3 Otázky týkající se přenosu tepla
1. Podívejte se na následující obrázek!
Pokud jsou tři trubky umístěny v uzavřené skleněné krabici, jak je znázorněno na obrázku. Kouř z papírové role je umístěn na konci trubky B a vstupuje dovnitř trubkou, poté bude kouř opět vystupovat trubkami A a C, jak je znázorněno na obrázku. K tomuto jevu dochází v důsledku přenosu tepla….
A. proudění
B. vedení
C. indukce
D. záření
Diskuse
K tomuto jevu dochází v důsledku přenosu tepla konvekcí. Konvekční přenos tepla je přenos tepla doprovázený pohybem hmoty. Mezi příklady konvekčního přenosu tepla patří vítr, vroucí voda nebo pohyb kouře, jak je znázorněno na obrázku výše.
Jak vysvětlíte pohyb kouře, jak je znázorněno na obrázku výše? Uvnitř uzavřené skleněné krabice je zapálená svíčka. Plamen svíčky ohřívá okolní vzduch a zvyšuje teplotu vzduchu uvnitř skleněné krabice. Toto zvýšení teploty způsobuje rozpínání vzduchu (zvětšení objemu). Toto rozpínání způsobuje snížení hustoty vzduchu. Hustota vzduchu vně skleněné krabice je proto větší než hustota vzduchu uvnitř skleněné krabice. Plyny se přirozeně pohybují z oblastí s vysokou hustotou vzduchu do oblastí s nízkou hustotou vzduchu. Tento rozdíl v hustotě vzduchu způsobuje, že kouř proudí z vnějšku skleněné krabice, kde je vysoká hustota vzduchu, do skleněné krabice, kde je nízká hustota vzduchu.
Jakmile se svíčka dostane do skleněné krabice, plamen svíčky zahřívá kouř, čímž zvyšuje jeho teplotu a objem. Tím se zvyšuje hustota kouře, což způsobuje jeho pohyb směrem vzhůru k oblastem s nižší hustotou vzduchu. Nezapomeňte, že čím výše je místo nad úrovní terénu, tím nižší je hustota vzduchu, protože gravitační síla klesá.
Správná odpověď je A.
2. Věnujte pozornost níže uvedenému prohlášení:
1. Voda v hrnci vře, protože je zahřátá.
2. Přes den je tepleji než v noci.
3. Kuchyňské náčiní má obvykle dřevěné nebo plastové rukojeti.
4. Hořící svíčka se bude tát, dokud nedohoří.
Z tvrzení, které uvádí, že účinek záření je číslo...
A. 1 a 3
B. 1 a 4
C. 2 a 4
D. 2 a 3
Diskuse
Tvrzení 1: Voda v hrnci vře, protože se zahřívá.
Je pravda, že část tepla se přenáší z plamene do nádoby sáláním a část tepla se také přenáší z nádoby do vody vedením tepla. Vroucí voda je však přímým důsledkem přenosu tepla konvekcí.
Tvrzení 2: Přes den je tepleji než v noci.
Slunce svítí na zemský povrch během dne prostřednictvím záření.
Prohlášení 3: Kuchyňské náčiní má obvykle dřevěné nebo plastové rukojeti.
Pokud je rukojeť kuchyňského náčiní vyrobena z kovu, ruce kuchaře se zahřejí, protože teplo se přenáší vedením přes rukojeť kuchyňského náčiní.
Výrok 4: Hořící svíčka se bude tát, dokud neshoří.
Vosk se taví v důsledku přenosu tepla sáláním z plamene na vosk.
Takže tvrzení, která jsou účinky záření, jsou 2 a 4.
Správná odpověď je C.
3. Správný konvekční děj v kapalinách je znázorněn na obrázku...
Diskuse
Konvekční přenos tepla je přenos tepla doprovázený pohybem hmoty. Mezi příklady přirozené konvekce patří var vody během ohřevu nebo vznik pevninského a mořského vánku.
Ve výše uvedeném procesu se teplo nejprve přesouvá z ohně do nádoby vedením a podobně se teplo přesouvá z nádoby do vody vedením. Poté se teplo přesouvá z molekul vody na jiné molekuly vody konvekcí.
Voda blízko dna nádoby je teplejší, rozpíná se a snižuje se její hustota. Naopak voda nad ní, neboli voda na povrchu, je chladnější, a proto má vyšší hustotu.
Voda na dně nádoby má nižší hustotu, což způsobuje, že plave na hladině a je nahrazována vodou s vyšší hustotou nad ní. Tento pohyb vody v nádobě pokračuje, dokud všechna voda nedosáhne stejné teploty, neboli se vaří.
Přesnější diagram, který popisuje proces konvekce vody v nádobě, je v odpovědi C. Důvodem je, že teplejší voda, která se rozšířila, se okamžitě pohybuje nahoru a nepohybuje se nejprve do stran.
Správná odpověď je C.
