Dæmi um varmaflutning með leiðni

8 dæmi um varmaflutning með leiðni

1. Útskýrðu með dæmum merkinguna varmaflutningur með leiðni ?
Umræða
Varmaleiðsla með leiðni er flutningur varma sem á sér stað við árekstra milli atóma/sameinda sem mynda hlut. Til dæmis, hugsum um heita járnstöng. Annar endi járnsins er snert við loga og hinn endinn er haldið. Jafnvel þótt endi járnsins sem haldið er á sé ekki í snertingu við logann, þá finnst endi járnsins sem haldið er á heitur vegna þess að hiti flyst í gegnum járnstöngina. Hvernig flyst hiti frá öðrum enda járnsins til hins?
Hitaði járnoddurinn fær viðbótarhita. Hitaeiningar er orka sem flyst náttúrulega frá hlutum með hátt hitastig til hluta með lágt hitastig. Aukin orka veldur því að atómin/sameindirnar sem mynda járnið titra lengra frá jafnvægisstöðu sinni. Þegar þau titra meira rekast atómin/sameindirnar á nálægar atóm/sameindir, sem veldur því að atómin/sameindirnar titra meira og öðlast meiri orku. Þetta ferli heldur áfram þar til hitinn nær oddi járnsins sem haldið er á.

2. Er mögulegt að varmaleiðsla með leiðni eigi sér stað milli atóma/sameinda í vökva?
Umræða
Tökum eftirfarandi dæmi. Þegar járnstöng er hituð færist hiti frá einu járnatómi/sameind til annars, þannig að segja má að varmaleiðsla með leiðni eigi sér stað milli atóma/sameinda í föstu efni. Varmaleiðsla með leiðni á sér ekki stað milli atóma/sameinda í vökva vegna þess að varmaleiðsla á sér stað milli atóma/sameinda í vökva, og á sama hátt á milli atóma/sameinda í gasi sér stað varmaleiðsla með varmaburði.

3. Varmaleiðni múrsteinn er 0,84 J/msCo og varmaleiðni ullar er 0,040 J/msC^oHvort er betri varmaleiðari, múrsteinn eða ull?
Umræða
Hlutir sem hafa mikla varmaleiðni eru góðir varmaleiðarar (góðir varmaleiðarar), en hlutir sem hafa litla varmaleiðni eru lélegir varmaleiðarar (lélegir varmaleiðarar).
Miðað við spurninguna er varmaleiðni múrsteins meiri en varmaleiðni ullar, þannig að múrsteinn leiðir varma betur en ull.

4. Heil sívalningslaga stálstöng er 1 metri löng og hefur þversniðsflatarmál upp á 0,2 fermetra. Varmaleiðni stálsins er 40 J/msC.^oEf hitamunurinn á milli enda stálsins er 10^oC, ákvarðaðu hraða varmaleiðni með leiðni í stálstönginni!
Umræða
Það er vitað að:
Stállengd (l) = 1 m
Þversniðsflatarmál stáls (A) = 0,2 m²
Varmaleiðni stáls (k) = 40 J/msC^o
Hitamunurinn á milli tveggja enda stálsins (ΔT) = 10^oC
Spurði: Varmaleiðnihraði (Q/t)
Svar:
Formúlan fyrir hraða varmaflutnings með leiðni:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 Júl/sekúnda

5. Málmar A og B eru jafnlangir og hafa sömu þversniðsflatarmál. Leiðnistuðull málms A er 1/6 sinnum leiðnistuðull málms B. Báðir málmarnir eru hitaðir í öðrum endanum og báðir upplifa sömu hitastigsbreytingu. Þess vegna er hlutfall varmaflutningshraða málms A og málms B...
A. 6: 1
B. 1: 6
C. 1: 5
D. 2:1
E. 4: 1
Umræða:

Dvita :
k_A = 1/6 k_B = 1 / 6
k_B = 6/6 = 1
Spurði :
Samanburður á hraða varmaflutnings í gegnum málm A og málm B?
Jawab :
Formúlan fyrir hraða varmaflutnings með leiðni :
Lýsing: Q/t = varmaflutningshraði, k = varmaleiðni, A = þversniðsflatarmál, T₁ = hár hiti, T₂ = lágt hitastig, l = lengd hlutar.

Lengd og þversniðsflatarmál málmanna tveggja eru jöfn þannig að l og A eru fjarlægð úr jöfnunni. Hitabreyting beggja málmanna er sú sama þannig að (T₁ - T₂) er fjarlægt úr jöfnunni.
k_A :k_B
1/6 : 6/6
1: 6
Rétta svarið er B.

6. Tvö föst efni P og Q sem eru jafnstór en mismunandi að gerð eru tengd saman eins og sýnt er á myndinni hér að neðan. Ef varmaleiðnistuðull P er þrisvar sinnum varmaleiðnistuðull Q, þá er hitastigið á mörkum P og Q...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. 40 ^oC
D. 20 ^oC
E. 10 ^oC

Umræða:
Það er vitað :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3 þúsund_Q = 3
k_Q = 1
Spurði :
Hitastig á jaðarfletinum P og Q?
Svar:

Stærð hlutanna tveggja er sú sama þannig að A og l eru fjarlægð úr jöfnunni.
Rétta svarið er D.

7. Magn varma sem streymir á sekúndu í gegnum málmefni:

(1) í öfugu hlutfalli við hitamismuninn á milli endanna tveggja

(2) er í öfugu hlutfalli við þversniðsflatarmál hlutarins

(3) eftir gerð málmefnisins

(4) er í öfugu hlutfalli við lengd málmsins

Rétta fullyrðingin um að auka hraða varmaflutnings með leiðni er ...

Umræða

Formúlan fyrir varmaflutning með leiðni:

Magn hita sem streymir á sekúndu (Q/t)

Í beinu hlutfalli við hitamismuninn á milli endanna tveggja (T1 _– T2 ₎.

Í beinu hlutfalli við þversniðsflatarmál hlutarins (A).

Í beinu hlutfalli við gerð málmefnisins (k = varmaleiðni)

Í öfugu hlutfalli við lengd málmsins (l).

Réttu fullyrðingarnar eru 3 og 4.

8. Málmarnir P, Q og R eru jafnstórir. Leiðni málmanna P, Q og R er 4k, 2k og k, talið í sömu röð. Allir þrír eru tengdir með hitastigi við opnu endana eins og sýnt er á eftirfarandi mynd.

Hitastigið við málmtenginguna P við Q (Tx ₎ er...

Umræða

Það er vitað:

Málmleiðni P = 4k

Málmleiðni Q = 2k

Málmleiðni R = k

Lágt hitastig við málmenda P (TP ₎ = 20 ^° C

Hátt hitastig við málmoddinn R (T _R ) = 160 ^° C

Óskað er eftir: Hitastig við málmtenginguna P við Q ( _Tx )

Svar:

Formúlan fyrir varmaflutning með leiðni:

Upplýsingar:

Q/t = varmaflutningshraði, k = varmaleiðni, A = þversniðsflatarmál, T1 ₌ upphafshitastig, T2 ₌ lokahitastig, l = lengd stangarinnar.

Lengdin (l) og þversniðsflatarmálið (A) eru jöfn þannig að þau eru fjarlægð úr jöfnunni.

Notaðu þessa jöfnu til að reikna út hitastigið.

Skoðum málmstangirnar P og Q.

Skoðum málmstangirnar Q og R.

Til að fá Tx _, útilokaðu _Ty :