3 Pitanja o prijenosu topline
1. Pogledajte sljedeću sliku!
Ako se tri cijevi stave u zatvorenu staklenu kutiju kao što je prikazano na slici. Dim iz rolne papira se stavi na kraj cijevi B i uđe kroz cijev, a zatim će dim ponovo izaći kroz cijevi A i C kao što je prikazano na slici. Ovaj događaj se dešava zbog prijenosa topline od strane….
A. konvekcija
B. provođenje
C. indukcija
D. zračenje
Diskusija
Ovaj fenomen nastaje zbog prijenosa topline konvekcijom. Konvekcijski prijenos topline je prijenos topline praćen kretanjem materije. Primjeri konvekcijskog prijenosa topline uključuju vjetar, kipuću vodu ili kretanje dima, kao što je prikazano na gornjoj slici.
Kako objašnjavate kretanje dima kao što je prikazano na gornjoj slici? Unutar zatvorene staklene kutije nalazi se upaljena svijeća. Plamen svijeće zagrijava okolni zrak, povećavajući temperaturu zraka unutar staklene kutije. Ovo povećanje temperature uzrokuje širenje zraka (povećanje volumena). Ovo širenje uzrokuje smanjenje gustoće zraka. Stoga je gustoća zraka izvan staklene kutije veća od gustoće zraka unutar staklene kutije. Plinovi se prirodno kreću iz područja s visokom gustoćom zraka u područja s niskom gustoćom zraka. Ova razlika u gustoći zraka uzrokuje da dim teče izvan staklene kutije, koja ima visoku gustoću zraka, u staklenu kutiju, koja ima nisku gustoću zraka.
Jednom kada se nađe unutar staklene kutije, plamen svijeće zagrijava dim, povećavajući njegovu temperaturu i povećavajući njegov volumen. To povećava gustoću dima, uzrokujući njegovo kretanje prema gore prema područjima s nižom gustoćom zraka. Zapamtite da što je mjesto više iznad nivoa tla, to je gustoća zraka niža jer se sila gravitacije smanjuje.
Tačan odgovor je A.
2. Obratite pažnju na sljedeću izjavu:
1. Voda u šerpi ključa jer se zagrijava.
2. Tokom dana se osjeća toplije nego noću.
3. Pribor za kuhanje obično ima drvene ili plastične drške.
4. Zapaljena svijeća će se topiti dok ne izgori.
Iz izjave koja kaže da je učinak zračenja broj...
A. 1 i 3
B. 1 i 4
C. 2 i 4
D. 2 i 3
Diskusija
Izjava 1: Voda u tavi ključa jer se zagrijava.
Istina je da se dio toplote prenosi s plamena na posudu zračenjem, a dio toplote se također prenosi s posude na vodu kondukcijom. Ali ključanje vode je direktan rezultat prijenosa toplote konvekcijom.
Izjava 2: Tokom dana se osjeća toplije nego noću.
Sunce obasjava Zemljinu površinu tokom dana putem zračenja.
Izjava 3: Pribor za kuhanje obično ima drvene ili plastične drške.
Ako je drška kuhinjskog pribora napravljena od metala, kuharove ruke će se zagrijati jer se toplina prenosi provođenjem topline kroz dršku kuhinjskog pribora.
Izjava 4: Svijeća koja gori će se topiti dok se ne završi.
Vosak se topi zbog prenosa toplote zračenjem sa plamena na vosak.
Dakle, tvrdnje koje predstavljaju efekte zračenja su 2 i 4.
Tačan odgovor je C.
3. Ispravan događaj konvekcije u tekućinama prikazan je na slici...
Diskusija
Konvekcijski prijenos toplote je prijenos toplote praćen kretanjem materije. Primjeri prirodne konvekcije uključuju ključanje vode tokom zagrijavanja ili formiranje kopnenih i morskih povjetaraca.
U gore navedenom procesu, toplota se prvo kreće od vatre do posude kondukcijom , a slično tome, toplota se kreće od posude do vode kondukcijom. Zatim, toplota se kreće od molekula vode do drugih molekula vode konvekcijom.
Voda blizu dna posude je toplija, širi se i smanjuje svoju gustoću. Suprotno tome, voda iznad nje, ili voda na površini, je hladnija i stoga ima veću gustoću.
Voda na dnu posude ima nižu gustoću, što uzrokuje da pluta i da je zamjenjuje voda veće gustoće iznad nje. Ovo kretanje vode u posudi se nastavlja sve dok sva voda ne dostigne istu temperaturu, odnosno ne proključa.
Precizniji dijagram koji opisuje proces konvekcije vode u posudi nalazi se u odgovoru C. Razlog je taj što se toplija voda koja se proširila odmah kreće prema gore, a ne prvo bočno.
Tačan odgovor je C.
