3 domande sul trasferimento di calore
1. Guarda l'immagine seguente!
Se tre tubi sono posizionati in una scatola di vetro chiusa come mostrato in figura, e il fumo di un rotolo di carta viene posto all'estremità del tubo B ed entra attraverso di esso, il fumo uscirà nuovamente attraverso i tubi A e C come mostrato in figura. Questo fenomeno si verifica a causa del trasferimento di calore tramite…
A. convezione
B. conduzione
C. induzione
D. radiazioni
Discussione
Questo fenomeno si verifica a causa del trasferimento di calore per convezione. Il trasferimento di calore per convezione è il trasferimento di calore accompagnato dal movimento della materia. Esempi di trasferimento di calore per convezione includono il vento, l'acqua che bolle o il movimento del fumo, come mostrato nell'immagine sopra.
Come si spiega il movimento del fumo come mostrato nell'immagine sopra? All'interno di una scatola di vetro chiusa, c'è una candela accesa. La fiamma della candela riscalda l'aria circostante, aumentando la temperatura dell'aria all'interno della scatola di vetro. Questo aumento di temperatura provoca l'espansione dell'aria (aumento di volume). Questa espansione causa una diminuzione della densità dell'aria. Pertanto, la densità dell'aria all'esterno della scatola di vetro è maggiore della densità dell'aria all'interno della scatola di vetro. I gas si muovono naturalmente dalle zone con alta densità dell'aria verso le zone con bassa densità dell'aria. Questa differenza di densità dell'aria fa sì che il fumo fluisca dall'esterno della scatola di vetro, dove la densità dell'aria è elevata, verso l'interno della scatola di vetro, dove la densità dell'aria è bassa.
Una volta all'interno della scatola di vetro, la fiamma della candela riscalda il fumo, aumentandone la temperatura e il volume. Questo aumenta la densità del fumo, che di conseguenza tende a salire verso le zone con minore densità dell'aria. Ricorda che più un luogo si trova in alto rispetto al livello del suolo, minore è la densità dell'aria perché la forza di gravità diminuisce.
La risposta corretta è A.
2. Presta attenzione alla seguente affermazione:
1. L'acqua nella pentola bolle perché viene riscaldata.
2. Durante il giorno si percepisce una temperatura più elevata rispetto alla notte.
3. Gli utensili da cucina sono generalmente dotati di manici in legno o plastica.
4. La candela accesa si scioglierà completamente.
Dalla dichiarazione che afferma che l'effetto delle radiazioni è numero...
A. 1 e 3
B. 1 e 4
C. 2 e 4
D. 2 e 3
Discussione
Affermazione 1: L'acqua nella pentola bolle perché viene riscaldata.
È vero che parte del calore si trasferisce dalla fiamma al recipiente per irraggiamento, e parte del calore si trasferisce anche dal recipiente all'acqua per conduzione. Ma l'ebollizione dell'acqua è il risultato diretto del trasferimento di calore per convezione.
Affermazione 2: Durante il giorno si percepisce una temperatura più elevata rispetto alla notte.
Durante il giorno, il sole splende sulla superficie terrestre emettendo radiazioni.
Affermazione 3: Gli utensili da cucina sono generalmente dotati di manici in legno o plastica.
Se il manico dell'utensile da cucina è di metallo, le mani del cuoco si scalderanno perché il calore viene trasferito per conduzione attraverso il manico dell'utensile.
Affermazione 4: Una candela accesa si scioglierà fino a consumarsi completamente.
La cera si scioglie a causa del trasferimento di calore per irraggiamento dalla fiamma alla cera stessa.
Quindi le affermazioni che descrivono gli effetti delle radiazioni sono la 2 e la 4.
La risposta corretta è C.
3. Il corretto processo di convezione nei liquidi è illustrato nell'immagine...
Discussione
Il trasferimento di calore per convezione è il trasferimento di calore accompagnato dal movimento della materia. Esempi di convezione naturale includono l'ebollizione dell'acqua durante il riscaldamento o la formazione di brezze terrestri e marine.
Nel processo descritto sopra, il calore si trasferisce inizialmente dal fuoco al contenitore per conduzione e, analogamente, dal contenitore all'acqua per conduzione. Successivamente, il calore si trasferisce dalle molecole d'acqua ad altre molecole d'acqua per convezione.
L'acqua vicino al fondo del contenitore è più calda, si espande e la sua densità diminuisce. Al contrario, l'acqua sopra di essa, o l'acqua in superficie, è più fredda e quindi ha una densità maggiore.
L'acqua sul fondo del recipiente ha una densità inferiore, per questo galleggia e viene sostituita dall'acqua sovrastante, che ha una densità maggiore. Questo movimento dell'acqua nel recipiente continua finché tutta l'acqua non raggiunge la stessa temperatura, ovvero non bolle.
Un diagramma più accurato che descrive il processo di convezione dell'acqua in un contenitore è quello riportato nella risposta C. Il motivo è che l'acqua più calda, essendosi espansa, si muove immediatamente verso l'alto e non si sposta prima lateralmente.
La risposta corretta è C.
