8 прыкладаў цеплаперадачы шляхам цеплаправоднасці
1. Растлумачце на прыкладах значэнне перадача цяпла цеплаправоднасцю ?
Абмеркаванне
Цеплаперадача шляхам цеплаправоднасці — гэта перадача цяпла, якая адбываецца пры сутыкненнях паміж атамамі/малекуламі, якія складаюць аб'ект. Напрыклад, уявіце сабе нагрэты жалезны пруток. Адзін канец жалеза дакранаецца да полымя, а другі канец трымаецца. Нягледзячы на тое, што канец жалеза, які трымаецца, не датыкаецца з полымем, паколькі цяпло перадаецца праз жалезны пруток, канец жалеза, які трымаецца, адчуваецца гарачым. Як цяпло перадаецца ад аднаго канца жалеза да другога?
Нагрэты наканечнік жалеза атрымлівае дадатковае цяпло. Калорыі — гэта энергія, якая натуральным чынам пераходзіць ад аб'ектаў з высокай тэмпературай да аб'ектаў з нізкай тэмпературай. Дададзеная энергія прымушае атамы/малекулы, з якіх складаецца жалеза, вібраваць далей ад свайго раўнаважнага становішча. Па меры далейшай вібрацыі атамы/малекулы сутыкаюцца з суседнімі атамамі/малекуламі, што прымушае атамы/малекулы вібраваць далей і набываць большую энергію. Гэты працэс працягваецца, пакуль цяпло не дасягне кончыка ўтрымліваемага жалеза.
2. Ці магчыма перадача цяпла шляхам цеплаправоднасці паміж атамамі/малекуламі вадкасці?
Абмеркаванне
Разгледзім наступны прыклад. Калі жалезны пруток награваецца, цяпло пераходзіць ад аднаго атама/малекулы жалеза да іншага, таму можна сказаць, што цеплаперадача шляхам цеплаправоднасці адбываецца паміж атамамі/малекуламі цвёрдага цела. Цеплаперадача шляхам цеплаправоднасці не адбываецца паміж атамамі/малекуламі вадкасці, таму што цеплаперадача адбываецца паміж атамамі/малекуламі вадкасці, і гэтак жа паміж атамамі/малекуламі газу цеплаперадача адбываецца шляхам канвекцыі.
3. Цеплаправоднасць цеплаправоднасць цэглы складае 0,84 Дж/мсC, а цеплаправоднасць ваты — 0,040 Дж/мсCoШто лепш праводзіць цяпло, цэгла ці вата?
Абмеркаванне
Аб'екты з высокай цеплаправоднасцю з'яўляюцца добрымі праваднікамі цяпла (добрыя цеплаправоднікі), у той час як аб'екты з нізкай цеплаправоднасцю з'яўляюцца дрэннымі праваднікамі цяпла (дрэнныя цеплаправоднікі).
Зыходзячы з пытання, цеплаправоднасць цэглы большая, чым цеплаправоднасць воўны, таму цэгла з'яўляецца лепшым правадніком цяпла, чым воўна.
4. Цвёрды цыліндрычны сталёвы пруток мае даўжыню 1 метр і плошчу папярочнага сячэння 0,2 квадратных метра. Цеплаправоднасць сталі складае 40 Дж/мсК.oКалі розніца тэмператур паміж двума канцамі сталі складае 10oC, вызначце хуткасць цеплаперадачы цеплаправоднасцю ў сталёвым стрыжні!
Абмеркаванне
Вядома, што:
Даўжыня сталі (l) = 1 м
Плошча папярочнага сячэння сталі (A) = 0,2 м2
Цеплаправоднасць сталі (k) = 40 Дж/мсКo
Розніца тэмператур паміж двума канцамі сталі (ΔT) = 10oC
Спыталі: Хуткасць цеплаперадачы цеплаправоднасцю (Q/t)
Адказ:
Формула для хуткасці цеплаперадачы шляхам цеплаправоднасці:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 джоўляў/секунду
5. Металы А і В маюць аднолькавую даўжыню і плошчу папярочнага сячэння. Каэфіцыент цеплаправоднасці металу А ў 1/6 раза перавышае каэфіцыент цеплаправоднасці металу В. Абодва металы награваюцца з аднаго канца, і абодва адчуваюць аднолькавае змяненне тэмпературы. Такім чынам, суадносіны хуткасцей цеплаперадачы металу А і металу В роўна...
А. 6:1
Б. 1:6
C. 1:5
Д. 2:1
Э. 4:1
Абмеркаванне:
Dведаць :
kA = 1/6 кB = 1 / 6
kB = 6/6 = 1
Спыталі :
Параўнанне хуткасці цеплаперадачы праз метал А і метал В?
Джаваб :
Формула для хуткасці цеплаперадачы цеплаправоднасцю :
Апісанне: Q/t = хуткасць цеплаперадачы, k = цеплаправоднасць, A = плошча папярочнага сячэння, T1 = высокая тэмпература, T2 = нізкая тэмпература, l = даўжыня аб'екта.
Даўжыня і плошча папярочнага сячэння двух металаў роўныя, таму l і A выключаюцца з ураўнення. Змена тэмпературы абодвух металаў аднолькавая, таму (T1 - T2) выключаецца з ураўнення.
kA : кB
1/6 : 6/6
1: 6
Правільны адказ — Б.
6. Два цвёрдыя целы P і Q аднолькавага памеру, але розных тыпаў, злучаныя, як паказана на малюнку ніжэй. Калі каэфіцыент цеплаправоднасці P у тры разы перавышае каэфіцыент цеплаправоднасці Q, то тэмпература на мяжы паміж P і Q роўная...
А. 60 oC
B. 50 oC
С. 40 oC
Д. 20 oC
Э. 10 oC
Абмеркаванне:
Гэта вядома :
TP = 0 oC
TQ = 80 oC
kP = 3 тыс.Q = 3
kQ = 1
Спыталі :
Тэмпература на плоскасці мяжы P і Q?
Адказ:
Памеры двух аб'ектаў аднолькавыя, таму A і l выключаюцца з ураўнення.
Правільны адказ — Д.
7. Колькасць цяпла, якая праходзіць праз металічны матэрыял за секунду:
(1) адваротна прапарцыйная рознасці тэмператур паміж двума канцамі
(2) адваротна прапарцыйная плошчы папярочнага сячэння аб'екта
(3) у залежнасці ад тыпу металічнага матэрыялу
(4) адваротна прапарцыйная даўжыні металу
Правільнае сцвярджэнне для павелічэння хуткасці цеплаперадачы шляхам цеплаправоднасці...
Абмеркаванне
Формула для перадачы цяпла цеплаправоднасцю:
Колькасць цяпла, якая працякае ў секунду (Q/t)
Прама прапарцыйная рознасці тэмператур паміж двума канцамі (T1 – T2 ).
Прама прапарцыйная плошчы папярочнага сячэння аб'екта (А).
Прама прапарцыйная тыпу металічнага матэрыялу (k = цеплаправоднасць)
Адваротна прапарцыйная даўжыні металу (l).
Правільныя сцвярджэнні — 3 і 4.
8. Металы P, Q і R маюць аднолькавы памер. Праводнасць металаў P, Q і R складае 4k, 2k і k адпаведна. Усе тры злучаныя тэмпературай на адкрытых канцах, як паказана на наступным малюнку.
Тэмпература на металічным злучэнні P з Q (T x ) роўная...
Абмеркаванне
Вядома:
Праводнасць металу P = 4k
Праводнасць металу Q = 2k
Праводнасць металу R = k
Нізкая тэмпература на металічным канцы P (TP ) = 20 ° C
Высокая тэмпература на металічным наканечніку R(TR ) = 160 ° C
Патрэбна: Тэмпература на металічным злучэнні P з Q ( Tx )
Адказ:
Формула для перадачы цяпла цеплаправоднасцю:
інфармацыя:
Q/t = хуткасць цеплаперадачы, k = цеплаправоднасць, A = плошча папярочнага сячэння, T1 = пачатковая тэмпература, T2 = канчатковая тэмпература, l = даўжыня стрыжня.
Даўжыня (l) і плошча папярочнага сячэння (A) роўныя, таму яны выключаюцца з ураўнення.
Выкарыстайце гэтае ўраўненне для разліку тэмпературы.
Разгледзім металічныя стрыжні P і Q.
Разгледзім металічныя стрыжні Q і R.
Каб атрымаць Tx , выключыце Ty :
