3 Soojusülekande küsimust
1. Vaata järgmist pilti!
Kui suletud klaaskasti asetatakse kolm toru, nagu pildil näidatud, siis paberirulli suits asetatakse toru B otsa ja siseneb läbi toru, seejärel väljub suits uuesti torude A ja C kaudu, nagu pildil näidatud. See toimub soojusülekande tõttu….
A. konvektsioon
B. juhtivus
C. induktsioon
D. kiirgus
Arutelu
See nähtus tekib konvektsiooni teel toimuva soojusülekande tõttu. Konvektsioonisoojusülekanne on soojusülekanne, millega kaasneb aine liikumine. Konvektsioonisoojusülekande näideteks on tuul, keev vesi või suitsu liikumine, nagu on näidatud ülaltoodud pildil.
Kuidas sa seletad suitsu liikumist, nagu on näidatud ülaltoodud pildil? Suletud klaaskasti sees on põlev küünal. Küünlaleek soojendab ümbritsevat õhku, tõstes klaaskasti sees oleva õhu temperatuuri. See temperatuuri tõus põhjustab õhu paisumist (mahu suurenemist). See paisumine põhjustab õhu tiheduse vähenemist. Seetõttu on õhu tihedus väljaspool klaaskasti suurem kui õhu tihedus klaaskasti sees. Gaasid liiguvad loomulikult suure õhutihedusega piirkondadest väikese õhutihedusega piirkondadesse. See õhutiheduse erinevus põhjustab suitsu voolamist väljastpoolt klaaskasti, kus on suur õhutihedus, klaaskasti, kus on väike õhutihedus.
Klaaskarbis kuumutab küünlaleek suitsu, tõstes selle temperatuuri ja mahtu. See suurendab suitsu tihedust, pannes selle liikuma ülespoole väiksema õhutihedusega piirkondade poole. Pea meeles, et mida kõrgemal koht maapinnast asub, seda madalam on õhutihedus, kuna raskusjõud väheneb.
Õige vastus on A.
2. Pöörake tähelepanu allolevale väitele:
1. Pannil olev vesi keeb, kuna seda kuumutatakse.
2. Päeval on kuumem kui öösel.
3. Keedunõudel on tavaliselt puidust või plastist käepidemed.
4. Põlev küünal sulab, kuni see on otsa saanud.
Väitest, mis väidab, et kiirguse mõju on arv...
A. 1 ja 3
B. 1 ja 4
C. 2 ja 4
D. 2 ja 3
Arutelu
Väide 1: Vesi pannil keeb, kuna seda kuumutatakse.
On tõsi, et osa soojusest kandub leegist anumasse kiirguse teel ja osa soojusest kandub anumast vette ka juhtivuse teel. Kuid keev vesi on konvektsiooni teel toimuva soojusülekande otsene tulemus.
Väide 2: Päeval tundub kuumem kui öösel.
Päike paistab päeval maapinnale kiirguse kaudu.
Väide 3: Köögiriistadel on tavaliselt puidust või plastist käepidemed.
Kui köögiriista käepide on metallist, lähevad koka käed kuumaks, kuna soojus või soojus kandub juhtivuse teel läbi köögiriista käepideme.
Väide 4: Põlev küünal sulab seni, kuni see on otsa saanud.
Vaha sulab soojuse ülekandumisel leegi kiirguse teel vahale.
Seega väited, mis on kiirguse mõjud, on 2 ja 4.
Õige vastus on C.
3. Vedelike õige konvektsioonisündmus on näidatud pildil...
Arutelu
Konvektsioonsoojusülekanne on soojusülekanne, millega kaasneb aine liikumine. Loodusliku konvektsiooni näideteks on vee keemine kuumutamise ajal või maa- ja meretuulte teke.
Ülaltoodud protsessis liigub soojus esialgu juhtivuse teel tulest anumasse ja samamoodi liigub soojus juhtivuse teel anumast vette. Seejärel liigub soojus konvektsiooni teel veemolekulidelt teistele veemolekulidele.
Anuma põhja lähedal olev vesi on kuumem, paisub ja vähendab oma tihedust. Seevastu selle kohal ehk pinnal olev vesi on jahedam ja seetõttu on selle tihedus suurem.
Anuma põhjas oleval veel on väiksem tihedus, mistõttu see hõljub pinnal ja asendub suurema tihedusega veega selle kohal. See vee liikumine anumas jätkub seni, kuni kogu vesi saavutab sama temperatuuri ehk keeb.
Täpsem diagramm, mis kirjeldab vee konvektsiooni protsessi anumas, on vastuses C. Põhjus on selles, et kuumem vesi, mis on paisunud, liigub kohe ülespoole ega liigu esmalt külgsuunas.
Õige vastus on C.
