5 przykładów pytań dotyczących wymiany ciepła
1. Dwa pręty P i Q o tej samej średnicy, ale wykonane z różnych rodzajów metalu, są połączone, jak pokazano na poniższym rysunku. Jeśli współczynnik przewodzenia ciepła pręta P jest dwukrotnie większy niż współczynnik przewodzenia ciepła pręta Q, to temperatura na granicy prętów P i Q wynosi...
A. 600 oC
B. 200 o C
C. 100 o C
D. 90 o C
E. 60 o C
Pembahasan
Wiadomo, że:
Dwa pręty P i Q mają taką samą wielkość
Współczynnik przewodzenia ciepła P jest dwukrotnie większy od współczynnika przewodzenia ciepła Q
Temperatura końca pręta P wynosi 90 o , temperatura końca pręta Q wynosi 0 o , a temperatura pomiędzy prętami P i Q wynosi T.
Pytanie: Temperatura na płaszczyźnie granicznej P i Q
Jawab:
Wzór na szybkość przewodzenia ciepła :
Opis: Q/t = szybkość wymiany ciepła, k = przewodność cieplna, A = pole przekroju poprzecznego, T 1 = wysoka temperatura, T 2 = niska temperatura, l = długość obiektu.
Dwa pręty P i Q mają ten sam rozmiar, więc powierzchnia (A) i długość (l) znikają z równania. Powyższe równanie zmienia się na:
Współczynnik przewodzenia ciepła P jest dwukrotnie większy od współczynnika przewodzenia ciepła Q. Powyższe równanie zmienia się na:
Temperatura na końcu pręta P wynosi 90 °C , temperatura na końcu pręta Q wynosi 0 °C , a temperatura między prętami P i Q wynosi T. Powyższe równanie zmienia się na:
Temperatura na płaszczyźnie granicznej P i Q wynosi 60 o C.
Prawidłowa odpowiedź to E.
2. Pręty A i B mają takie samo pole przekroju poprzecznego i taką samą długość. Jeśli współczynnik przewodzenia ciepła pręta A jest równy 1/4 współczynnika przewodzenia ciepła pręta B, to oba są podgrzewane na jednym końcu i okazuje się, że oba doświadczają takiej samej zmiany temperatury. Wówczas stosunek współczynnika przewodzenia ciepła pręta A i pręta B wynosi…
Odp. 1: 4
B.1 : 2
C.1 : 1
D.2 : 1
E.4 : 1
Pembahasan
Wiadomo, że:
Pole przekroju poprzecznego pręta A (A) = pole przekroju poprzecznego pręta B (A)
Długość pręta A (l) = długość pręta B (l)
Współczynnik przewodzenia prądu pręta A (k) = 1/4 razy współczynnik przewodzenia prądu pręta B (1/4 k)
Zmiana temperatury pręta A (ΔT) = zmiana temperatury pręta B (ΔT)
Poszukiwane: Porównanie prędkości wymiany ciepła pręta A i pręta B
Jawab:
Wzór na szybkość przewodzenia ciepła:
Opis: Q/t = szybkość wymiany ciepła, k = przewodność cieplna, A = pole przekroju poprzecznego, T 2 = wysoka temperatura, T 1 = niska temperatura, l = długość obiektu.
Przekrój poprzeczny jest taki sam, długość pręta jest taka sama, zmiana temperatury jest taka sama.
Prawidłowa odpowiedź to E.
3. Dwa pręty metalowe A i B o tej samej wielkości mają współczynnik przewodzenia wynoszący odpowiednio 2k i k.
Oba elementy są ze sobą połączone, a ich wolne końce poddawane są działaniu temperatury pokazanej na rysunku.
Temperatura (T) na połączeniu metalowym A i B wynosi...
A. 80 ° C
B. 100 o C
C. 120 o C
D. 150 o C
E. 160 o C
Pembahasan
Wiadomo, że:
Dwa pręty metalowe A i B mają taką samą wielkość
Współczynnik przewodzenia metalu A = 2k
Współczynnik przewodzenia metalu B = k
Temperatura końcówki metalowej A = 210 o C
Temperatura końcówki metalowej B = 30 o C
Poszukiwana: Temperatura (T) na połączeniach metalowych A i B
Jawab:
Wzór na szybkość przewodzenia ciepła :
Opis: Q/t = szybkość wymiany ciepła, k = przewodność cieplna, A = powierzchnia, T 1 -T 2 = zmiana temperatury, l = długość pręta
Dwa pręty metalowe A i B mają taką samą wielkość, więc powierzchnia (A) i długość (l) prętów nie wchodzą w grę.
Prawidłowa odpowiedź to D.
4. Dwa pręty przewodzące o tej samej długości i przekroju poprzecznym są połączone ze sobą, jak pokazano na poniższym rysunku. Współczynnik przewodzenia ciepła drugiego pręta przewodzącego jest dwukrotnie większy od współczynnika przewodzenia ciepła pierwszego pręta. Jeśli pierwszy pręt zostanie ogrzany do temperatury T1 = 100 ° C i T2 = 25 ° C, to temperatura w miejscu połączenia (T) wynosi ...
A. 30 oC
B. 35 o C
C. 40 o C
D. 45 o C
E. 50 o C
Pembahasan
Wiadomo, że:
Dwa pręty metalowe A i B mają taką samą wielkość
Współczynnik przewodzenia pręta I = k
Współczynnik przewodzenia prądu pręta II = 2k
Temperatura końcówki pręta I = 100 o C
Temperatura końcówki wędki II = 25 o C
Pytanie: Temperatura w połączeniach prętów I i II
Jawab:
Wzór na szybkość przewodzenia ciepła:
Opis: Q/t = szybkość wymiany ciepła, k = przewodność cieplna, A = powierzchnia, T 1 -T 2 = zmiana temperatury, l = długość pręta
Temperatura na płaszczyźnie granicznej P i Q:
Dwa pręty metalowe A i B mają taką samą wielkość, więc powierzchnia (A) i długość (l) prętów nie wchodzą w grę.
Prawidłowa odpowiedź to C.
5. Trzy różne pręty metalowe A, B i C, ale posiadające tę samą długość i pole przekroju poprzecznego, są połączone ze sobą, jak pokazano na poniższym rysunku.
Duża przewodność 4 kA = 2 tys.B = kC i T1 = 100oC i T4 = 20oC, a następnie temperatura T2 i T3 Jest…
A. T 2 = 54,26 o C, T 3 = 31,4 o C
B. T 2 = 31,4 o C, T 3 = 54,26 o C
C. T 2 = 32,4 o C, T 3 = 54,26 o C
D. T 2 = 56,26 o C, T 3 = 31,4 o C
E. T 2 = 54,26 o C, T 3 = 30,4 o C
Pembahasan
Wiadomo, że:
T1 = 100 ° C
T4 = 20 ° C
4 kA = 2 kB = kC
Jeśli k C = 4, k B = 2, k A = 1
Zapytano: T 2 i T 3
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 A i B.
Rozważmy pręty metalowe B i C.
Wyeliminuj równanie 1 i równanie 2:
Oblicz T 2 korzystając z równania 1:
Prawidłowa odpowiedź to A.
Źródło pytania:
Pytania z egzaminu państwowego z fizyki dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych i zawodowych
