3 Pitanja o prijenosu topline
1. Pogledajte sljedeću sliku!
Ako se tri cijevi stave u zatvorenu staklenu kutiju kao što je prikazano na slici. Dim iz role papira stavi se na kraj cijevi B i ulazi kroz cijev, a zatim će dim ponovno izaći kroz cijevi A i C kao što je prikazano na slici. Ovaj događaj se događa zbog prijenosa topline putem….
A. konvekcija
B. provođenje
C. indukcija
D. zračenje
Rasprava
Ovaj fenomen nastaje zbog prijenosa topline konvekcijom. Konvekcijski prijenos topline je prijenos topline popraćen kretanjem materije. Primjeri konvekcijskog prijenosa topline uključuju vjetar, kipuću vodu ili kretanje dima, kao što je prikazano na gornjoj slici.
Kako objašnjavate kretanje dima kao što je prikazano na gornjoj slici? Unutar zatvorene staklene kutije nalazi se upaljena svijeća. Plamen svijeće zagrijava okolni zrak, povećavajući temperaturu zraka unutar staklene kutije. To povećanje temperature uzrokuje širenje zraka (povećanje volumena). To širenje uzrokuje smanjenje gustoće zraka. Stoga je gustoća zraka izvan staklene kutije veća od gustoće zraka unutar staklene kutije. Plinovi se prirodno kreću iz područja s visokom gustoćom zraka u područja s niskom gustoćom zraka. Ova razlika u gustoći zraka uzrokuje strujanje dima izvan staklene kutije, koja ima visoku gustoću zraka, u staklenu kutiju koja ima nisku gustoću zraka.
Jednom kada se nađe unutar staklene kutije, plamen svijeće zagrijava dim, povećavajući njegovu temperaturu i volumen. To povećava gustoću dima, uzrokujući njegovo kretanje prema gore prema područjima s nižom gustoćom zraka. Imajte na umu da što je mjesto više iznad razine tla, to je gustoća zraka niža jer se sila gravitacije smanjuje.
Točan odgovor je A.
2. Obratite pozornost na sljedeću izjavu:
1. Voda u tavi ključa jer se zagrijava.
2. Danju se osjeća toplije nego noću.
3. Pribor za kuhanje obično ima drvene ili plastične ručke.
4. Goruća svijeća će se topiti dok ne dogori.
Iz tvrdnje koja kaže da je učinak zračenja broj...
A. 1 i 3
B. 1 i 4
C. 2 i 4
D. 2 i 3
Rasprava
Izjava 1: Voda u loncu ključa jer se zagrijava.
Istina je da se dio topline prenosi s plamena na posudu zračenjem, a dio topline se također prenosi iz posude u vodu kondukcijom. Ali kipuća voda je izravna posljedica prijenosa topline konvekcijom.
Izjava 2: Danju je toplije nego noću.
Sunce obasjava Zemljinu površinu tijekom dana putem zračenja.
Izjava 3: Pribor za kuhanje obično ima drvene ili plastične drške.
Ako je ručka kuhinjskog pribora izrađena od metala, kuharove će se ruke zagrijati jer se toplina prenosi provođenjem topline kroz ručku kuhinjskog pribora.
Izjava 4: Svijeća koja goru će se topiti dok ne dogori.
Vosak se topi zbog prijenosa topline zračenjem s plamena na vosak.
Dakle, tvrdnje koje su učinci zračenja su 2 i 4.
Točan odgovor je C.
3. Ispravan događaj konvekcije u tekućinama prikazan je na slici...
Rasprava
Konvekcijski prijenos topline je prijenos topline praćen kretanjem tvari. Primjeri prirodne konvekcije uključuju vrenje vode tijekom zagrijavanja ili stvaranje kopnenih i morskih povjetaraca.
U gore opisanom procesu, toplina se u početku prenosi s vatre na spremnik kondukcijom , a slično tome, toplina se prenosi iz spremnika u vodu kondukcijom. Zatim se toplina prenosi s molekula vode na druge molekule vode konvekcijom.
Voda blizu dna posude je toplija, širi se i smanjuje joj se gustoća. Suprotno tome, voda iznad nje, ili voda na površini, je hladnija i stoga ima veću gustoću.
Voda na dnu posude ima nižu gustoću, zbog čega pluta i biva zamijenjena vodom veće gustoće iznad nje. Ovo kretanje vode u posudi nastavlja se sve dok sva voda ne dostigne istu temperaturu ili ne proključa.
Točniji dijagram koji opisuje proces konvekcije vode u posudi nalazi se u odgovoru C. Razlog je taj što se vruća voda koja se proširila odmah kreće prema gore, a ne prvo bočno.
Točan odgovor je C.
