Цеплаперадача

Ёсць тры тыпы цеплаперадача або цеплаперадача, у тым ліку цеплаперадача шляхам цеплаправоднасці, канвекцыі, выпраменьвання.

Перадача цяпла цеплаправоднасцю. Калі аб'ект з высокай тэмпературай датыкаецца з аб'ектам з нізкай тэмпературай, энергія перадаецца ад аб'екта з высокай тэмпературай да аб'екта з нізкай тэмпературай. Гэтая дадатковая энергія прымушае атамы і малекулы, якія складаюць аб'ект, рухацца хутчэй. Па меры руху малекулы маюць кінетычную энергію (EK = ½ мВ).²Малекулы, якія рухаюцца хутчэй (з большай кінетычнай энергіяй), сутыкаюцца з малекуламі побач з імі. Гэтыя малекулы затым сутыкаюцца з іншымі малекуламі побач з імі. І гэтак далей. Такім чынам, малекулы сутыкаюцца адна з адной, перадаючы энергію. Цеплаперадача Праводнасць, якая ўзнікае пры сутыкненнях паміж малекуламі, што складаюць аб'ект, называецца тэрмаправоднасцю. Звычайна яна адбываецца ў цвёрдых аб'ектах або ад цвёрдых аб'ектаў да вадкіх аб'ектаў (ад вадкіх аб'ектаў да цвёрдых аб'ектаў), або ад цвёрдых аб'ектаў да газападобных аб'ектаў (ад газападобных аб'ектаў да цвёрдых аб'ектаў).

Цеплаперадача з дапамогай канвекцыі. Канвекцыя звычайна адбываецца ў вадкасцях (напрыклад, вадзе) і газах (напрыклад, паветры). Канвекцыя — гэта перадача цяпла, якая суправаджаецца рухам аб'екта з-за змены яго шчыльнасці. Шчыльнасць аб'екта змяняецца са змяненнем яго аб'ёму. Аб'ём аб'екта змяняецца, калі аб'ект паглынае цяпло.

Перадача цяпла выпраменьваннем. Выпраменьванне — гэта перадача цяпла ў выглядзе электрамагнітных хваль. Прыкладамі выпраменьвання з'яўляюцца цяпло, якое адчувае ваша цела, калі вы знаходзіцеся побач з плітой, і выпраменьванне ад сонца да зямлі. Сонца мае больш высокую тэмпературу (каля 6000 Кельвінаў), а Зямля мае больш нізкую тэмпературу. Гэтая розніца тэмператур паміж сонцам і зямлёй прымушае цяпло перамяшчацца ад сонца (больш высокая тэмпература) да зямлі (ніжэйшая тэмпература). Калі б для выпраменьвання ад сонца да зямлі патрабавалася асяроддзе, такое як цеплаправоднасць і канвекцыя, цяпло не дасягнула б зямлі, таму што яно павінна было б праходзіць праз вакуум.

Прыклад задачы

1. Пытанне № 19 да нацыянальнага экзамену па фізіцы для студэнтаў SMA/MA за 2015/2016 навучальны год

Металічныя стрыжні аднолькавага памеру, але зробленыя з розных металаў, злучаныя, як паказана на малюнку ніжэй. Калі цеплаправоднасць металу I у 4 разы перавышае цеплаправоднасць металу II, то тэмпература на стыку двух металаў…

А. 45^oC

B. 40^oC

С. 35^oC

Д. 30^oC

Э. 25^oC

Абмеркаванне

Вядома, што:

Цеплаправоднасць металу I = 4k

Цеплаправоднасць металу II = k

Тэмпература металічнага краю I = 50^oC

Тэмпература металічнага краю II = 0^oC

Спыталі: Тэмпература на стыку двух металаў

Адказ:

Формула для хуткасці цеплаперадачы шляхам цеплаправоднасці:

Апісанне: Q/t = хуткасць цеплаперадачы, k = цеплаправоднасць, A = плошча паверхні, T₁-T₂ = змена тэмпературы, l = даўжыня стрыжня

Памер двух металаў аднолькавы, таму A і l выдаляюцца з ураўнення.

Правільны адказ — Б.

2. Пытанне № 19 да нацыянальнага экзамену па фізіцы для студэнтаў SMA/MA за 2015/2016 навучальны год

На наступным малюнку паказаны металічныя стрыжні А і В розных тыпаў, злучаныя адным канцом.

Плошча папярочнага сячэння абодвух стрыжняў аднолькавая, але даўжыня А ўдвая большая за даўжыню В, а каэфіцыент цеплаправоднасці А ў тры разы большы за каэфіцыент цеплаправоднасці В. Калі свабодныя канцы А і В падвяргаць уздзеянню тэмператур рознай велічыні, то дакладная тэмпература ў месцы злучэння будзе…

А. 60^oC

B. 64^oC

С. 70^oC

Д. 76^oC

Э. 78^oC

Абмеркаванне

Вядома, што:

Цеплаправоднасць стрыжня A = 3k

Цеплаправоднасць стрыжня B = k

Даўжыня стрыжня A = 2l

Даўжыня стрыжня B = l

Тэмпература краю стрыжня A = 100^oC

Тэмпература краю стрыжня B = 40^oC

Спыталі: Тэмпература ў месцы злучэння двух стрыжняў

Адказ:

Формула для хуткасці цеплаперадачы шляхам цеплаправоднасці:

Апісанне: Q/t = хуткасць цеплаперадачы, k = цеплаправоднасць, A = плошча паверхні, T₁-T₂ = змена тэмпературы, l = даўжыня стрыжня

Абодва стрыжні маюць аднолькавую плошчу папярочнага сячэння, таму А выдаляецца з ураўнення.

Правільны адказ — Д.

3. Пытанне № 14 да нацыянальнага экзамену па фізіцы для студэнтаў SMA/MA за 2014/2015 навучальны год

Звярніце ўвагу на наступнае сцвярджэнне:

(1) праводнасць металу

(2) розніца тэмператур паміж металічнымі канцамі

(3) даўжыня металу

(4) маса металу

Фактары, якія вызначаюць хуткасць распаўсюджвання цяпла ў метале, гэта…

А. (1), (2) і (3)

Б. (1) і (4)

С. (2) і (4)

Г. (3) і (4)

толькі E. (4)

Абмеркаванне

Цеплаперадача ў метале — гэта цеплаперадача шляхам цеплаправоднасці. Формула для хуткасці цеплаперадачы шляхам цеплаправоднасці:

Апісанне: Q/t = хуткасць цеплаперадачы, k = цеплаправоднасць, A = плошча паверхні, T₁-T₂ = змена тэмпературы, l = даўжыня стрыжня

Правільны адказ — А.