5 voorbeelden van vragen over warmteoverdracht
1. Twee staven P en Q van dezelfde grootte, maar van verschillende metaalsoorten, zijn aan elkaar bevestigd zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Als de warmtegeleidingscoëfficiënt van P tweemaal zo groot is als de warmtegeleidingscoëfficiënt van Q, dan is de temperatuur op de grens tussen P en Q...
Een 600 oC
B. 200 ° C
C. 100 ° C
D. 90 ° C
E. 60 ° C
Discussie
Het is bekend dat:
Twee staven P en Q hebben dezelfde afmetingen.
De warmtegeleidingscoëfficiënt P is tweemaal de warmtegeleidingscoëfficiënt Q.
De temperatuur aan het uiteinde van staaf P is 90 °C , de temperatuur aan het uiteinde van staaf Q is 0 °C en de temperatuur tussen staaf P en Q is T.
Vraag: Temperatuur in het grensvlak P en Q
Antwoord :
De formule voor de snelheid van warmteoverdracht door geleiding :
Omschrijving: Q/t = warmteoverdrachtssnelheid, k = thermische geleidbaarheid, A = dwarsdoorsnede, T 1 = hoge temperatuur, T 2 = lage temperatuur, l = lengte van het object.
Twee staven P en Q hebben dezelfde afmetingen, waardoor het oppervlak (A) en de lengte (l) uit de vergelijking verdwijnen. De bovenstaande vergelijking verandert in:
De warmtegeleidingscoëfficiënt P is tweemaal de warmtegeleidingscoëfficiënt Q. De bovenstaande vergelijking verandert dan in:
De temperatuur van het uiteinde van staaf P is 90 °C , de temperatuur van het uiteinde van staaf Q is 0 °C en de temperatuur tussen staaf P en Q is T. De bovenstaande vergelijking verandert in:
De temperatuur op het grensvlak tussen P en Q is 60 ° C.
Het juiste antwoord is E.
2. Staven A en B hebben dezelfde dwarsdoorsnede en lengte. Als de geleidingscoëfficiënt van staaf A gelijk is aan 1/4 keer de geleidingscoëfficiënt van staaf B, dan worden beide staven aan één uiteinde verwarmd en blijkt dat beide staven dezelfde temperatuurverandering ondergaan. Dan is de verhouding van de warmteoverdrachtssnelheid van staaf A en staaf B...
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Discussie
Het is bekend dat:
Doorsnedeoppervlakte van staaf A (A) = doorsnedeoppervlakte van staaf B (A)
Lengte van staaf A (l) = lengte van staaf B (l)
De geleidingscoëfficiënt van staaf A (k) is gelijk aan 1/4 maal de geleidingscoëfficiënt van staaf B (1/4 k).
Temperatuurverandering van staaf A (ΔT) = temperatuurverandering van staaf B (ΔT)
Gevraagd: Vergelijking van de warmteoverdrachtssnelheden van staaf A en staaf B
Antwoord :
De formule voor de snelheid van warmteoverdracht door geleiding:
Omschrijving: Q/t = warmteoverdrachtssnelheid, k = thermische geleidbaarheid, A = dwarsdoorsnede, T 2 = hoge temperatuur, T 1 = lage temperatuur, l = lengte van het object.
De dwarsdoorsnede is gelijk, de lengte van de staaf is gelijk, de temperatuurverandering is gelijk.
Het juiste antwoord is E.
3. Twee metalen staven A en B van dezelfde grootte hebben elk een geleidingscoëfficiënt van respectievelijk 2k en k.
Beide zijn met elkaar verbonden en de vrije uiteinden worden blootgesteld aan een temperatuur zoals weergegeven in de afbeelding.
De temperatuur (T) bij de metalen verbinding A en B is...
A. 80 ° C
B. 100 ° C
C. 120 ° C
D. 150 ° C
E. 160 ° C
Discussie
Het is bekend dat:
Twee metalen staven A en B hebben dezelfde afmetingen.
De geleidingscoëfficiënt van metaal A = 2k
Metaalgeleidingscoëfficiënt B = k
Temperatuur van metalen punt A = 210 ° C
Temperatuur van metalen punt B = 30 ° C
Gevraagd: Temperatuur (T) bij metalen verbindingen A en B
Antwoord :
De formule voor de snelheid van warmteoverdracht door geleiding :
Beschrijving: Q/t = warmteoverdrachtssnelheid, k = thermische geleidbaarheid, A = oppervlakte, T 1 -T 2 = temperatuurverandering, l = lengte van de staaf
Twee metalen staven A en B hebben dezelfde afmetingen, dus het oppervlak (A) en de lengte (l) van de staven vallen buiten beschouwing in de vergelijking.
Het juiste antwoord is D.
4. Twee geleidende staven met dezelfde lengte en doorsnede zijn met elkaar verbonden zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. De warmtegeleidingscoëfficiënt van de tweede geleidende staaf is gelijk aan tweemaal de warmtegeleidingscoëfficiënt van de eerste staaf. Als de eerste staaf wordt verwarmd tot T₁ = 100 ° C en T₂ = 25 ° C, dan is de temperatuur bij de verbinding (T) ...
Een 30 oC
B. 35 ° C
C. 40 ° C
D. 45 ° C
E. 50 ° C
Discussie
Het is bekend dat:
Twee metalen staven A en B hebben dezelfde afmetingen.
Geleidingscoëfficiënt van staaf I = k
Geleidingscoëfficiënt van staaf II = 2k
Temperatuur van het uiteinde van de staaf I = 100 ° C
Temperatuur van de punt van de staaf II = 25 ° C
Gevraagd: Temperatuur bij de verbindingen van staven I en II
Antwoord :
De formule voor de snelheid van warmteoverdracht door geleiding:
Beschrijving: Q/t = warmteoverdrachtssnelheid, k = thermische geleidbaarheid, A = oppervlakte, T 1 -T 2 = temperatuurverandering, l = lengte van de staaf
Temperatuur in het grensvlak P en Q:
Twee metalen staven A en B hebben dezelfde afmetingen, dus het oppervlak (A) en de lengte (l) van de staven vallen buiten beschouwing in de vergelijking.
Het juiste antwoord is C.
5. Drie verschillende metalen staven A, B en C, maar met dezelfde lengte en dwarsdoorsnede, zijn met elkaar verbonden zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Hoge geleidbaarheid 4 kA = 2 kB = kC en T1 = 100oC en T4 = 20oC, dan de temperatuur T2 en T3 is…
A. T 2 = 54,26 ° C, T 3 = 31,4 ° C
B. T 2 = 31,4 ° C, T 3 = 54,26 ° C
C. T 2 = 32,4 ° C, T 3 = 54,26 ° C
D. T 2 = 56,26 ° C, T 3 = 31,4 ° C
E. T 2 = 54,26 ° C, T 3 = 30,4 ° C
Discussie
Het is bekend dat:
T 1 = 100 ° C
T 4 = 20 ° C
4 k A = 2 k B = k C
Als kC = 4, kB = 2, kA = 1
Gevraagd aan: T 2 en T 3
Antwoord :
De formule voor warmteoverdracht door geleiding:
Informatie :
Q/t = warmteoverdrachtssnelheid, k = thermische geleidbaarheid, A = dwarsdoorsnede, T 1 = begintemperatuur, T 2 = eindtemperatuur, l = lengte van de staaf.
De lengte (l) en de dwarsdoorsnede (A) zijn gelijk, dus die vallen buiten de vergelijking.
Gebruik deze vergelijking om de temperatuur te berekenen.
Beschouw de metalen staven A en B.
Beschouw de metalen staven B en C.
Elimineer vergelijking 1 en vergelijking 2:
Bereken T 2 met behulp van vergelijking 1:
Het juiste antwoord is A.
Bron van de vraag:
Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.
