Primjer prijenosa topline kondukcijom

8 primjera prijenosa topline kondukcijom

1. Objasnite značenje na primjerima prijenos topline kondukcijom ?
Diskusija
Prijenos topline kondukcijom je prijenos topline koji se događa sudaranjem između atoma/molekula koji čine objekt. Na primjer, razmotrimo zagrijanu željeznu šipku. Jedan kraj željeza dodiruje se plamenom, a drugi kraj se drži. Iako kraj željeza koji se drži nije u kontaktu s plamenom, budući da se toplina prenosi kroz željeznu šipku, kraj željeza koji se drži osjeća se vrućim. Kako se toplina prenosi s jednog kraja željeza na drugi?
Zagrijani vrh pegle prima dodatnu toplotu. Kalor je energija koja se prirodno kreće od objekata s visokom temperaturom do objekata s niskom temperaturom. Dodana energija uzrokuje da atomi/molekuli koji čine željezo vibriraju dalje od svog ravnotežnog položaja. Kako vibriraju dalje, atomi/molekuli se sudaraju sa susjednim atomima/molekulima, uzrokujući da atomi/molekuli vibriraju dalje i stječu veću energiju. Ovaj proces se nastavlja sve dok toplina ne dosegne vrh željeza koje se drži.

2. Da li je moguć prenos toplote kondukcijom između atoma/molekula tečnosti?
Diskusija
Razmotrimo sljedeći primjer. Kada se željezna šipka zagrijava, toplina se prenosi s jednog atoma/molekula željeza na drugi, tako da se može reći da se prijenos topline provođenjem događa između atoma/molekula čvrste tvari. Prijenos topline provođenjem se ne događa između atoma/molekula tekućine jer se prijenos topline događa između atoma/molekula tekućine, a slično tome, između atoma/molekula plina, prijenos topline događa se konvekcijom.

3. Toplinska provodljivost Toplinska provodljivost cigle je 0,84 J/m²C, a toplinska provodljivost vune je 0,040 J/m²C.^oŠta je bolji provodnik toplote, cigla ili vuna?
Diskusija
Predmeti koji imaju visoku toplotnu provodljivost su dobri provodnici toplote (dobri toplotni provodnici), dok su predmeti koji imaju nisku toplotnu provodljivost loši provodnici toplote (loši toplotni provodnici).
Na osnovu pitanja, toplotna provodljivost cigle je veća od toplotne provodljivosti vune, tako da je cigla bolji provodnik toplote od vune.

4. Puna cilindrična čelična šipka ima dužinu od 1 metra i površinu poprečnog presjeka od 0,2 kvadratna metra. Toplinska provodljivost čelika je 40 J/m²C.^oAko je temperaturna razlika između dva kraja čelika 10^oC, odredite brzinu prijenosa topline kondukcijom u čeličnoj šipki!
Diskusija
Poznato je da:
Dužina čelika (l) = 1 m
Površina poprečnog presjeka čelika (A) = 0,2 m²
Toplotna provodljivost čelika (k) = 40 J/msC^o
Temperaturna razlika između dva kraja čelika (ΔT) = 10^oC
Pitao/la: Brzina prijenosa topline kondukcijom (Q/t)
Odgovor:
Formula za brzinu prenosa toplote kondukcijom:
Q/t = kA ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 Džula/sekundi

5. Metali A i B imaju istu dužinu i površinu poprečnog presjeka. Koeficijent provodljivosti metala A je 1/6 koeficijenta provodljivosti metala B. Oba metala se zagrijavaju na jednom kraju i oba doživljavaju istu promjenu temperature. Stoga je odnos brzina prijenosa topline metala A i metala B...
A. 6 : 1
B. 1 : 6
C. 1 : 5
O. 2 : 1
E. 4 : 1
Diskusija:

Dznati :
k_A = 1/6 k_B= 1 / 6
k_B = 6/6 = 1
Pitao :
Poređenje brzine prenosa toplote kroz metal A i metal B?
Jawab :
Formula za brzinu prijenosa topline kondukcijom :
Opis: Q/t = brzina prijenosa topline, k = toplinska provodljivost, A = površina poprečnog presjeka, T₁ = visoka temperatura, T₂ = niska temperatura, l = dužina objekta.

Dužina i površina poprečnog presjeka dva metala su jednake, tako da se l i A eliminišu iz jednačine. Promjena temperature oba metala je ista, tako da (T₁ - T₂) se eliminira iz jednačine.
k_A :k_B
1/6 : 6/6
1: 6
Tačan odgovor je B.

6. Dva čvrsta tijela P i Q iste veličine, ali različitih tipova, spojena su kao što je prikazano na slici ispod. Ako je koeficijent toplotne provodljivosti P tri puta veći od koeficijenta toplotne provodljivosti Q, tada je temperatura na granici između P i Q...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. 40 ^oC
D. 20 ^oC
E. 10 ^oC

Diskusija:
Poznato je :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3 k_Q= 3
k_Q = 1
Pitao :
Temperatura na graničnoj ravni P i Q?
Odgovor:

Veličine dva objekta su iste, tako da se A i l eliminišu iz jednačine.
Tačan odgovor je D.

7. Količina toplote koja prolazi kroz metalni materijal u sekundi:

(1) obrnuto proporcionalno temperaturnoj razlici između dva kraja

(2) je obrnuto proporcionalna površini poprečnog presjeka objekta

(3) ovisno o vrsti metalnog materijala

(4) je obrnuto proporcionalna dužini metala

Tačna tvrdnja za povećanje brzine prenosa toplote kondukcijom je…

Diskusija

Formula za prenos toplote kondukcijom:

Količina toplote koja protiče u sekundi (Q/t)

Direktno proporcionalno temperaturnoj razlici između dva kraja (T1 _–T2 ₎.

Direktno proporcionalno površini poprečnog presjeka objekta (A).

Direktno proporcionalno vrsti metalnog materijala (k = toplotna provodljivost)

Obrnuto proporcionalno dužini metala (l).

Tačne tvrdnje su 3 i 4.

8. Metali P, Q i R su iste veličine. Provodljivost metala P, Q i R je 4k, 2k i k, respektivno. Sva tri su povezana temperaturom na otvorenim krajevima kao što je prikazano na sljedećoj slici.

Diskusija o Nacionalnom ispitu za srednjoškolsku fiziku 2018. - 27

Temperatura na metalnom spoju P sa Q (Tx ₎ je...

Diskusija

Poznato je:

Provodljivost metala P = 4k

Provodljivost metala Q = 2k

Provodljivost metala R = k

Niska temperatura na metalnom kraju P (TP ₎= 20 ^° C

Visoka temperatura na metalnom vrhu R(TR ₎= 160 ^° C

Traži se: Temperatura na metalnom spoju P sa Q (T _x)

Odgovor:

Formula za prenos toplote kondukcijom:

Diskusija o Nacionalnom ispitu za srednjoškolsku fiziku 2018. - 28

Informacije:

Q/t = brzina prijenosa topline, k = toplinska provodljivost, A = površina poprečnog presjeka, T1 ₌početna temperatura, T2 ₌konačna temperatura, l = dužina štapa.