3 Otázky týkajúce sa prenosu tepla
1. Pozrite sa na nasledujúci obrázok!
Ak sú tri rúry umiestnené v uzavretej sklenenej krabici, ako je znázornené na obrázku. Dym z papierovej rolky je umiestnený na konci rúry B a vstupuje cez rúru, potom dym opäť vystupuje cez rúry A a C, ako je znázornené na obrázku. Tento dej nastáva v dôsledku prenosu tepla….
A. konvekcia
B. vedenie
C. indukcia
D. žiarenie
Diskusia
Tento jav nastáva v dôsledku prenosu tepla konvekciou. Konvekčný prenos tepla je prenos tepla sprevádzaný pohybom hmoty. Medzi príklady konvekčného prenosu tepla patrí vietor, vriaca voda alebo pohyb dymu, ako je znázornené na obrázku vyššie.
Ako si vysvetlíte pohyb dymu, ako je znázornené na obrázku vyššie? Vo vnútri uzavretej sklenenej krabice je zapálená sviečka. Plameň sviečky ohrieva okolitý vzduch, čím zvyšuje teplotu vzduchu vo vnútri sklenenej krabice. Toto zvýšenie teploty spôsobuje rozpínanie vzduchu (zväčšenie objemu). Toto rozpínanie spôsobuje zníženie hustoty vzduchu. Preto je hustota vzduchu mimo sklenenej krabice väčšia ako hustota vzduchu vo vnútri sklenenej krabice. Plyny sa prirodzene pohybujú z oblastí s vysokou hustotou vzduchu do oblastí s nízkou hustotou vzduchu. Tento rozdiel v hustote vzduchu spôsobuje, že dym prúdi zvonku sklenenej krabice, kde je vysoká hustota vzduchu, do sklenenej krabice, kde je nízka hustota vzduchu.
Akonáhle sa plameň sviečky dostane do sklenenej nádoby, zahrieva dym, čím zvyšuje jeho teplotu a objem. To zvyšuje hustotu dymu, čo spôsobuje jeho pohyb smerom nahor k oblastiam s nižšou hustotou vzduchu. Pamätajte, že čím vyššie je miesto nad úrovňou zeme, tým nižšia je hustota vzduchu, pretože gravitačná sila klesá.
Správna odpoveď je A.
2. Venujte pozornosť nasledujúcemu vyhláseniu:
1. Voda v hrnci vrie, pretože je zahrievaná.
2. Cez deň sa cíti teplejšie ako v noci.
3. Kuchynské náčinie má zvyčajne drevené alebo plastové rukoväte.
4. Horiaca sviečka sa bude topiť, kým nedohorí.
Z tvrdenia, ktoré uvádza, že účinok žiarenia je číslo...
A. 1 a 3
B. 1 a 4
C. 2 a 4
D. 2 a 3
Diskusia
Výrok 1: Voda v panvici vrie, pretože sa zahrieva.
Je pravda, že časť tepla sa prenáša z plameňa do nádoby žiarením a časť tepla sa prenáša aj z nádoby do vody vedením tepla. Vriaca voda je však priamym dôsledkom prenosu tepla konvekciou.
Výrok 2: Cez deň sa zdá byť teplejšie ako v noci.
Slnko svieti na zemský povrch počas dňa prostredníctvom žiarenia.
Vyhlásenie 3: Kuchynské náčinie má zvyčajne drevené alebo plastové rukoväte.
Ak je rukoväť kuchynského riadu vyrobená z kovu, ruky kuchára sa zahrejú, pretože teplo alebo teplo sa prenáša vedením cez rukoväť kuchynského riadu.
Výrok 4: Horiaca sviečka sa bude topiť, kým sa úplne neroztopí.
Vosk sa topí v dôsledku prenosu tepla sálaním z plameňa na vosk.
Takže tvrdenia, ktoré sú účinkami žiarenia, sú 2 a 4.
Správna odpoveď je C.
3. Správny konvekčný dej v kvapalinách je znázornený na obrázku...
Diskusia
Konvekčný prenos tepla je prenos tepla sprevádzaný pohybom hmoty. Medzi príklady prirodzenej konvekcie patrí var vody počas ohrevu alebo vznik pozemného a morského vánku.
Vo vyššie uvedenom procese sa teplo najprv prenáša z ohňa do nádoby vedením a podobne sa teplo prenáša z nádoby do vody vedením. Následne sa teplo prenáša z molekúl vody na iné molekuly vody konvekciou.
Voda blízko dna nádoby je teplejšia, rozpína sa a jej hustota klesá. Naopak, voda nad ňou alebo voda na povrchu je chladnejšia, a preto má vyššiu hustotu.
Voda na dne nádoby má nižšiu hustotu, čo spôsobuje, že pláva a je nahradená vodou s vyššou hustotou nad ňou. Tento pohyb vody v nádobe pokračuje, kým všetka voda nedosiahne rovnakú teplotu alebo nezovrie.
Presnejší diagram, ktorý popisuje proces konvekcie vody v nádobe, je v odpovedi C. Dôvodom je, že teplejšia voda, ktorá sa rozšírila, sa okamžite pohybuje nahor a nepohybuje sa najprv do strán.
Správna odpoveď je C.
