Šilumos perdavimas

Yra trys šilumos perdavimo arba šilumos perdavimo tipai , įskaitant šilumos perdavimą laidumu, konvekcija ir spinduliuote.

Šilumos perdavimas laidumu. Kai aukštos temperatūros objektas liečiasi su žemos temperatūros objektu, energija pereina iš aukštos temperatūros objekto į žemos temperatūros objektą. Papildoma energija priverčia objektą sudarančius atomus ir molekules judėti greičiau. Judėdamos molekulės turi kinetinę energiją (EK = ½ mv ² ). Greičiau judančios molekulės (su didesne kinetine energija) susiduria su greta esančiomis molekulėmis. Šios molekulės tada susiduria su kitomis greta esančiomis molekulėmis. Ir taip toliau. Taigi molekulės susiduria viena su kita, perduodamos energiją. Šilumos perdavimas , vykstantis per susidūrimus tarp objektą sudarančių molekulių, vadinamas laidumu. Laidumas paprastai vyksta kietose medžiagose arba iš kietų medžiagų į skysčius (skysčių į kietas medžiagas) arba iš kietų medžiagų į dujas (dujų į kietas medžiagas).

Šilumos perdavimas konvekcijos būdu. Konvekcija paprastai vyksta skysčiuose (pvz., vandenyje) ir dujose (pvz., ore). Konvekcija yra šilumos perdavimas, lydimas objekto judėjimo dėl jo tankio pokyčių. Objekto tankis kinta dėl jo tūrio pasikeitimo. Objekto tūris kinta dėl to, kad objektas sugeria tam tikrą šilumos kiekį.

Šilumos perdavimas spinduliuote. Spinduliuotė yra šilumos perdavimas elektromagnetinių bangų pavidalu. Spinduliuotės pavyzdžiai yra šiluma, kurią jūsų kūnas jaučia būdamas šalia viryklės, ir saulės spinduliuotė Žemei. Saulės temperatūra yra aukštesnė (apie 6000 kelvinų), o Žemės – žemesnė. Šis temperatūrų skirtumas tarp saulės ir Žemės sukelia šilumos perdavimą iš saulės (aukštesnės temperatūros) į Žemę (žemesnę temperatūrą). Jei saulės spinduliuotei į Žemę reikėtų terpės, tokios kaip laidumas ir konvekcija, šiluma nepasiektų Žemės, nes ji turėtų praeiti per vakuumą.

Contoh soal

1. 2015/2016 SMA/MA Fizika JT klausimai Nr.19

Vienodo dydžio, bet iš skirtingų metalų pagaminti metaliniai strypai sujungti, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. Jei metalo I šilumos laidumas yra 4 kartus didesnis už metalo II laidumą, tai temperatūra dviejų metalų sandūroje yra…

A. 45^oC

B. 40 ^° C

C. 35 ^° C

D. 30 ^° C

E. 25 ^° C

Pembahasanas

Yra žinoma, kad:

Metalo šilumos laidumas I = 4k

Metalo šilumos laidumas II = k

Metalo krašto temperatūra I = 50 ^° C

Metalo krašto temperatūra II = 0 ^° C

Klausimas: Temperatūra dviejų metalų sandūroje

Jawab :

Šilumos perdavimo laidumo greičiui apskaičiuoti formulė:

Aprašymas: Q/t = šilumos perdavimo greitis, k = šilumos laidumas, A = paviršiaus plotas, T1 _- T2 ₌ temperatūros pokytis, l = strypo ilgis

Du metalai yra vienodo dydžio, todėl A ir l pašalinami iš lygties.

Teisingas atsakymas yra B.

2. 2015/2016 SMA/MA Fizika JT klausimai Nr.19

Šiame paveikslėlyje parodyti skirtingų tipų metaliniai strypai A ir B, sujungti viename gale.

Abiejų strypų skerspjūvio plotas yra vienodas, tačiau strypo A ilgis yra dvigubai didesnis už strypo B ilgį, o strypo A šilumos laidumo koeficientas yra 3 kartus didesnis nei strypo B. Jei strypų A ir B laisvieji galai veikiami skirtingo dydžio temperatūros, tai tiksli temperatūra sandūroje yra…

A. 60^oC

B. 64 ^° C

C. 70 ^° C

D. 76 ^° C

E. 78 ^° C

Pembahasanas

Yra žinoma, kad:

Strypo A šilumos laidumas = 3k

Strypo B šilumos laidumas = k

Strypo ilgis A = 2l

Strypo ilgis B = l

Strypo A krašto temperatūra = 100 ^° C

Strypo B krašto temperatūra = 40 ^° C

Klausimas: Temperatūra dviejų strypų jungtyje

Jawab :

Šilumos perdavimo laidumo greičiui apskaičiuoti formulė:

Aprašymas: Q/t = šilumos perdavimo greitis, k = šilumos laidumas, A = paviršiaus plotas, T1 _- T2 ₌ temperatūros pokytis, l = strypo ilgis

Abu strypai turi tą patį skerspjūvio plotą, todėl A pašalinama iš lygties.

Teisingas atsakymas yra D.

3. 2014/2015 SMA/MA Fizika JT klausimai Nr.14

Atkreipkite dėmesį į šį teiginį:

(1) metalo laidumas

(2) temperatūros skirtumas tarp metalinių galų

(3) metalo ilgis

(4) metalinė masė

Šilumos sklidimo metale greitį lemia šie veiksniai…

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

B. (1) ir (4)

C. (2) ir (4)

D. (3) ir (4)

Tik E. (4)

Pembahasanas

Šilumos perdavimas metale yra šilumos perdavimas laidumu. Šilumos perdavimo laidumu greičio formulė yra:

Aprašymas: Q/t = šilumos perdavimo greitis, k = šilumos laidumas, A = paviršiaus plotas, T1 _- T2 ₌ temperatūros pokytis, l = strypo ilgis

Teisingas atsakymas yra A.