Varmaflutningur

Það eru þrjár gerðir af varmaflutningi eða varmaflutningi , þar á meðal varmaflutningur með leiðni, varmaburði og geislun.

Varmaflutningur með leiðni. Þegar hlutur við háan hita kemst í snertingu við hlut við lágan hita flyst orka frá hlutnum við háan hita til hlutarins við lágan hita. Aukin orka veldur því að atóm og sameindirnar sem mynda hlutinn hreyfast hraðar. Þegar þær hreyfast hafa sameindirnar hreyfiorku (EK = ½ mv² ⁾ . Sameindirnar sem hreyfast hraðar (með meiri hreyfiorku) rekast á sameindirnar við hliðina á þeim. Þessar sameindir rekast síðan á aðrar sameindir við hliðina á þeim. Og svo framvegis. Þannig rekast sameindirnar hver á aðra og flytja orku. Varmaflutningur sem á sér stað með árekstri milli sameindanna sem mynda hlut kallast leiðni. Leiðni á sér venjulega stað í föstum efnum eða frá föstum efnum til vökva (vökvar í föst efni) eða frá föstum efnum til lofttegunda (lofttegundir í föst efni).

Varmaflutningur með varmaburði. Varmaburður á sér venjulega stað í vökvum (eins og vatni) og lofttegundum (eins og lofti). Varmaburður er flutningur varma ásamt hreyfingu hlutar vegna breytinga á eðlisþyngd hans. Eðlisþyngd hlutar breytist vegna þess að rúmmál hans breytist. Rúmmál hlutar breytist vegna þess að hluturinn gleypir ákveðið magn af hita.

Varmaflutningur með geislun. Geislun er flutningur varma í formi rafsegulbylgna. Dæmi um geislun eru hlýja sem líkaminn finnur fyrir þegar þú ert nálægt eldavél og geislun frá sólinni til jarðar. Sólin hefur hærra hitastig (um 6000 Kelvin) en jörðin hefur lægra hitastig. Þessi hitamunur á milli sólar og jarðar veldur því að hiti færist frá sólinni (hærra hitastig) til jarðar (lægra hitastig). Ef geislun frá sólinni til jarðar þyrfti miðil, svo sem leiðni og varmaflutning, myndi hitinn ekki ná til jarðar því hann þyrfti að fara í gegnum lofttæmi.

Dæmi um vandamál

1. Spurning nr. 19 í eðlisfræðiprófinu SMA/MA 2015/2016

Málmstangir af sömu stærð, en úr mismunandi málmum, eru tengdar saman eins og sýnt er á myndinni hér að neðan. Ef varmaleiðni málms I er fjórum sinnum meiri en varmaleiðni málms II, þá er hitastigið við samskeyti málmanna tveggja ...

A. 45^oC

B. 40 ^° C

C. 35 ^° C

D. 30 ^° C

E. 25 ^° C

Umræða

Það er vitað að:

Varmaleiðni málms I = 4k

Varmaleiðni málms II = k

Hitastig málmbrúnar I = 50 ^° C

Hitastig málmbrúnar II = 0 ^° C

Spurt: Hitastig við mót málmanna tveggja

Svar:

Formúlan fyrir hraða varmaflutnings með leiðni:

Lýsing: Q/t = varmaflutningshraði, k = varmaleiðni, A = yfirborðsflatarmál, T1 _- T2 ₌ hitabreyting, l = lengd stangarinnar

Málmarnir tveir eru jafn stórir þannig að A og l eru fjarlægð úr jöfnunni.

Rétta svarið er B.

2. Spurning nr. 19 í eðlisfræðiprófinu SMA/MA 2015/2016

Eftirfarandi mynd sýnir málmstengur A og B af mismunandi gerðum sem eru tengdar saman í öðrum endanum.

Þversniðsflatarmál beggja stanganna er það sama, en lengd A er tvöföld lengd B og varmaleiðnistuðull A er þrefalt meiri en B. Ef frjálsir endar A og B eru undir mismunandi hitastigi, þá er nákvæmt hitastig við samskeytin...

A. 60^oC

B. 64 ^° C

C. 70 ^° C

D. 76 ^° C

E. 78 ^° C

Umræða

Það er vitað að:

Varmaleiðni stangar A = 3k

Varmaleiðni stangarinnar B = k

Lengd stangar A = 2l

Lengd stangar B = l

Hitastig brúnar stangarinnar A = 100 ^° C

Hitastig brúnar stangarinnar B = 40 ^° C

Spurt: Hitastig við samskeyti stanganna tveggja

Svar:

Formúlan fyrir hraða varmaflutnings með leiðni:

Lýsing: Q/t = varmaflutningshraði, k = varmaleiðni, A = yfirborðsflatarmál, T1 _- T2 ₌ hitabreyting, l = lengd stangarinnar

Báðar stangirnar hafa sama þversniðsflatarmál, þannig að A er fjarlægður úr jöfnunni.

Rétta svarið er D.

3. Spurning nr. 14 í eðlisfræðiprófinu SMA/MA 2014/2015

Gefðu gaum að eftirfarandi fullyrðingu:

(1) málmleiðni

(2) hitamismunur á milli málmenda

(3) málmlengd

(4) málmmassi

Þættirnir sem ákvarða hraða varmaútbreiðslu í málmi eru….

A. (1), (2) og (3)

B. (1) og (4)

C. (2) og (4)

D. (3) og (4)

Aðeins E. (4)

Umræða

Varmaflutningur í málmi er varmaflutningur með leiðni. Formúlan fyrir hraða varmaflutnings með leiðni er:

Lýsing: Q/t = varmaflutningshraði, k = varmaleiðni, A = yfirborðsflatarmál, T1 _- T2 ₌ hitabreyting, l = lengd stangarinnar

Rétta svarið er A.