Példa a hővezetéses hőátadásra

8 Példák a hővezetéses hőátadásra

1. Példákkal magyarázd el a jelentést hővezetéssel történő hőátadás ?
Vita
A hővezetéses hőátadás a hő átadása, amely egy tárgyat alkotó atomok/molekulák ütközése révén történik. Vegyünk például egy hevített vasrudat. A vas egyik végét a lánghoz érintjük, a másik végét pedig fogjuk. Annak ellenére, hogy a fogott vas vége nem érintkezik a lánggal, mivel a hő a vasrúdon keresztül adódik át, a fogott vas vége forrónak érződik. Hogyan történik a hőátadás a vas egyik végéről a másikra?
A felmelegített vashegy további hőt kap. Kalor olyan energia, amely természetes módon mozog a magas hőmérsékletű tárgyakról az alacsonyabb hőmérsékletű tárgyakra. A hozzáadott energia miatt a vasat alkotó atomok/molekulák tovább rezegnek egyensúlyi helyzetükből. Ahogy tovább rezegnek, az atomok/molekulák ütköznek a szomszédos atomokkal/molekulákkal, aminek következtében az atomok/molekulák tovább rezegnek és nagyobb energiára tesznek szert. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg a hő el nem éri a fogott vas hegyét.

2. Lehetséges-e hővezetés útján történő hőátadás egy folyadék atomjai/molekulái között?
Vita
Vegyük például a következő példát. Amikor egy vasrudat hevítünk, a hő az egyik vasatomról/molekuláról a másikra áramlik, így elmondható, hogy szilárd anyagok atomjai/molekulái között hővezetés útján történik hőátadás. Folyadékok atomjai/molekulái között nem történik hővezetés útján történő hőátadás, mivel a hőátadás folyadékok atomjai/molekulái között történik, és hasonlóképpen gázok atomjai/molekulái között is, ahol a hőátadás konvekció útján történik.

3. Hővezető képesség A tégla hővezető képessége 0,84 J/msCo, a gyapjú hővezető képessége pedig 0,040 J/msC.^oMelyik a jobb hővezető, a tégla vagy a gyapjú?
Vita
A magas hővezető képességű tárgyak jó hővezetők (jó hővezetők), míg az alacsony hővezető képességű tárgyak rossz hővezetők (rossz hővezetők).
A kérdés alapján a tégla hővezető képessége nagyobb, mint a gyapjú hővezető képessége, tehát a tégla jobb hővezető, mint a gyapjú.

4. Egy tömör, hengeres acélrúd hossza 1 méter, keresztmetszeti területe 0,2 négyzetméter. Az acél hővezető képessége 40 J/msC.^oHa az acél két vége közötti hőmérséklet-különbség 10^oC, határozd meg a hővezetéses hőátadás sebességét az acélrúdban!
Vita
Köztudott, hogy:
Acélhossz (l) = 1 m
Acél keresztmetszeti terület (A) = 0,2 m²
Az acél hővezető képessége (k) = 40 J/msC^o
Az acél két vége közötti hőmérsékletkülönbség (ΔT) = 10^oC
Kérdezte: Hővezetéses hőátadás sebessége (Q/t)
Válasz:
A hővezetéssel történő hőátadás sebességének képlete:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 joule/másodperc

5. Az A és a B fémek hossza és keresztmetszeti területe azonos. Az A fém vezetőképességi együtthatója 1/6-szorosa a B fém vezetőképességi együtthatójának. Mindkét fémet az egyik végén melegítik, és mindkettő azonos hőmérsékletváltozáson megy keresztül. Ezért az A és a B fém hőátadási sebességének aránya...
A. 6:1
B. 1:6
C. 1:5
2. számú eredmény: 1
4. kép: 1
Megbeszélés:

Dtud :
k_A = 1/6 ezer_B = 1 / 6
k_B = 6/6 = 1
Kérdezte :
Az A és B fém hőátadási sebességének összehasonlítása?
Jawab :
A hővezetéssel történő hőátadás sebességének képlete :
Leírás: Q/t = hőátadási sebesség, k = hővezető képesség, A = keresztmetszeti terület, T₁ = magas hőmérséklet, T₂ = alacsony hőmérséklet, l = tárgy hossza.

A két fém hossza és keresztmetszeti területe egyenlő, így l és A kiesik az egyenletből. Mindkét fém hőmérsékletváltozása azonos, tehát (T₁ - T₂) kiesik az egyenletből.
k_A :k_B
1/6 : 6/6
1: 6
A helyes válasz a B.

6. Két azonos méretű, de különböző típusú P és Q szilárd test az alábbi ábrán látható módon van összekapcsolva. Ha P hővezetési együtthatója háromszorosa Q hővezetési együtthatójának, akkor a P és Q határán a hőmérséklet...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. 40 ^oC
D. 20 ^oC
E. 10. ^oC

Megbeszélés:
Ismert :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3 ezer_Q = 3
k_Q = 1
Kérdezte :
Hőmérséklet a P és Q határsíkokon?
Válasz:

A két objektum mérete megegyezik, így A és l kiesnek az egyenletből.
A helyes válasz a D.

7. A fémes anyagon másodpercenként átáramló hőmennyiség:

(1) fordítottan arányos a két vég közötti hőmérséklet-különbséggel

(2) fordítottan arányos a tárgy keresztmetszeti területével

(3) a fém anyagától függően

(4) fordítottan arányos a fém hosszával

A hővezetéssel történő hőátadás sebességének növelésére vonatkozó helyes állítás a következő…

Vita

A hővezetéssel történő hőátadás képlete:

A másodpercenként átáramló hőmennyiség (Q/t)

Egyenesen arányos a két végpont közötti hőmérséklet-különbséggel (T1 _– T2 ₎.

Közvetlenül arányos a tárgy keresztmetszeti területével (A).

Egyenesen arányos a fém anyagának típusával (k = hővezető képesség)

Fordítva arányos a fém hosszával (l).

A helyes állítások a 3-as és a 4-es.

8. A P, Q és R fémek azonos méretűek. A P, Q és R fémek vezetőképessége rendre 4k, 2k és k. Mindhármat a nyitott végeknél hőmérséklet köti össze, ahogy az a következő ábrán látható.

_{A P és Q (T x} ) közötti fémátmenet hőmérséklete ...

Vita

Ismert:

Fém vezetőképessége P = 4k

Fém vezetőképessége Q = 2k

Fém vezetőképessége R = k

Alacsony hőmérséklet a fém végén P(TP ₎ = 20 ^° C

Magas hőmérséklet a fémcsúcsnál R (T _R ) = 160 ^° C

Keresett érték: Hőmérséklet a P fémes csomópontnál Q (T _x ) mellett

Válasz:

A hővezetéssel történő hőátadás képlete:

Információ:

Q/t = hőátadási sebesség, k = hővezető képesség, A = keresztmetszeti terület, T1 ₌ kezdeti hőmérséklet, T2 ₌ végső hőmérséklet, l = a rúd hossza.

A hossz (l) és a keresztmetszeti terület (A) egyenlő, így azokat kihagyjuk az egyenletből.

Használd ezt az egyenletet a hőmérséklet kiszámításához.

Vegyük figyelembe a P és Q fémrudakat.

Vegyük figyelembe a Q és R fémrudakat.

_{A T x} meghatározásához szüntessük meg a T _y értéket :