5 esempi di domande sul trasferimento di calore
1. Due aste P e Q della stessa dimensione ma di diverso tipo di metallo sono collegate come mostrato nella figura sottostante. Se il coefficiente di conduzione termica di P è il doppio del coefficiente di conduzione termica di Q, allora woohoo sul piano di confine P e Q è…
A 600 oC
B. 200 oC
C. 100 oC
D. 90 oC
E. 60 oC
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 della punta della barra P è 90o, la temperatura della punta della barra Q è 0o e la temperatura tra le aste P e Q è T.
Chiesto: Temperatura sul piano di confine P e Q
Risposta :
Formula tariffaria trasferimento di calore per conduzione :
Descrizione: Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conduttività termica, A = area della sezione trasversale, T1 = alta temperatura, T2 = 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 della barra P è 90o, la temperatura della punta della barra Q è 0o e la temperatura tra le barre P e Q è T. L'equazione precedente si trasforma in:
La temperatura sul piano di confine P e Q è 60 oC.
La risposta corretta è E.
2. Le barre A e B hanno la stessa area della sezione trasversale e la stessa lunghezza. Se il coefficiente di conduzione della barra A è pari a 1/4 del coefficiente di conduzione della barra B, entrambe vengono riscaldate a un'estremità e subiscono la stessa variazione di temperatura. Il rapporto tra le velocità di trasferimento del calore della barra A e della barra B è quindi...
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)
Chiesto: Confronto della velocità di trasferimento del calore tra la barra A e la 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, T2 = alta temperatura, T1 = 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 rispettivamente di 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 oC
B. 100 oC
C. 120 oC
D. 150 oC
E. 160 oC
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 = 210oC
Temperatura della punta metallica B = 30oC
Chiesto: Temperatura (T) nelle giunzioni metalliche A e B
Risposta :
Formula tariffaria trasferimento di calore per conduzione :
Descrizione: Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conduttività termica, A = area superficiale, T1-T2 = 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 aventi la stessa lunghezza e area della sezione trasversale sono collegate tra loro come mostrato nella figura sottostante. Il coefficiente di conduzione termica della seconda barra conduttrice è pari a 2 volte il coefficiente di conduzione termica della prima barra. Se la prima barra viene riscaldata in modo che T1 = 100 oC e T2 = 25 oC, quindi la temperatura alla giunzione (T) è...
A 30 oC
B. 35 oC
C. 40 oC
D. 45 oC
E. 50 oC
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 = 100oC
Temperatura della punta della barra II = 25oC
Chiesto: Temperatura in corrispondenza delle giunzioni delle barre 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, T1-T2 = 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.2 = 54,26 oC, T3 = 31,4 oC
B.T2 = 31,4 oC, T3 = 54,26 oC
C. T2 = 32,4 oC, T3 = 54,26 oC
D. T2 = 56,26 oC, T3 = 31,4 oC
E.T.2 = 54,26 oC, T3 = 30,4 oC
Discussione
È noto che:
T1 = 100oC
T4 = 20oC
4 kA = 2 kB =kC
Se kC = 4, kB = 2, kA = 1
Chiesto: T2 e T3
Risposta :
La formula per il trasferimento di calore per conduzione:
Informazione :
Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conduttività termica, A = area della sezione trasversale, T1 = temperatura iniziale, T2 = 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:
Conteggio T2 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.
