Пренос на топлина

Постојат три вида на пренос на топлина или пренос на топлина , вклучувајќи пренос на топлина преку спроводливост, конвекција и зрачење.

Пренос на топлина преку спроводливост. Кога објект со висока температура ќе дојде во контакт со објект со ниска температура, енергијата се движи од објектот со висока температура кон објектот со ниска температура. Додадената енергија предизвикува атомите и молекулите што го сочинуваат објектот да се движат побрзо. Како што се движат, молекулите имаат кинетичка енергија (EK = ½ mv ² ). Молекулите што се движат побрзо (со поголема кинетичка енергија) се судираат со молекулите до нив. Овие молекули потоа се судираат со други молекули до нив. И така натаму. Значи, молекулите се судираат едни со други, пренесувајќи енергија. Преносот на топлина што се случува преку судири меѓу молекулите што го сочинуваат објектот се нарекува спроводливост. Спроводливоста обично се јавува кај цврсти материи или од цврсти материи во течности (течности во цврсти материи) или од цврсти материи во гасови (гасови во цврсти материи).

Пренос на топлина преку конвекција. Конвекцијата обично се јавува во течности (на пр., вода) и гасови (на пр., воздух). Конвекцијата е пренос на топлина придружен со движење на предметот поради промени во неговата густина. Густината на предметот се менува затоа што се менува неговиот волумен. Волуменот на предметот се менува затоа што предметот апсорбира одредена количина топлина.

Пренос на топлина преку зрачење. Зрачењето е пренос на топлина во форма на електромагнетни бранови. Примери за зрачење се топлината што вашето тело ја чувствува кога сте во близина на шпорет и зрачењето од сонцето кон земјата. Сонцето има повисока температура (околу 6000 Келвини), додека Земјата има пониска температура. Оваа температурна разлика помеѓу сонцето и земјата предизвикува топлината да се движи од сонцето (повисока температура) кон земјата (пониска температура). Ако зрачењето од сонцето кон земјата бара медиум, како што се спроводливост и конвекција, топлината нема да стигне до земјата бидејќи ќе мора да помине низ вакуум.

Пример за проблеми

1. Прашање бр. 19 за националниот испит по физика за SMA/MA 2015/2016

Метални прачки со иста големина, но направени од различни метали, се споени како што е прикажано на сликата подолу. Ако топлинската спроводливост на металот I е 4 пати поголема од спроводливоста на металот II, тогаш температурата на спојот на двата метала е…

A. 45^oC

Б. 40 ^° C

C. 35 ^o C

Д. 30 ^° C

E. 25 ^° C

Дискусија

Познато е дека:

Топлинска спроводливост на метал I = 4k

Топлинска спроводливост на метал II = k

Температура на металниот раб I = 50 ^° C

Температура на металниот раб II = 0 ^o C

Прашано: Температура на спојот на двата метала

Одговор:

Формулата за брзината на пренос на топлина преку спроводливост:

_{Опис: Q/t = брзина на} пренос на топлина, k = топлинска спроводливост, A = површина, T1 _-T2 = промена на температурата, l = должина на прачката

Двата метала се со иста големина, па затоа A и l се отстрануваат од равенката.

Точниот одговор е Б.

2. Прашање бр. 19 за националниот испит по физика за SMA/MA 2015/2016

Следната слика ги прикажува металните прачки А и Б од различни типови споени на едниот крај.

Попречниот пресек на обете прачки е ист, но должината на A е двојно поголема од должината на B, а коефициентот на топлинска спроводливост на A е 3 пати поголем од B. Ако слободните краеви на A и B се подложени на температури со различни величини, тогаш точната температура на спојот е…

A. 60^oC

Б. 64 ^° C

C. 70 ^o C

Д. 76 ^° C

E. 78 ^° C

Дискусија

Познато е дека:

Топлинска спроводливост на прачка A = 3k

Топлинска спроводливост на прачка B = k

Должина на прачката A = 2l

Должина на прачката B = l

Температура на работ на прачката A = 100 ^o C

Температура на работ на прачката B = 40 ^o C

Прашано: Температура на спојот на двете прачки

Одговор:

Формулата за брзината на пренос на топлина преку спроводливост:

_{Опис: Q/t = брзина на} пренос на топлина, k = топлинска спроводливост, A = површина, T1 _-T2 = промена на температурата, l = должина на прачката

Двете прачки имаат иста површина на пресек, па затоа A се отстранува од равенката.

Точниот одговор е Д.

3. Прашање бр. 14 за националниот испит по физика за SMA/MA 2014/2015

Обрнете внимание на следната изјава:

(1) метална спроводливост

(2) температурна разлика помеѓу металните краеви

(3) должина на метал

(4) метална маса

Факторите што ја одредуваат брзината на ширење на топлината кај металот се…

А. (1), (2) и (3)

Б. (1) и (4)

C. (2) и (4)

Г. (3) и (4)

Е. (4) само

Дискусија

Преносот на топлина кај металот е пренос на топлина преку спроводливост. Формулата за брзината на пренос на топлина преку спроводливост е:

_{Опис: Q/t = брзина на} пренос на топлина, k = топлинска спроводливост, A = површина, T1 _-T2 = промена на температурата, l = должина на прачката

Точниот одговор е А.