8 Ekzemploj de varmotransigo per konduktado
1. Klarigu per ekzemploj la signifon varmotransigo per konduktado ?
Diskuto
Varmotransigo per konduktado estas la varmotransigo, kiu okazas per kolizioj inter atomoj/molekuloj, kiuj konsistigas objekton. Ekzemple, konsideru varmigitan ferstangon. Unu fino de la fero estas tuŝita de flamo kaj la alia fino estas tenata. Kvankam la tenata fino de la fero ne estas en kontakto kun la flamo, ĉar varmo estas transdonita tra la ferstango, la tenata fino de la fero sentiĝas varma. Kiel varmotransiras de unu fino de la fero al la alia?
La varmigita fera pinto ricevas plian varmon. Kalorioj estas energio, kiu nature moviĝas de objektoj kun alta temperaturo al objektoj kun malalta temperaturo. La aldonita energio igas la atomojn/molekulojn, kiuj konsistigas la feron, vibri pli for de sia ekvilibra pozicio. Dum ili vibras plu, la atomoj/molekuloj kolizias kun najbaraj atomoj/molekuloj, kaŭzante ke la atomoj/molekuloj vibru plu kaj akiru pli grandan energion. Ĉi tiu procezo daŭras ĝis la varmo atingas la pinton de la tenata fero.
2. Ĉu eblas varmotransigo per konduktado inter atomoj/molekuloj de likvaĵo?
Diskuto
Konsideru la jenan ekzemplon. Kiam fera stango estas varmigita, varmo moviĝas de unu fera atomo/molekulo al alia, do oni povas diri, ke varmotransigo per kondukto okazas inter atomoj/molekuloj de solido. Varmotransigo per kondukto ne okazas inter atomoj/molekuloj de likvaĵo, ĉar varmotransigo okazas inter atomoj/molekuloj de likvaĵo, kaj simile inter atomoj/molekuloj de gaso, varmotransigo okazas per konvekcio.
3. Varmokondukteco briko estas 0,84 J/msCo kaj la varmokondukteco de lano estas 0,040 J/msCoKiu estas pli bona varmokonduktilo, briko aŭ lano?
Diskuto
Objektoj kun alta varmokondukteco estas bonaj varmokonduktiloj (bonaj termikaj konduktiloj), dum objektoj kun malalta varmokondukteco estas malbonaj varmokonduktiloj (malbonaj termikaj konduktiloj).
Surbaze de la demando, la varmokondukteco de briko estas pli granda ol la varmokondukteco de lano, do briko estas pli bona varmokonduktilo ol lano.
4. Solida cilindra ŝtala stango havas longon de 1 metro kaj transversan sekcan areon de 0,2 kvadrataj metroj. La varmokondukteco de la ŝtalo estas 40 J/msC.oSe la temperaturdiferenco inter la du finoj de la ŝtalo estas 10oC, determinu la rapidon de varmotransigo per konduktado en la ŝtala stango!
Diskuto
Estas konate, ke:
Ŝtallongo (l) = 1 m
Ŝtala transversa sekca areo (A) = 0,2 m²2
Varmokondukteco de ŝtalo (k) = 40 J/msCo
La temperaturdiferenco inter la du finoj de la ŝtalo (ΔT) = 10oC
Demandis: Varmotransiga indico per konduktado (Q/t)
Respondo:
La formulo por la varmotransigo per konduktado:
Q/t = kA ΔT / l
K/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 Ĵuloj/sekundo
5. Metaloj A kaj B havas la saman longon kaj sekcan areon. La konduktiveca koeficiento de metalo A estas 1/6-oble la konduktiveca koeficiento de metalo B. Ambaŭ metaloj estas varmigitaj ĉe unu fino kaj ambaŭ spertas la saman temperaturŝanĝon. Tial, la proporcio de la varmotransigaj rapidoj de metalo A kaj metalo B estas...
A. 6 : 1
B. 1 : 6
Ĉ. 1 : 5
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Diskuto:
Dscii :
kA = 1/6 kB = 1 / 6
kB = 6/6 = 1
Demandita :
Komparo de la varmotransiga rapideco tra metalo A kaj metalo B?
Jawab :
La formulo por la rapideco de varmotransigo per konduktado :
Priskribo: Q/t = varmotransiga rapideco, k = varmokondukteco, A = transversa sekca areo, T1 = alta temperaturo, T2 = malalta temperaturo, l = objekta longo.
La longo kaj la transversa areo de la du metaloj estas egalaj, do l kaj A estas forigitaj el la ekvacio. La ŝanĝo de temperaturo de ambaŭ metaloj estas la sama, do (T1 - T2) estas forigita el la ekvacio.
kA :kB
6/1 : 6/6
1: 6
La ĝusta respondo estas B.
6. Du solidoj P kaj Q, kiuj havas la saman grandecon sed malsamajn tipojn, estas kunigitaj kiel montrite en la suba figuro. Se la varmokondukta koeficiento de P estas triobla la varmokondukta koeficiento de Q, tiam la temperaturo ĉe la limo inter P kaj Q estas...
A. 60 oC
B. 50 oC
C. 40 oC
D. 20 oC
E. 10 oC
Diskuto:
Estas konate :
TP = 0 oC
TQ = 80 oC
kP = 3 kQ = 3
kQ = 1
Demandita :
Temperaturo ĉe la randebenoj P kaj Q?
Respondo:
La grandecoj de la du objektoj estas samaj, do A kaj l estas forigitaj el la ekvacio.
La ĝusta respondo estas D.
7. La kvanto de varmo fluanta ĉiusekunde tra metala materialo:
(1) inverse proporcia al la temperaturdiferenco inter la du finoj
(2) estas inverse proporcia al la transversa sekca areo de la objekto
(3) depende de la tipo de metala materialo
(4) estas inverse proporcia al la longo de la metalo
La ĝusta aserto por pliigi la rapidon de varmotransigo per konduktado estas...
Diskuto
La formulo por varmotransigo per konduktado:
La kvanto de varmo fluanta po sekundo (Q/t)
Rekte proporcia al la temperaturdiferenco inter la du finoj (T1 – T2 ).
Rekte proporcia al la transversa sekca areo de la objekto (A).
Rekte proporcia al la tipo de metala materialo (k = varmokondukteco)
Inverse proporcia al la longo de la metalo (l).
La ĝustaj asertoj estas 3 kaj 4.
8. La metaloj P, Q, kaj R havas la saman grandecon. La konduktiveco de la metaloj P, Q, kaj R estas 4k, 2k, kaj k, respektive. Ĉiuj tri estas konektitaj per temperaturo ĉe la malfermaj finoj kiel montrite en la sekva figuro.
La temperaturo ĉe la metala kuniĝo P kun Q (T x ) estas...
Diskuto
Estas konate:
Metala konduktiveco P = 4k
Metala konduktiveco Q = 2k
Metala konduktiveco R = k
Malalta temperaturo ĉe la metala fino P (TP ) = 20 ° C
Alta temperaturo ĉe la metala pinto R (T R ) = 160 ° C
Dezirata: Temperaturo ĉe la metala krucvojo P kun Q (T x )
Respondo:
La formulo por varmotransigo per konduktado:
Informoj:
Q/t = varmotransiga indico, k = varmokondukteco, A = transversa sekca areo, T 1 = komenca temperaturo, T 2 = fina temperaturo, l = longo de la stango.
La longo (l) kaj la transversa sekca areo (A) estas egalaj, do ili estas forigitaj el la ekvacio.
Uzu ĉi tiun ekvacion por kalkuli la temperaturon.
Konsideru metalajn stangojn P kaj Q.
Konsideru la metalajn stangojn Q kaj R.
Por akiri T x , forigu T y :
