Si in sella lignea sedes, superficies sellae ligneae calescit. Contra, si in sella plastica vel metallo facta sedes, superficies sellae metallicae vel plasticae post sessionem non calida sentitur. Cur superficies sellae ligneae calida est, cum superficies sellae metallicae non sit? Cur dormire in solo frigido sine lecto dolorem causare potest? Numquamne tunicam frigidam gessisti? Cur pleraeque tunicae frigidae ex lana fiunt? Multa adhuc sunt de quibus cogitandum et quaerendum, quae ad rem translationis caloris per conductionem pertinent.
Candelam et frustum filum tenue para. Alterum extremum fili tene et alterum extremum flammam candelae tange. Paucis momentis exspecta donec manus tua calida sentiatur. Cur manus tua calida sentitur? Cum unum extremum fili flammam candelae tangit, calor a flamma candelae (temperatura alta) ad alterum extremum fili (temperatura humilis) movetur. Haec translatio caloris temperaturam extremitatis fili quod flammam tangit augere facit. Differentia temperaturae inter extremum fili quod flammam candelae tangit et alterum extremum fili movere facit calorem ab extremo fili quod flammam tangit ad extremum fili quod manu tua tangitur. Haec translatio caloris temperaturam extremitatis fili quod tangitur augere facit. Calor deinde ad manum tuam frigidiorem movetur. Quam ob rem, manus tua calida sentitur.
Cum pars obiecti altae temperaturae obiectum humile temperaturae tangit, calor ab obiecto altae temperaturae ad obiectum humile temperaturae movetur. Energia addita atomos et moleculas quae obiectum constituunt celerius moveri facit. Dum moventur, moleculae energiam cineticam habent (EK = ½ mv² ) . Moleculae quae celerius moventur (cum maiori energia cinetica) cum moleculis proximis colliduntur. Hae moleculae deinde cum aliis moleculis proximis colliduntur. Et sic porro. Ita moleculae inter se collidunt, energiam transferentes. Translatio caloris quae per collisiones inter moleculas quae obiectum constituunt fit translatio caloris per conductionem appellatur.
Formula translationis caloris per conductionem
Res a sinistra temperaturam altiorem (T) habet.1) dum obiectum a dextra temperaturam inferiorem (T2). Propter differentiam temperaturae (T1 - T2), calor a re temperaturae altae ad rem temperaturae humilis movetur (directio fluxus caloris ad dextram est). Rem per quam calor transit aream sectionis transversalis (A) et longitudinem (l) habet.
Secundum eventus experimenti, calor per certum intervallum temporis translatus (Q/t) directe proportionalis est differentiae temperaturae (T₁ – T₂ ) , areae sectionis transversalis (A), naturae obiecti (k = conductivitas thermalis) et inverse proportionalis longitudini obiecti. Formula pro celeritate translationis caloris per conductionem:
Descriptio: Q/t = celeritas translationis caloris, k = conductivitas thermalis, A = area sectionis transversalis, T1 = temperatura alta, T2 = temperatura humilis, l = longitudo obiecti.
Applicatio translationis caloris per conductionem
Cur tegulae frigidiores quam tapetes sentiuntur? Tegulae maiorem conductivitatem thermalem habent quam tapetes. Ergo, tegulae boni caloris conductores sunt, dum tapetes male. Cum tapetem calcamus, calor a pedibus nostris ad tapetem fluit. Hoc fit quia temperatura corporis nostri altior est quam temperatura tapetis. Tapetes male caloris conductores sunt, ergo calor a pedibus nostris fluens in superficie tapetis accumulatur, tapetem calidiorem faciens. Cum tegulas vel ceramicas calcamus, calor a pedibus nostris ad tegulas vel ceramicas fluit. Quia tegulae boni caloris conductores sunt, calor in superficie tegularum non retinetur. Calor leniter fluit, pedes nostros frigidos sentientes. Si domus tua in regione frigida est, pavimentum cubiculi tui tapete tegere debes ne corpus tuum calorem amittat. Contra, si domus tua in regione calida est, pavimentum cubiculi tui tapete non tegere debes, quia non frigidum sed calidum senties 😉
Dormire in solo sine lecto aegrotare potest. Cur? Hoc fit quia magna copia caloris a corpore tuo ad solum transfertur. Calor est energia in motu. Cum corpus tuum multum caloris amittit, gradus energiae eius minuuntur. Si energia tibi deest, aegrotare potes!
Quod est munus fenestrarum et ianuarum? Cur ianuae et fenestrae ex ligno fieri debent? Nocte, temperatura aeris extra domum inferior est temperatura aeris intra domum. Haec differentia temperaturae aeris facit ut calor ab interiori domo ad exteriorem moveatur. Ergo, noctu ianuas vel fenestras plerumque claudimus. Praeterquam quod sceleratos arcere student, una ex functionibus fenestrarum vel ianuarum est impedire ne calor ex domo exeat. Plerumque ianuae vel fenestrae ex ligno fiunt. Conductivitas thermalis ligni tam humilis est ut insulator thermalis fungi possit. Alia functio fenestrarum vel ianuarum est aerem retinere. Aer intra fenestram vel ianuam inclusus bonum insulatorem fungitur (calorem ab effugio prohibens). Conductivitas thermalis aeris valde humilis est. Quo minor conductivitas thermalis rei, eo difficilius est calori per conductionem per illam rem transferri.
Praeterquam quod statum nostrum ut homines civiles et normales conservant 🙂, vestimenta etiam ad stabilem corporis temperaturam conservandam serviunt. Vestimenta quae gerimus plerumque ad temperaturam aeris accommodantur. Cum temperatura aeris satis humilis est, vestimenta quae gerimus crassiora sunt. Lodices vel vestes crassae (tunicae, etc.) aerem leniter movere prohibent. Aer inter cutem et tunicam vel lodicem inclusus est. Quia differentia temperaturae inter corpus nostrum et aerem inclusum est, calor a corpore in aerem movetur. Calor additus a corpore facit ut temperatura aeris inclusi augeatur (aer calidior fit). Inspice tabulam conductivitatis thermalis supra. Valor conductivitatis thermalis aeris valde parvus est. Ergo, calor ex corpore effugere non potest. Temperatura corporis nostri stabilis manet. Si tunicam non gerimus cum aer satis frigidus est, calor ex corpore nostro effugit. Quo plus caloris ex corpore effugit, eo plus energiae corpus perdit.
Exempla problematum
1. Examen Nationale 2011/2012 Quaestio A81 Numerus 10
Ad sequentem sententiam attende!
(1) Conductivitas metallica
(2) Differentia temperaturae inter extremitates metallicas
(3) Longitudo metalli
(4) Massa metallica
Factores qui celeritatem propagationis caloris in metallo determinant sunt...
A. (1), (2) et (3)
B. (1) et (4)
C. (2) et (4)
D. (3) et (4)
E. (4) tantum
Disputatio
Secundum formulam pro celeritate translationis caloris per conductionem, factores qui celeritatem translationis caloris determinant sunt conductivitas metalli (k), differentia temperaturae inter fines metalli (T), et longitudo metalli (l). Massa metalli nullum effectum habet.
Responsum rectum est A.
