5 esempi di domande sul trasferimento di calore
1. Due aste P e Q, di uguale lunghezza ma di diverso tipo di metallo, sono unite come mostrato nella figura sottostante. Se il coefficiente di conducibilità termica di P è il doppio del coefficiente di conducibilità termica di Q, allora la temperatura al confine tra P e Q è...
A 600 oC
B. 200 ° C
C. 100 ° C
D. 90 ° C
E. 60 ° C
Discussione
È noto che:
Due aste P e Q hanno la stessa lunghezza
Il coefficiente di conduzione termica P è il doppio del coefficiente di conduzione termica Q
La temperatura dell'estremità della barra P è di 90 °C , la temperatura dell'estremità della barra Q è di 0 °C e la temperatura tra le barre P e Q è T.
Domanda: Temperatura sul piano di confine P e Q
Risposta :
La formula per la velocità di trasferimento del calore per conduzione è la seguente :
Descrizione: Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conducibilità termica, A = area della sezione trasversale, T 1 = alta temperatura, T 2 = bassa temperatura, l = lunghezza dell'oggetto.
Due aste P e Q hanno le stesse dimensioni, quindi l'area superficiale (A) e la lunghezza (l) scompaiono dall'equazione. L'equazione precedente si trasforma in:
Il coefficiente di conduzione termica P è il doppio del coefficiente di conduzione termica Q. L'equazione precedente si trasforma in:
La temperatura della punta dell'asta P è 90 °C , la temperatura della punta dell'asta Q è 0 °C e la temperatura tra le aste P e Q è T. L'equazione precedente si trasforma in:
La temperatura sul piano di confine P e Q è di 60 ° C.
La risposta corretta è E.
2. Le aste A e B hanno la stessa area della sezione trasversale e la stessa lunghezza. Se il coefficiente di conduzione dell'asta A è pari a 1/4 del coefficiente di conduzione dell'asta B, entrambe vengono riscaldate a un'estremità e si scopre che entrambe subiscono la stessa variazione di temperatura. Quindi il rapporto tra la velocità di trasferimento del calore dell'asta A e quella dell'asta B è...
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Discussione
È noto che:
Area della sezione trasversale dell'asta A (A) = area della sezione trasversale dell'asta B (A)
Lunghezza dell'asta A (l) = lunghezza dell'asta B (l)
Coefficiente di conduzione della barra A (k) = 1/4 volte il coefficiente di conduzione della barra B (1/4 k)
Variazione di temperatura della barra A (ΔT) = variazione di temperatura della barra B (ΔT)
Richiesta: Confronto delle velocità di trasferimento del calore della barra A e della barra B
Risposta :
La formula per la velocità di trasferimento del calore per conduzione è la seguente:
Descrizione: Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conduttività termica, A = area della sezione trasversale, T 2 = alta temperatura, T 1 = bassa temperatura, l = lunghezza dell'oggetto.
L'area della sezione trasversale è la stessa, la lunghezza della barra è la stessa, la variazione di temperatura è la stessa.
La risposta corretta è E.
3. Due barre metalliche A e B, delle stesse dimensioni, hanno ciascuna un coefficiente di conducibilità pari rispettivamente a 2k e k.
Entrambi sono collegati tra loro e le estremità libere sono sottoposte a una temperatura come mostrato in figura.
La temperatura (T) nella giunzione metallica A e B è...
A. 80 ° C
B. 100 ° C
C. 120 ° C
D. 150 ° C
E. 160 ° C
Discussione
È noto che:
Due barre metalliche A e B hanno le stesse dimensioni
Il coefficiente di conduzione del metallo A = 2k
Coefficiente di conduzione del metallo B = k
Temperatura della punta metallica A = 210 ° C
Temperatura della punta metallica B = 30 ° C
Si richiede: Temperatura (T) nelle giunzioni metalliche A e B
Risposta :
La formula per la velocità di trasferimento del calore per conduzione è la seguente :
Descrizione: Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conduttività termica, A = area superficiale, T 1 -T 2 = variazione di temperatura, l = lunghezza della barra
Due barre metalliche A e B hanno le stesse dimensioni, quindi l'area superficiale (A) e la lunghezza (l) delle barre vengono eliminate dall'equazione.
La risposta corretta è D.
4. Due barre conduttrici della stessa lunghezza e sezione trasversale sono collegate tra loro come mostrato nella figura sottostante. Il coefficiente di conducibilità termica della seconda barra conduttrice è pari a 2 volte il coefficiente di conducibilità termica della prima barra. Se la prima barra viene riscaldata in modo che T 1 = 100 ° C e T 2 = 25 ° C, allora la temperatura nel punto di giunzione (T) è ...
A 30 oC
B. 35 ° C
C. 40 ° C
D. 45 ° C
E. 50 ° C
Discussione
È noto che:
Due barre metalliche A e B hanno le stesse dimensioni
Coefficiente di conduzione della barra I = k
Coefficiente di conduzione della barra II = 2k
Temperatura della punta della barra I = 100 ° C
Temperatura della punta dell'asta II = 25 ° C
Domanda: Temperatura nei punti di giunzione delle aste I e II
Risposta :
La formula per la velocità di trasferimento del calore per conduzione è la seguente:
Descrizione: Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conduttività termica, A = area superficiale, T 1 -T 2 = variazione di temperatura, l = lunghezza della barra
Temperatura sul piano di confine P e Q:
Due barre metalliche A e B hanno le stesse dimensioni, quindi l'area superficiale (A) e la lunghezza (l) delle barre vengono eliminate dall'equazione.
La risposta corretta è C.
5. Tre diverse barre metalliche A, B e C, ma aventi la stessa lunghezza e area della sezione trasversale, sono collegate tra loro come mostrato nell'immagine sottostante.
Elevata conduttività 4 kA = 2 kB =kC e T1 = 100oC e T4 = 20oC quindi la temperatura T2 e T3 È…
A. T 2 = 54,26 ° C, T 3 = 31,4 ° C
B. T 2 = 31,4 ° C, T 3 = 54,26 ° C
C. T 2 = 32,4 ° C, T 3 = 54,26 ° C
D. T 2 = 56,26 ° C, T 3 = 31,4 ° C
E. T 2 = 54,26 ° C, T 3 = 30,4 ° C
Discussione
È noto che:
T 1 = 100 ° C
T 4 = 20 ° C
4 k A = 2 k B = k C
Se k C = 4, k B = 2, k A = 1
Domanda: T 2 e T 3
Risposta :
La formula per il trasferimento di calore per conduzione:
Informazione :
Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conducibilità termica, A = area della sezione trasversale, T 1 = temperatura iniziale, T 2 = temperatura finale, l = lunghezza della barra.
La lunghezza (l) e l'area della sezione trasversale (A) sono uguali, quindi vengono eliminate dall'equazione.
Utilizza questa equazione per calcolare la temperatura.
Consideriamo le barre metalliche A e B.
Consideriamo le barre metalliche B e C.
Eliminiamo l'equazione 1 e l'equazione 2:
Calcola T 2 utilizzando l'equazione 1:
La risposta corretta è A.
Fonte della domanda:
Domande di fisica per l'esame nazionale di fisica per la scuola superiore/istituto professionale.
