8 Voorbeelde van hitte-oordrag deur geleiding
1. Verduidelik die betekenis met behulp van voorbeelde hitte-oordrag deur geleiding ?
Bespreking
Hitte-oordrag deur geleiding is die oordrag van hitte wat plaasvind deur botsings tussen atome/molekules waaruit 'n voorwerp bestaan. Beskou byvoorbeeld 'n verhitte ysterstaaf. Een punt van die yster word teen 'n vlam aangeraak en die ander punt word vasgehou. Alhoewel die punt van die yster wat vasgehou word nie in kontak met die vlam is nie, voel die punt van die yster wat vasgehou word warm omdat hitte deur die ysterstaaf oorgedra word. Hoe word hitte van die een punt van die yster na die ander oorgedra?
Die verhitte ysterpunt ontvang ekstra hitte. Kalorie is energie wat natuurlik van voorwerpe met 'n hoë temperatuur na voorwerpe met 'n lae temperatuur beweeg. Die bygevoegde energie veroorsaak dat die atome/molekules waaruit die yster bestaan, verder vibreer vanaf hul ewewigsposisie. Soos hulle verder vibreer, bots die atome/molekules met aangrensende atome/molekules, wat veroorsaak dat die atome/molekules verder vibreer en groter energie verkry. Hierdie proses duur voort totdat die hitte die punt van die yster wat vasgehou word, bereik.
2. Is dit moontlik vir hitte-oordrag deur geleiding om plaas te vind tussen atome/molekules van 'n vloeistof?
Bespreking
Beskou die volgende voorbeeld. Wanneer 'n ysterstaaf verhit word, beweeg hitte van een ysteratoom/molekule na 'n ander, dus kan gesê word dat hitte-oordrag deur geleiding tussen atome/molekules van 'n vaste stof plaasvind. Hitte-oordrag deur geleiding vind nie plaas tussen atome/molekules van 'n vloeistof nie, want hitte-oordrag vind plaas tussen atome/molekules van 'n vloeistof, en net so tussen atome/molekules van 'n gas, vind hitte-oordrag plaas deur konveksie.
3. Termiese geleidingsvermoë baksteen is 0,84 J/msCo en die termiese geleidingsvermoë van wol is 0,040 J/msCoWatter een is 'n beter hittegeleier, baksteen of wol?
Bespreking
Voorwerpe met 'n hoë termiese geleidingsvermoë is goeie geleiers van hitte (goeie termiese geleiers), terwyl voorwerpe met 'n lae termiese geleidingsvermoë swak geleiers van hitte is (swak termiese geleiers).
Gebaseer op die vraag, is die termiese geleidingsvermoë van baksteen groter as die termiese geleidingsvermoë van wol, dus is baksteen 'n beter geleier van hitte as wol.
4. 'n Soliede silindriese staalstaaf het 'n lengte van 1 meter en 'n deursnee-oppervlakte van 0,2 vierkante meter. Die termiese geleidingsvermoë van die staal is 40 J/msC.oAs die temperatuurverskil tussen die twee punte van die staal 10 isoC, bepaal die tempo van hitte-oordrag deur geleiding in die staalstaaf!
Bespreking
Dit is bekend dat:
Staallengte (l) = 1 m
Staal-deursnee-area (A) = 0,2 m2
Termiese geleidingsvermoë van staal (k) = 40 J/msCo
Die temperatuurverskil tussen die twee punte van die staal (ΔT) = 10oC
Gevra: Tempo van hitte-oordrag deur geleiding (Q/t)
Antwoord:
Die formule vir die tempo van hitte-oordrag deur geleiding:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 Joule/sekonde
5. Metale A en B het dieselfde lengte en deursnee-area. Die geleidingskoëffisiënt van metaal A is 1/6 keer die geleidingskoëffisiënt van metaal B. Beide metale word aan die een kant verhit en albei ervaar dieselfde temperatuurverandering. Daarom is die verhouding van die hitte-oordragsnelhede van metaal A en metaal B...
A. 6 : 1
B. 1 : 6
C. 1 : 5
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Bespreking:
Dweet :
kA = 1/6 kB = 1 / 6
kB = 6 / 6 = 1
Gevra :
Vergelyking van die tempo van hitte-oordrag deur metaal A en metaal B?
Jawab :
Die formule vir die tempo van hitte-oordrag deur geleiding :
Beskrywing: Q/t = hitte-oordragtempo, k = termiese geleidingsvermoë, A = dwarssnitarea, T1 = hoë temperatuur, T2 = lae temperatuur, l = voorwerplengte.
Die lengte en deursnee-area van die twee metale is gelyk, dus word l en A uit die vergelyking verwyder. Die temperatuurverandering van beide metale is dieselfde, sodat (T1 - T2) word uit die vergelyking verwyder.
kA :kB
1/6 : 6/6
1: 6
Die korrekte antwoord is B.
6. Twee vaste stowwe P en Q wat dieselfde grootte maar verskillende tipes het, is geheg soos in die figuur hieronder getoon. As die termiese geleidingskoëffisiënt van P drie keer die termiese geleidingskoëffisiënt van Q is, dan is die temperatuur by die grens tussen P en Q...
A. 60 oC
B. 50 oC
C. 40 oC
D. 20 oC
E. 10 oC
Bespreking:
Is bekend :
TP = 0 oC
TQ = 80 oC
kP = 3 kQ = 3
kQ = 1
Gevra :
Temperatuur by die grensvlak P en Q?
Antwoord:
Die groottes van die twee voorwerpe is dieselfde, dus word A en l uit die vergelyking uitgeskakel.
Die korrekte antwoord is D.
7. Die hoeveelheid hitte wat per sekonde deur 'n metaalmateriaal vloei:
(1) omgekeerd eweredig aan die temperatuurverskil tussen die twee punte
(2) is omgekeerd eweredig aan die dwarssnitarea van die voorwerp
(3) afhangende van die tipe metaalmateriaal
(4) is omgekeerd eweredig aan die lengte van die metaal
Die korrekte stelling om die tempo van hitte-oordrag deur geleiding te verhoog, is ...
Bespreking
Die formule vir hitte-oordrag deur geleiding:
Die hoeveelheid hitte wat per sekonde vloei (Q/t)
Direk eweredig aan die temperatuurverskil tussen die twee punte (T1 - T2).
Direk eweredig aan die dwarssnitarea van die voorwerp (A).
Direk eweredig aan die tipe metaalmateriaal (k = termiese geleidingsvermoë)
Omgekeerd eweredig aan die lengte van die metaal (l).
Die korrekte stellings is 3 en 4.
8. Metale P, Q en R is almal dieselfde grootte. Die geleidingsvermoë van metale P, Q en R is onderskeidelik 4 kJ, 2 kJ en kJ. Hulle hou verband met die temperatuur by die oop punte soos in die volgende figuur getoon.
Temperatuur by die metaalverbinding P met Q (Tx) is…
Bespreking
Dit is bekend:
Metaalgeleidingsvermoë P = 4k
Metaalgeleidingsvermoë Q = 2k
Metaalgeleidingsvermoë R = k
Lae temperatuur by die metaalpunt P (TP) = 20oC
Hoë temperatuur by die metaalpunt R (TR) = 160oC
Gevra: Temperatuur by die metaalverbinding P met Q (Tx)
antwoord:
Die formule vir hitte-oordrag deur geleiding:
Inligting:
Q/t = hitte-oordragtempo, k = termiese geleidingsvermoë, A = dwarssnitarea, T1 = aanvanklike temperatuur, T2 = finale temperatuur, l = lengte van die staaf.
Die lengte (l) en dwarssnitarea (A) is gelyk, dus word hulle uit die vergelyking uitgeskakel.
Gebruik hierdie vergelyking om die temperatuur te bereken.
Beskou metaalstawe P en Q.
Beskou die metaalstawe Q en R.
Om T te kryx, elimineer Ty:
