Príklad prenosu tepla vedením

8 Príklady prenosu tepla vedením

1. Vysvetlite pomocou príkladov význam prenos tepla vedením ?
Diskusia
Prenos tepla vedením je prenos tepla, ku ktorému dochádza zrážkami medzi atómami/molekulami, ktoré tvoria objekt. Predstavte si napríklad rozpálenú železnú tyč. Jeden koniec žehličky sa dotkne plameňa a druhý koniec sa drží. Aj keď koniec držanej žehličky nie je v kontakte s plameňom, pretože teplo sa prenáša cez železnú tyč, koniec držanej žehličky sa cíti horúci. Ako sa teplo prenáša z jedného konca žehličky na druhý?
Zahriaty hrot železa dostáva dodatočné teplo. Kalórie je energia, ktorá sa prirodzene presúva z objektov s vysokou teplotou na objekty s nízkou teplotou. Pridaná energia spôsobuje, že atómy/molekuly, ktoré tvoria železo, vibrujú ďalej od svojej rovnovážnej polohy. Ako vibrujú ďalej, atómy/molekuly sa zrážajú so susednými atómami/molekulami, čo spôsobuje ďalšie vibrácie atómov/molekul a získavajú väčšiu energiu. Tento proces pokračuje, kým teplo nedosiahne hrot držanej žehličky.

2. Je možné, aby medzi atómami/molekulami kvapaliny prebiehal prenos tepla vedením?
Diskusia
Zoberme si nasledujúci príklad. Keď sa železná tyč zahrieva, teplo sa prenáša z jedného atómu/molekuly železa na druhý, takže možno povedať, že medzi atómami/molekulami pevnej látky dochádza k prenosu tepla vedením. K prenosu tepla vedením nedochádza medzi atómami/molekulami kvapaliny, pretože k prenosu tepla dochádza medzi atómami/molekulami kvapaliny a podobne aj medzi atómami/molekulami plynu dochádza k prenosu tepla konvekciou.

3. Tepelná vodivosť Tepelná vodivosť tehly je 0,84 J/m²C a tepelná vodivosť vlny je 0,040 J/m²C.^oČo je lepším vodičom tepla, tehla alebo vlna?
Diskusia
Predmety s vysokou tepelnou vodivosťou sú dobrými vodičmi tepla (dobré tepelné vodiče), zatiaľ čo predmety s nízkou tepelnou vodivosťou sú zlými vodičmi tepla (slabé tepelné vodiče).
Na základe otázky je tepelná vodivosť tehly väčšia ako tepelná vodivosť vlny, takže tehla je lepším vodičom tepla ako vlna.

4. Plná valcová oceľová tyč má dĺžku 1 meter a prierez 0,2 metra štvorcového. Tepelná vodivosť ocele je 40 J/m²C.^oAk je teplotný rozdiel medzi dvoma koncami ocele 10^oC, určte rýchlosť prenosu tepla vedením v oceľovej tyči!
Diskusia
Je známe, že:
Dĺžka ocele (l) = 1 m
Prierezová plocha ocele (A) = 0,2 m²
Tepelná vodivosť ocele (k) = 40 J/m/sC^o
Teplotný rozdiel medzi dvoma koncami ocele (ΔT) = 10^oC
Opýtal sa: Rýchlosť prenosu tepla vedením (Q/t)
Odpoveď:
Vzorec pre rýchlosť prenosu tepla vedením:
Q/t = kA ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 Joulov/sekundu

5. Kovy A a B majú rovnakú dĺžku a prierez. Súčiniteľ vodivosti kovu A je 1/6-násobkom súčiniteľa vodivosti kovu B. Oba kovy sa zahrievajú na jednom konci a oba zažívajú rovnakú zmenu teploty. Preto je pomer rýchlostí prenosu tepla kovu A a kovu B...
A. 6:1
B. 1:6
C. 1:5
D. 2:1
E. 4:1
Diskusia:

Dvedieť :
k_A = 1/6 k_B = 1 / 6
k_B = 6/6 = 1
Opýtal sa :
Porovnanie rýchlosti prenosu tepla cez kov A a kov B?
Džavab :
Vzorec pre rýchlosť prenosu tepla vedením :
Popis: Q/t = rýchlosť prestupu tepla, k = tepelná vodivosť, A = plocha prierezu, T₁ = vysoká teplota, T₂ = nízka teplota, l = dĺžka objektu.

Dĺžka a plocha prierezu oboch kovov sú rovnaké, takže l a A sú z rovnice vylúčené. Zmena teploty oboch kovov je rovnaká, takže (T₁ - T₂) sa z rovnice vylúči.
k_A :k_B
1/6 : 6/6
1: 6
Správna odpoveď je B.

6. Dve pevné látky P a Q, ktoré majú rovnakú veľkosť, ale rôzne typy, sú spojené, ako je znázornené na obrázku nižšie. Ak je koeficient tepelnej vodivosti P trojnásobkom koeficientu tepelnej vodivosti Q, potom je teplota na hranici medzi P a Q...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. 40 ^oC
D. 20 ^oC
E. 10 ^oC

Diskusia:
Je známe :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3 k_Q = 3
k_Q = 1
Opýtal sa :
Teplota na hraničnej rovine P a Q?
Odpoveď:

Veľkosti oboch objektov sú rovnaké, takže A a l sú z rovnice vylúčené.
Správna odpoveď je D.

7. Množstvo tepla pretekajúceho za sekundu cez kovový materiál:

(1) nepriamo úmerná teplotnému rozdielu medzi oboma koncami

(2) je nepriamo úmerná ploche prierezu objektu

(3) v závislosti od typu kovového materiálu

(4) je nepriamo úmerná dĺžke kovu

Správne tvrdenie na zvýšenie rýchlosti prenosu tepla vedením tepla je…

Diskusia

Vzorec pre prenos tepla vedením:

Množstvo tepla prúdiaceho za sekundu (Q/t)

Priamo úmerné teplotnému rozdielu medzi oboma koncami (T1 _– T2 ₎.

Priamo úmerné ploche prierezu objektu (A).

Priamo úmerné typu kovového materiálu (k = tepelná vodivosť)

Nepriamo úmerné dĺžke kovu (l).

Správne tvrdenia sú 3 a 4.

8. Kovy P, Q a R majú rovnakú veľkosť. Vodivosť kovov P, Q a R je 4k, 2k a k. Všetky tri sú na otvorených koncoch prepojené teplotou, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

Teplota na kovovom spoji P s Q (T _x ) je...

Diskusia

Je známe:

Vodivosť kovu P = 4k

Vodivosť kovu Q = 2k

Vodivosť kovu R = k

Nízka teplota na kovovom konci P (TP ₎ = 20 ^° C

Vysoká teplota na kovovom hrote R(TR ₎ = 160 ^° C

Hľadaná hodnota: Teplota na kovovom spoji P s Q (T _x )

Džaváb:

Vzorec pre prenos tepla vedením:

Informácie:

Q/t = rýchlosť prestupu tepla, k = tepelná vodivosť, A = plocha prierezu, T1 ₌ počiatočná teplota, T2 ₌ konečná teplota, l = dĺžka tyče.

Dĺžka (l) a plocha prierezu (A) sú rovnaké, takže sa z rovnice vylučujú.

Pomocou tejto rovnice vypočítajte teplotu.

Uvažujme kovové tyče P a Q.

Zoberme si kovové tyče Q a R.

Ak chcete získať Tx _, eliminujte _Ty :