3 preguntes sobre transferència de calor
1. Mira la imatge següent!
Si es col·loquen tres tubs en una caixa de vidre tancada, tal com es mostra a la imatge. El fum d'un rotlle de paper es col·loca a l'extrem del tub B i entra pel tub, i després el fum tornarà a sortir pels tubs A i C, tal com es mostra a la imatge. Aquest esdeveniment es produeix a causa de la transferència de calor per...
A. convecció
B. conducció
C. inducció
D. radiació
Discussió
Aquest fenomen es produeix a causa de la transferència de calor per convecció. La transferència de calor per convecció és la transferència de calor acompanyada del moviment de matèria. Exemples de transferència de calor per convecció inclouen el vent, l'aigua bullent o el moviment del fum, com es mostra a la imatge superior.
Com s'explica el moviment del fum tal com es mostra a la imatge superior? Dins d'una caixa de vidre tancada, hi ha una espelma encesa. La flama de l'espelma escalfa l'aire circumdant, augmentant la temperatura de l'aire dins de la caixa de vidre. Aquest augment de temperatura fa que l'aire s'expandeixi (augmenti de volum). Aquesta expansió fa que la densitat de l'aire disminueixi. Per tant, la densitat de l'aire fora de la caixa de vidre és més gran que la densitat de l'aire dins de la caixa de vidre. Els gasos es mouen naturalment de les zones amb alta densitat d'aire a les zones amb baixa densitat d'aire. Aquesta diferència en la densitat de l'aire fa que el fum flueixi des de fora de la caixa de vidre, on hi ha alta densitat d'aire, cap a la caixa de vidre, on hi ha baixa densitat d'aire.
Un cop dins de la caixa de vidre, la flama de l'espelma escalfa el fum, augmentant-ne la temperatura i el volum. Això augmenta la densitat del fum, fent que es mogui cap amunt cap a zones amb menor densitat d'aire. Recordeu que com més alt estigui un lloc per sobre del nivell del terra, menor serà la densitat de l'aire perquè la força de la gravetat disminueix.
La resposta correcta és A.
2. Presteu atenció a l'afirmació següent:
1. L'aigua de la cassola bull perquè s'escalfa.
2. Durant el dia fa més calor que a la nit.
3. Els estris de cuina generalment tenen mànecs de fusta o plàstic.
4. L'espelma encesa es fondrà fins que s'acabi.
De l'afirmació que afirma que l'efecte de la radiació és el nombre...
A. 1 i 3
B. 1 i 4
C. 2 i 4
D. 2 i 3
Discussió
Afirmació 1: L'aigua de la cassola bull perquè s'escalfa.
És cert que part de la calor es transfereix de la flama al recipient per radiació, i part de la calor també es transfereix del recipient a l'aigua per conducció. Però bullir l'aigua és un resultat directe de la transferència de calor per convecció.
Afirmació 2: Durant el dia fa més calor que a la nit.
El sol incideix sobre la superfície terrestre durant el dia a través de la radiació.
Afirmació 3: Els estris de cuina generalment tenen mànecs de fusta o plàstic.
Si el mànec de l'estri de cuina és de metall, les mans del cuiner s'escalfaran perquè la calor es transfereix per conducció a través del mànec de l'estri de cuina.
Afirmació 4: Una espelma encesa es fondrà fins que s'acabi.
La cera es fon a causa de la transferència de calor per radiació de la flama a la cera.
Així doncs, les afirmacions que representen els efectes de la radiació són la 2 i la 4.
La resposta correcta és C.
3. L'esdeveniment de convecció correcte en líquids es mostra a la imatge...
Discussió
La transferència de calor per convecció és la transferència de calor acompanyada del moviment de la matèria. Exemples de convecció natural inclouen l'ebullició de l'aigua durant l'escalfament o la formació de brises terrestres i marines.
En el procés anterior, la calor es mou inicialment del foc al recipient per conducció i, de la mateixa manera, la calor es mou del recipient a l'aigua per conducció. A continuació, la calor es mou de les molècules d'aigua a altres molècules d'aigua per convecció.
L'aigua que hi ha a prop del fons del recipient és més calenta, s'expandeix i disminueix la seva densitat. Per contra, l'aigua que hi ha a sobre, o l'aigua de la superfície, és més freda i, per tant, té una densitat més alta.
L'aigua del fons del recipient té una densitat més baixa, cosa que fa que suri i sigui substituïda per l'aigua amb una densitat més alta que hi ha a sobre. Aquest moviment d'aigua dins del recipient continua fins que tota l'aigua arriba a la mateixa temperatura o bull.
Un diagrama més precís que descriu el procés de convecció de l'aigua en un recipient es troba a la resposta C. El motiu és que l'aigua més calenta que s'ha expandit es mou immediatament cap amunt i no es mou primer cap als costats.
La resposta correcta és C.
