Trosglwyddo gwres

Mae tri math o drosglwyddo gwres neu drosglwyddo gwres , gan gynnwys trosglwyddo gwres trwy ddargludiad, cyflif, ac ymbelydredd.

Trosglwyddo gwres trwy ddargludiad. Pan fydd gwrthrych tymheredd uchel yn dod i gysylltiad â gwrthrych tymheredd isel, mae ynni'n symud o'r gwrthrych tymheredd uchel i'r gwrthrych tymheredd isel. Mae'r ynni ychwanegol yn achosi i'r atomau a'r moleciwlau sy'n ffurfio'r gwrthrych symud yn gyflymach. Wrth iddynt symud, mae gan y moleciwlau ynni cinetig (EK = ½ mv ² ). Mae'r moleciwlau sy'n symud yn gyflymach (gyda mwy o ynni cinetig) yn gwrthdaro â'r moleciwlau wrth eu hymyl. Yna mae'r moleciwlau hyn yn gwrthdaro â moleciwlau eraill wrth eu hymyl. Ac yn y blaen. Felly mae'r moleciwlau'n gwrthdaro â'i gilydd, gan drosglwyddo ynni. Gelwir trosglwyddo gwres sy'n digwydd trwy wrthdrawiadau rhwng y moleciwlau sy'n ffurfio gwrthrych yn ddargludiad. Mae dargludiad fel arfer yn digwydd mewn solidau neu o solidau i hylifau (hylifau i solidau) neu o solidau i nwyon (nwyon i solidau).

Trosglwyddo gwres drwy gyfnewidiad. Mae cyfnewidiad fel arfer yn digwydd mewn hylifau (fel dŵr) a nwyon (fel aer). Cyfnewidiad yw trosglwyddo gwres ynghyd â symudiad gwrthrych oherwydd newidiadau yn ei ddwysedd. Mae dwysedd gwrthrych yn newid oherwydd bod ei gyfaint yn newid. Mae cyfaint gwrthrych yn newid oherwydd bod y gwrthrych yn amsugno swm penodol o wres.

Trosglwyddo gwres drwy ymbelydredd. Ymbelydredd yw trosglwyddo gwres ar ffurf tonnau electromagnetig. Mae enghreifftiau o ymbelydredd yn cynnwys y cynhesrwydd y mae eich corff yn ei deimlo pan fyddwch chi'n agos at stôf ac ymbelydredd o'r haul i'r ddaear. Mae gan yr haul dymheredd uwch (tua 6000 Kelvin), tra bod gan y ddaear dymheredd is. Mae'r gwahaniaeth tymheredd hwn rhwng yr haul a'r ddaear yn achosi i wres symud o'r haul (tymheredd uwch) i'r ddaear (tymheredd is). Pe bai angen cyfrwng ar ymbelydredd o'r haul i'r ddaear, fel dargludiad a chyflif, ni fyddai'r gwres yn cyrraedd y ddaear oherwydd byddai'n rhaid iddo basio trwy wactod.

Enghraifft o broblemau

1. Cwestiwn Rhif 19 Arholiad Cenedlaethol Ffiseg SMA/MA 2015/2016

Mae gwiail metel o'r un maint, ond wedi'u gwneud o fetelau gwahanol, wedi'u cysylltu fel y dangosir yn y ffigur isod. Os yw dargludedd thermol metel I 4 gwaith dargludedd metel II, yna'r tymheredd wrth gyffordd y ddau fetel yw…

A. 45^oC

B. 40 ^o C

C. 35 ^o C

D. 30 ^o C

D. 25 ^o C

Trafodaeth

Mae'n hysbys bod:

Dargludedd thermol metel I = 4k

Dargludedd thermol metel II = k

Tymheredd ymyl metel I = 50 ^o C

Tymheredd ymyl metel II = 0 ^o C

Gofynnwyd: Tymheredd wrth gyffordd y ddau fetel

Ateb:

Y fformiwla ar gyfer cyfradd trosglwyddo gwres trwy ddargludiad:

_{Disgrifiad: Q} /t = cyfradd trosglwyddo gwres, k = dargludedd thermol, A = arwynebedd, T1 _-T2 = newid tymheredd, l = hyd y wialen

Mae'r ddau fetel yr un maint felly mae A ac l wedi'u tynnu o'r hafaliad.

Yr ateb cywir yw B.

2. Cwestiwn Rhif 19 Arholiad Cenedlaethol Ffiseg SMA/MA 2015/2016

Mae'r ffigur canlynol yn dangos gwiail metel A a B o wahanol fathau wedi'u cysylltu ar un pen.

Mae arwynebedd trawsdoriadol y ddau wialen yr un fath, ond mae hyd A ddwywaith hyd B ac mae cyfernod dargludiad thermol A 3 gwaith hyd B. Os yw pennau rhydd A a B yn destun tymereddau o wahanol feintiau, yna'r tymheredd union wrth y gyffordd yw…

A. 60^oC

B. 64 ^o C

C. 70 ^o C

D. 76 ^o C

D. 78 ^o C

Trafodaeth

Mae'n hysbys bod:

Dargludedd thermol gwialen A = 3k

Dargludedd thermol gwialen B = k

Hyd y wialen A = 2l

Hyd y wialen B = l

Tymheredd ymyl gwialen A = 100 ^o C

Tymheredd ymyl gwialen B = 40 ^o C

Gofynnwyd: Tymheredd wrth gymal y ddwy wialen

Ateb:

Y fformiwla ar gyfer cyfradd trosglwyddo gwres trwy ddargludiad:

_{Disgrifiad: Q} /t = cyfradd trosglwyddo gwres, k = dargludedd thermol, A = arwynebedd, T1 _-T2 = newid tymheredd, l = hyd y wialen

Mae gan y ddwy wialen yr un arwynebedd trawsdoriadol felly mae A wedi'i dynnu o'r hafaliad.

Yr ateb cywir yw D.

3. Cwestiwn Rhif 14 Arholiad Cenedlaethol Ffiseg SMA/MA 2014/2015

Rhowch sylw i'r datganiad canlynol:

(1) dargludedd metel

(2) gwahaniaeth tymheredd rhwng pennau'r metel

(3) hyd o fetel

(4) màs metel

Y ffactorau sy'n pennu cyfradd lledaeniad gwres mewn metel yw….

A. (1), (2), a (3)

B. (1) a (4)

C. (2) a (4)

D. (3) a (4)

E. (4) yn unig

Trafodaeth

Trosglwyddo gwres mewn metel yw trosglwyddo gwres trwy ddargludiad. Y fformiwla ar gyfer cyfradd trosglwyddo gwres trwy ddargludiad yw:

_{Disgrifiad: Q} /t = cyfradd trosglwyddo gwres, k = dargludedd thermol, A = arwynebedd, T1 _-T2 = newid tymheredd, l = hyd y wialen

Yr ateb cywir yw A.