Przykład przenoszenia ciepła przez przewodzenie

8 przykładów przenoszenia ciepła przez przewodzenie

1. Wyjaśnij znaczenie za pomocą przykładów przenoszenie ciepła przez przewodzenie ?
Pembahasan
Przenoszenie ciepła przez przewodzenie to przenoszenie ciepła, które zachodzi poprzez zderzenia między atomami/cząsteczkami tworzącymi dany obiekt. Rozważmy na przykład rozgrzany pręt żelazny. Jeden koniec żelazka dotyka płomienia, a drugi trzyma. Chociaż koniec trzymanego żelazka nie styka się z płomieniem, ponieważ ciepło jest przenoszone przez pręt żelazny, koniec trzymanego żelazka jest gorący w dotyku. W jaki sposób ciepło jest przenoszone z jednego końca żelazka na drugi?
Rozgrzana końcówka lutownicy otrzymuje dodatkowe ciepło. Kaloria Energia ta naturalnie przemieszcza się z obiektów o wysokiej temperaturze do obiektów o niskiej temperaturze. Dodatkowa energia powoduje, że atomy/cząsteczki tworzące żelazo drgają dalej od położenia równowagi. Wraz z pogłębianiem się drgań atomy/cząsteczki zderzają się z sąsiednimi atomami/cząsteczkami, powodując ich dalsze drgania i wzrost energii. Proces ten trwa, aż ciepło dotrze do końcówki trzymanego żelaza.

2. Czy możliwe jest przenoszenie ciepła przez przewodzenie między atomami/cząsteczkami cieczy?
Pembahasan
Rozważmy następujący przykład. Podczas ogrzewania pręta żelaznego ciepło przemieszcza się z jednego atomu/cząsteczki żelaza do drugiego, więc można powiedzieć, że przenoszenie ciepła przez przewodzenie zachodzi między atomami/cząsteczkami ciała stałego. Przenoszenie ciepła przez przewodzenie nie zachodzi między atomami/cząsteczkami cieczy, ponieważ przenoszenie ciepła zachodzi między atomami/cząsteczkami cieczy, a podobnie między atomami/cząsteczkami gazu, gdzie przenoszenie ciepła zachodzi przez konwekcję.

3. Przewodność cieplna cegła ma 0,84 J/msCo, a przewodność cieplna wełny wynosi 0,040 J/msC^oCo jest lepszym przewodnikiem ciepła, cegła czy wełna?
Pembahasan
Obiekty o wysokiej przewodności cieplnej są dobrymi przewodnikami ciepła (dobrymi przewodnikami ciepła), natomiast obiekty o niskiej przewodności cieplnej są słabymi przewodnikami ciepła (słabymi przewodnikami ciepła).
Na podstawie pytania możemy stwierdzić, że przewodność cieplna cegły jest większa niż przewodność cieplna wełny, zatem cegła jest lepszym przewodnikiem ciepła niż wełna.

4. Pręt stalowy w kształcie walca ma długość 1 metra i pole przekroju poprzecznego 0,2 metra kwadratowego. Przewodność cieplna stali wynosi 40 J/msC.^o. Jeżeli różnica temperatur między dwoma końcami stali wynosi 10^oC, określ szybkość przewodzenia ciepła w pręcie stalowym!
Pembahasan
Wiadomo, że:
Długość stali (l) = 1 m
Przekrój poprzeczny stali (A) = 0,2 m²
Przewodność cieplna stali (k) = 40 J/msC^o
Różnica temperatur między dwoma końcami stali (ΔT) = 10^oC
Zapytano: Szybkość przenoszenia ciepła przez przewodzenie (Q/t)
Jawab:
Wzór na szybkość przewodzenia ciepła:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 dżuli na sekundę

5. Metale A i B mają taką samą długość i pole przekroju poprzecznego. Współczynnik przewodnictwa metalu A jest 1/6 razy większy od współczynnika przewodnictwa metalu B. Oba metale są podgrzewane z jednej strony i oba doświadczają takiej samej zmiany temperatury. Zatem stosunek współczynników przenikania ciepła metalu A i metalu B wynosi...
Odp. 6: 1
B.1 : 6
C.1 : 5
D.2 : 1
E.4 : 1
Dyskusja:

Dwiedzieć :
k_A = 1/6 tys._B = 1 / 6
k_B = 6/6 ​​= 1
Zapytano :
Porównanie szybkości wymiany ciepła przez metal A i metal B?
Odpowiedź :
Wzór na szybkość przewodzenia ciepła :
Opis: Q/t = szybkość wymiany ciepła, k = przewodność cieplna, A = pole przekroju poprzecznego, T₁ = wysoka temperatura, T₂ = niska temperatura, l = długość obiektu.

Długość i pole przekroju poprzecznego obu metali są równe, więc l i A są wyeliminowane z równania. Zmiana temperatury obu metali jest taka sama, więc (T₁ - T₂) zostaje wyeliminowane z równania.
k_A :k_B
1/6 : 6/6
1: 6
Prawidłowa odpowiedź to B.

6. Dwie bryły P i Q o tej samej wielkości, ale różnych typach, są połączone, jak pokazano na poniższym rysunku. Jeśli współczynnik przewodzenia ciepła dla P jest trzykrotnie większy niż współczynnik przewodzenia ciepła dla Q, to temperatura na granicy między P i Q wynosi...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. 40 ^oC
D. 20 ^oC
10 ^oC

Dyskusja:
Wiadomo, że :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3 tys._Q = 3
k_Q = 1
Zapytano :
Temperatura na płaszczyźnie granicznej P i Q?
Jawab:

Rozmiary obu obiektów są takie same, więc A i l eliminujemy z równania.
Prawidłowa odpowiedź to D.

7. Ilość ciepła przepływająca przez materiał metalowy na sekundę:

(1) odwrotnie proporcjonalna do różnicy temperatur między dwoma końcami

(2) jest odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego obiektu

(3) w zależności od rodzaju materiału metalowego

(4) jest odwrotnie proporcjonalna do długości metalu

Poprawne stwierdzenie dotyczące zwiększenia szybkości wymiany ciepła poprzez przewodzenie to…

Pembahasan

Wzór na przenoszenie ciepła przez przewodzenie:

Ilość ciepła przepływająca na sekundę (Q/t)

Wprost proporcjonalna do różnicy temperatur między dwoma końcami (T ₁ – T ₂ ).

Wprost proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego obiektu (A).

Wprost proporcjonalna do rodzaju materiału metalowego (k = przewodność cieplna)

Odwrotnie proporcjonalna do długości metalu (l).

Prawidłowe stwierdzenia to 3 i 4.

8. Metale P, Q i R mają tę samą wielkość. Przewodność elektryczna metali P, Q i R wynosi odpowiednio 4k, 2k i k. Wszystkie trzy metale są połączone temperaturą na otwartych końcach, jak pokazano na poniższym rysunku.

Temperatura na styku metalu P z Q (T _x ) wynosi...

Pembahasan

Wiadomo:

Przewodność metalu P = 4k

Przewodność metalu Q = 2k

Przewodność metalu R = k

Niska temperatura na końcu metalu P (TP ₎ = 20 ^o C

Wysoka temperatura na końcówce metalowej R (T _R ) = 160 ^o C

Poszukiwana: temperatura na styku metalu P z Q (T _x )

Jawab:

Wzór na przenoszenie ciepła przez przewodzenie:

Keterangan:

Q/t = szybkość wymiany ciepła, k = przewodność cieplna, A = pole przekroju poprzecznego, T ₁ = temperatura początkowa, T ₂ = temperatura końcowa, l = długość pręta.

Długość (l) i pole przekroju poprzecznego (A) są równe, więc eliminujemy je z równania.

Użyj tego równania, aby obliczyć temperaturę.

Rozważmy pręty metalowe P i Q.

Rozważmy metalowe pręty Q i R.

Aby uzyskać T _x , wyeliminuj T _y :