत ठेवण्याच्या जागेत) उष्णता निरोधकाच्या गरम भागातून जलबाष्प निघून थंड भागात संघनित (द्रवरूप) होण्याची शक्यता असते. याकरिता अशा ठिकाणी गरम भागात जलबाष्प शिरणार नाही, अशी जास्तीत जास्त काळजी घेणे आवश्यक ठरते.

उपयोग : यांत्रिक शक्ती खर्च करून बाहेरच्या हवेपेक्षा कमी तापमानावर तयार केलेले बर्फासारखे थंड पदार्थ बाहेरील हवेच्या उष्णतेने तापून बिघडू नयेत म्हणून थंड केलेल्या पदार्थाचे संरक्षण करण्यासाठी त्याच्याभोवती उष्णता निरोधक आवरण घालावे लागते. घरामध्ये वापरीत असलेल्या शीत कपाटाच्या पोलादी भिंतीच्या आतल्या बाजूने ॲस्बेस्टस वा एखाद्या संश्लेषित (कृत्रिम रीत्या तयार केलेल्या) निरोधक पदार्थाच्या स्पंजासारख्या रचनेच्या चादरी चिकटवितात. त्यामुळे बाहेरील उष्णता कपाटाच्या आत शिरत नाही. बर्फाच्या लाद्या बाहेरच्या हवेने गरम होऊन वितळू नयेत म्हणून त्यांच्या भोवती लाकडाचा भुगा भरतात.

उत्तम प्रकारच्या चिनी मातीपासून तयार केलेली व काचेसारखा मुलामा चढविलेली पोर्सलिनाची भांडी चांगली उष्णता निरोधक असतात. अशा भांड्यात उकळता चहा किंवा गरम दूध भरले, तर ती भांडी बाहेरच्या बाजूने धरून उचलताना हात भाजत नाही. म्हणूनच बहुतेक लोक गरम पेये पिण्यासाठी धातूची भांडी वापरण्याऐवजी चिनी मातीची भांडीच वापरतात.

यांत्रिक कामासाठी लागणारी वाफ तयार करण्याच्या बाष्पित्रातील (बॉयलरातील) आणि वाफ दूर अंतरावर नेणाऱ्या नळातील उष्णता त्याच्या पोलादी कवचातून झिरपून बाहेर पडू नये म्हणून कवचाचा उघडा भाग उष्णता निरोधक पदार्थाने मढवून टाकतात. या कामासाठी केसापासून तयार केलेली गादी, लाकडी पट्ट्या किंवा कॅल्शियम सिलिकेट व मॅग्नेशिया यांचे प्लॅस्टर वापरतात. हे आवरण सैल होऊन खाली पडू नये म्हणून काही ठिकाणी या आवरणाच्या बाहेरून पातळ पोलादी पत्र्याचे सहज सुटे करता येण्यासारखे संरक्षक आवरण बसवितात. ॲस्बेस्टसाच्या तंतूंपासून सूत तयार करून कापडही विणता येते. हे कापड मजबूत होण्यासाठी त्यामध्ये तांब्याच्या बारीक ताराही घालतात. हे कापड आगीत टाकले, तरी जळत नाही म्हणून आग विझवणारे कर्मचारी अशा कापडाचे कपडे वापरतात [⟶ ॲस्बेस्टस].

उच्च तापमानाच्या भट्टीत भिंतीच्या आतल्या बाजूने आगविटा किंवा उष्णता निरोधक पदार्थाच्या चादरी वापरतात. अभ्रक आणि ॲस्बेस्टस यांचा उपयोग करून तयार केलेल्या विटा किंवा फलक १,०००^° से. तापमानापर्यत चांगले काम देतात. स्टिॲटाइट (मॅग्नेशियम सिलिकेट) किंवा झि‌‌‌र्‌कॉन वापरून बनविलेल्या विटा १,२००^° से.पर्यत वापरता येतात. ॲल्युमिनियम सिलिकेट किंवा तापसह (उच्च तापमान सहन करू शकणाऱ्या) मातीच्या विटा १,७००^° से.पर्यंत वापरता येतात. ग्रॅफाइट कार्बनाच्या विटा ३,७००^° से.पर्यंत वापरता येतात.

क्षेपणास्त्रे, अग्निबाण व अवकाशात जाणारी याने यांमध्ये काही वेळ २,२००^° से. ते २,८००^° से.पर्यत तापमान असते. असे तापमान क्षणिक असले, तरी ते सहन करण्याकरिता चांगली योजना करावी लागते. याकरिता गुळगुळीत केलेल्या पांढऱ्या शुभ्र ॲल्युमिनियम पत्र्याचा परावर्तकी भाग वापरणारी प्रारणी (तरंगरूपाने उष्णता बाहेर टाकून देण्याची) पद्धत, वितळून निघून जाणाऱ्या दुसऱ्या मदतनीस द्रव्याचा उपयोग करणारी पद्धत किंवा शोषणात्मक पद्धत वापरतात.

काही वेळा निर्वात जागेचा उपयोग उष्णता रोधक अडथळा म्हणून करता येतो. गरम पेये किंवा मुद्दाम थंड केलेल्या पेयांचे तापमान पुष्कळ वेळ जसेच्या तसेच राहण्यासाठी निर्वात पोकळी असलेली दुहेरी भिंतीची बाटली (थर्मास) वापरतात. विजेचे दिवे निर्वात केलेले असले म्हणजे आतील प्रदीप्त तंतूची उष्णता बाहेरच्या गोळ्यापर्यंत सहज येत नाही.

अतिनीच तापमान मिळविणे व अशा तापमानात विविध पदार्थांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करणे [⟶ नीच तापमान भौतिकी] शक्य व्हावे याकरिता वापरण्यात येणाऱ्या उपकरणांचे उष्णता निरोधन करणे महत्त्वाचे असते आणि याकरिता कोष्टकात अतिनीच तापमान मर्यादेकरिता दर्शविलेले उष्णता निरोधक वापरतात.

कापड व कागद गिरण्यांमधील प्रक्रियेत मोठ्या प्रमाणावर जलबाष्प निर्माण होते व ते संघनित होऊन आवश्यक असलेली सापेक्ष आर्द्रता [⟶ आर्द्रता] कमी होऊ नये म्हणून अशा गिरण्यांच्या छतावर उष्णता निरोधक पदार्थाचे आवरण देतात. थंड प्रदेशातील इमारतींमधील थंड पाण्याच्या नळांतील पाण्याचे संघनन (बर्फात रूपांतर) होऊ नये म्हणून त्यांच्याभोवती उष्णता निरोधक आवरण बसवितात. काम करण्याच्या व निवासाच्या जागांचे उष्णता निरोधन करणे फायदेशीर व सुखावह ठरते. उन्हाळ्यात इमारती शीतल राखणे आणि भट्ट्या, तप्त वायुमार्ग इत्यादींशेजारी काम करणे योग्य उष्णता निरोधनामुळे शक्य होते.

उष्णता निरोधनाचे फायदे फार पूर्वीपासून समजून आलेले असावेत. हिवाळ्यात लोकरीचे कपडे वापरणे व एस्किमो लोकांची बर्फाची घरे ही उष्णता निरोधनाची उदाहरणे शेकडो वर्षे प्रचलित आहेत. बाष्पित्रे, एंजिनांचे सिलिंडर व नळ्या यांच्या उष्णता निरोधनासाठी लाकूड वापरण्यास एकोणिसाव्या शतकाच्या प्रारंभी सुरुवात झाली. तथापि १९०० सालानंतरच उष्णता निरोधनाचा व्यापारी दृष्ट्या विकास होण्यास प्रारंभ झाला.

ओक, वा. रा.

“