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ईंधन, भट्ठी, पकाना और पिघलाना

ईंधन ऑक्सीजन के साथ जलकर गर्मी देता है। भट्ठी (किल्न) उस गर्मी को रोकती है ताकि सामान 1000 से 1400 °C पर पक सके, जहाँ कण जुड़ते हैं (सिंटरिंग) और टुकड़ा कड़ा हो जाता है। काँच का मिश्रण पिघलने के लिए लगभग 1500 °C चाहिए। ईंधन तय करता है कि कितना तापमान मिल सकता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. गर्मी ईंधन से आती है। ये तीन हैं: लकड़ी, गैस और बिजली।
  2. दहन: ईंधन हवा की ऑक्सीजन से मिलता है। नतीजा है गर्मी, लौ, CO2 और पानी।
  3. भट्ठी (किल्न) की दीवारें मोटी होती हैं। वे गर्मी को भीतर रखती हैं, इसलिए ईंधन कम बरबाद होता है।
  4. पकाना: तापमान धीरे-धीरे चढ़ता है। बर्तन नारंगी चमकते हैं और कड़े, मज़बूत हो जाते हैं।
  5. पिघलाना: लगभग 1500 °C के ऊपर काँच का मिश्रण गरम तरल बन जाता है।
  6. खुद करो: ईंधन चुनो और तापमान चलाओ। लकड़ी गैस जितना ऊपर नहीं जा सकती।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

क्या बिजली ईंधन है?

बिजली की भट्ठी में कुछ नहीं जलता। धारा से कुंडली गरम होती है। चरण 0 में प्लग की तुलना लट्ठे और गैस सिलेंडर से करो।

आग को हवा क्यों चाहिए?

जलना ईंधन का ऑक्सीजन से मिलना है। चरण 1 में नीले ऑक्सीजन कण लट्ठे की ओर बहते देखो।

दीवारें मोटी क्यों बनाते हैं?

मोटी आग-रोधी दीवारें गर्मी भीतर रखती हैं, इसलिए ईंधन कम बरबाद होता है। चरण 2 का बंद डिब्बा देखो।

धीरे गरम क्यों करते हैं?

बाहर पहले गरम होता है। बहुत तेज़ हो तो बाहर भीतर से ज़्यादा फैलता है और सामान चटक जाता है। चरण 3 में धीमी चढ़ाई देखो।

कुछ सिरेमिक कभी क्यों नहीं पिघलते?

एल्युमिना लगभग 2070 °C पर पिघलती है, जो ज़्यादातर किल्न से ऊँचा है, इसलिए उसे सिंटर करते हैं। चरण 4 में सिर्फ़ काँच का मिश्रण पिघलता है।

लकड़ी 1500 °C तक क्यों नहीं जाती?

लकड़ी का ऊष्मीय मान कम है। चरण 5 में लकड़ी की सीमा 900 °C है और स्लाइडर वहीं रुक जाता है।

ईंधन और दहन

ईंधन वह है जो जलकर गर्मी देता है। ईंधन ठोस (लकड़ी, कोयला), द्रव (डीज़ल, फ्यूल ऑयल) या गैस (LPG, प्राकृतिक गैस) हो सकते हैं। बिजली की भट्ठी में जलाने के बजाय बिजली लगती है।

ऊष्मीय मान (कैलोरिफ़िक वैल्यू, CV) वह गर्मी है जो 1 किग्रा ईंधन पूरा जलने पर देता है। मोटे मान: लकड़ी लगभग 15 MJ/किग्रा, कोयला लगभग 25 से 30, LPG और प्राकृतिक गैस लगभग 46 से 50। गैस प्रति किग्रा ज़्यादा गर्मी देती है और साफ़ जलती है।

दहन में ईंधन ऑक्सीजन से मिलता है। मीथेन के लिए: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + गर्मी। हवा पूरी हो तो दहन पूर्ण होता है। हवा कम हो तो अपूर्ण दहन होता है, जिसमें कार्बन मोनोऑक्साइड (CO, ज़हरीली) और कालिख बनती है और गर्मी कम मिलती है।

किल्न की हवा को वातावरण कहते हैं। ज़्यादा हवा ऑक्सीकारक वातावरण देती है (मिट्टी का लोहा लाल होता है)। कम हवा अपचायक वातावरण देती है (लोहा स्लेटी या काला होता है)।

भट्ठियाँ और किल्न

भट्ठी या किल्न सामान गरम करने का रोधित कक्ष है। दीवारें आग-रोधी (रेफ्रेक्टरी) ईंट या सिरेमिक फाइबर की होती हैं जो ऊँची गर्मी सहती हैं और गर्मी भीतर रखती हैं।

पकाने का वक्र: धीरे गरम करो, ऊँचे तापमान पर रुको (सोक), धीरे ठंडा करो। बहुत तेज़ गरम या ठंडा करने से दरार पड़ती है। लगभग 1000 से 1400 °C पर कण सिंटर होते हैं: वे जुड़ते हैं और छिद्र सिकुड़ते हैं, इसलिए सामान पूरा पिघले बिना कड़ा और मज़बूत हो जाता है।

पिघलाना

पिघलाना ठोस को द्रव बनाना है। काँच का मिश्रण (सिलिका रेत, सोडा ऐश, चूना पत्थर) काँच की भट्ठी या कुठाली (क्रूसिबल) में लगभग 1500 °C पर पिघलता है। फिर बुलबुले निकलते हैं (फाइनिंग) और द्रव ठंडा करके आकार दिया जाता है।

कई सिरेमिक का गलनांक बहुत ऊँचा होता है। एल्युमिना लगभग 2070 °C पर पिघलती है। कारखाने उसे पिघलाते नहीं, पाउडर को सिंटर करते हैं।

तापमान बढ़ाने की गर्मी: Q = m × c × ΔT। पिघलने के लिए अलग से गर्मी (गुप्त ऊष्मा) लगती है। असली भट्ठियाँ दीवारों और निकास से गर्मी खोती हैं, इसलिए दक्षता = काम की गर्मी ÷ दी गई गर्मी × 100।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. 10 किग्रा LPG (CV 46 MJ/किग्रा) जलाने से कितनी गर्मी मिलती है?

गर्मी = 10 × 46 = 460 MJ।

2. 1200 °C को केल्विन में बदलो।

T = 1200 + 273 = 1473 K।

3. 200 किग्रा सामान को 20 °C से 1020 °C तक गरम करने की गर्मी निकालो। c = 1.0 kJ/किग्रा·K लो।

ΔT = 1000 K। Q = 200 × 1.0 × 1000 = 200,000 kJ = 200 MJ।

4. किल्न की दक्षता 50% है। 200 MJ काम की गर्मी के लिए कितनी LPG (CV 46 MJ/किग्रा) चाहिए?

दी गई गर्मी = 200 ÷ 0.50 = 400 MJ। LPG = 400 ÷ 46 = 8.7 किग्रा।

5. किल्न को 500 MJ दिया गया और 200 MJ सामान को मिला। दक्षता निकालो।

दक्षता = 200 ÷ 500 × 100 = 40%।

6. CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O में 16 ग्राम मीथेन से कितने ग्राम CO2 बनेगी? (C = 12, O = 16, H = 1)

CH4 = 16 ग्राम/मोल। CO2 = 44 ग्राम/मोल, दोनों 1 मोल। इसलिए 16 ग्राम CH4 से 44 ग्राम CO2।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. प्रति किग्रा सबसे ज़्यादा गर्मी कौन देता है?
2. अपूर्ण दहन से बनता है:
3. टनल किल्न ईंधन क्यों बचाती है?
4. सिरेमिक की सिंटरिंग लगभग कितने तापमान पर होती है?
5. काँच का मिश्रण लगभग कितने पर पिघलता है?

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

भट्ठी और किल्न में क्या फ़र्क है?

किल्न सिरेमिक पकाने की भट्ठी है। दोनों ऊँची गर्मी के रोधित कक्ष हैं; भट्ठी सामान्य शब्द है।

सिंटरिंग क्या है?

पाउडर या ढले टुकड़े को गरम करना ताकि कण जुड़ें और छिद्र सिकुड़ें, और वह पूरा पिघले बिना कड़ा और मज़बूत बने।

लकड़ी किल्न में 1500 °C तक क्यों नहीं पहुँचती?

लकड़ी का ऊष्मीय मान कम है और उसमें पानी व राख ज़्यादा है, इसलिए वह उतने तापमान के लिए पर्याप्त गर्मी नहीं दे पाती।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

जापान高校(専門学科)1〜3年Ceramic Technology

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