Varmeoverføring

Det finnes tre typer varmeoverføring atau varmeoverføring, inkludert varmeoverføring ved konduksjon, konveksjon og stråling.

Varmeoverføring ved konduksjon. Når et objekt med høy temperatur kommer i kontakt med et objekt med lav temperatur, overføres energi fra objektet med høy temperatur til objektet med lav temperatur. Denne ekstra energien får atomene og molekylene som objektet består av til å bevege seg raskere. Når de beveger seg, har molekylene kinetisk energi (EK = ½ mV).²Molekyler som beveger seg raskere (med større kinetisk energi) kolliderer med molekylene ved siden av seg. Disse molekylene kolliderer deretter med andre molekyler ved siden av seg. Og så videre. Så kolliderer molekylene med hverandre og overfører energi. Varmeoverføring som oppstår gjennom kollisjoner mellom molekyler som utgjør et objekt kalles konduksjon. Konduksjon skjer vanligvis i faste objekter eller fra faste objekter til flytende objekter (flytende objekter til faste objekter) eller fra faste objekter til gassformede objekter (gassformede objekter til faste objekter).

Varmeoverføring ved konveksjon. Konveksjon forekommer vanligvis i væsker (som vann) og gasser (som luft). Konveksjon er varmeoverføring ledsaget av bevegelse av et objekt på grunn av endringer i dets tetthet. Tettheten til et objekt endres når volumet endres. Volumet til et objekt endres når objektet absorberer varme.

Varmeoverføring ved stråling. Stråling er overføring av varme i form av elektromagnetiske bølger. Eksempler på stråling inkluderer varmen kroppen din føler når du er i nærheten av en ovn og stråling fra solen til jorden. Solen har en høyere temperatur (rundt 6000 Kelvin), mens jorden har en lavere temperatur. Denne temperaturforskjellen mellom solen og jorden fører til at varme beveger seg fra solen (høyere temperatur) til jorden (lavere temperatur). Hvis stråling fra solen til jorden krevde et medium, for eksempel konduksjon og konveksjon, ville ikke varmen nå jorden fordi den måtte passere gjennom et vakuum.

Eksempel på hva

1. Spørsmål nr. 19 til den nasjonale eksamenen i fysikk/SMA 2015/2016

Metallstenger av samme størrelse, men laget av forskjellige metaller, sammenføyes som vist i figuren nedenfor. Hvis varmeledningsevnen til metall I er 4 ganger varmeledningsevnen til metall II, er temperaturen ved overgangen mellom de to metallene…

En 45^oC

B. 40^oC

C. 35^oC

D. 30^oC

E. 25^oC

Diskusjon

Det er kjent at:

Varmeledningsevnen til metall I = 4k

Metallets varmeledningsevne II = k

Metallkanttemperatur I = 50^oC

Metallkanttemperatur II = 0^oC

Spurte: Temperaturen ved overgangen mellom de to metallene

Jawab:

Formelen for varmeoverføringshastigheten ved konduksjon:

Beskrivelse: Q/t = varmeoverføringshastighet, k = varmeledningsevne, A = overflateareal, T₁-T₂ = temperaturendring, l = stangens lengde

De to metallene har samme størrelse, så A og l fjernes fra ligningen.

Det riktige svaret er B.

2. Spørsmål nr. 19 til den nasjonale eksamenen i fysikk/SMA 2015/2016

Figuren nedenfor viser metallstenger A og B av forskjellige typer sammenføyet i den ene enden.

Tverrsnittsarealet til begge stengene er det samme, men lengden på A er dobbelt så lang som B, og varmeledningskoeffisienten til A er tre ganger så stor som B. Hvis de frie endene av A og B utsettes for temperaturer av ulik størrelse, er den nøyaktige temperaturen ved krysset…

En 60^oC

B. 64^oC

C. 70^oC

D. 76^oC

E. 78^oC

Diskusjon

Det er kjent at:

Termisk ledningsevne til stang A = 3k

Varmeledningsevnen til stang B = k

Lengde på stang A = 2l

Lengde på stang B = l

Temperatur på kanten av stangen A = 100^oC

Temperatur på kanten av stangen B = 40^oC

Spurte: Temperaturen ved skjøten mellom de to stengene

Jawab:

Formelen for varmeoverføringshastigheten ved konduksjon:

Beskrivelse: Q/t = varmeoverføringshastighet, k = varmeledningsevne, A = overflateareal, T₁-T₂ = temperaturendring, l = stangens lengde

Begge stavene har samme tverrsnittsareal, så A fjernes fra ligningen.

Det riktige svaret er D.

3. Spørsmål nr. 14 til den nasjonale eksamenen i fysikk/SMA 2014/2015

Vær oppmerksom på følgende utsagn:

(1) metallledningsevne

(2) temperaturforskjell mellom metallendene

(3) metalllengde

(4) metallmasse

Faktorene som bestemmer varmeutbredelseshastigheten i metall er….

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

B. (1) og (4)

C. (2) og (4)

D. (3) og (4)

Kun E. (4)

Diskusjon

Varmeoverføring i metall er varmeoverføring ved konduksjon. Formelen for varmeoverføringshastigheten ved konduksjon:

Beskrivelse: Q/t = varmeoverføringshastighet, k = varmeledningsevne, A = overflateareal, T₁-T₂ = temperaturendring, l = stangens lengde

Det riktige svaret er A.