Primer prenosa toplote s prevodnostjo

8 primerov prenosa toplote s prevodnostjo

1. Z uporabo primerov razložite pomen prenos toplote s kondukcijo ?
Razprava
Prenos toplote s prevodnostjo je prenos toplote, ki se pojavi s trki med atomi/molekulami, ki sestavljajo predmet. Na primer, vzemimo si segreto železno palico. En konec likalnika se dotakne plamena, drugi konec pa se drži. Čeprav konec likalnika, ki ga držimo, ni v stiku s plamenom, se toplota prenaša skozi železno palico, konec likalnika, ki ga držimo, zdi vroč. Kako se toplota prenaša z enega konca likalnika na drugega?
Ogreta konica likalnika prejme dodatno toploto. Kalorije je energija, ki se naravno premika od predmetov z visoko temperaturo k predmetom z nizko temperaturo. Dodana energija povzroči, da atomi/molekule, ki sestavljajo železo, vibrirajo še dlje od svojega ravnotežnega položaja. Ko vibrirajo še dlje, atomi/molekule trčijo s sosednjimi atomi/molekulami, zaradi česar atomi/molekule vibrirajo še dlje in pridobijo večjo energijo. Ta proces se nadaljuje, dokler toplota ne doseže konice železa, ki ga držimo v roki.

2. Ali je možen prenos toplote s prevodnostjo med atomi/molekulami tekočine?
Razprava
Razmislimo o naslednjem primeru. Ko se železna palica segreje, se toplota premika od enega atoma/molekule železa do drugega, zato lahko rečemo, da se prenos toplote s prevodnostjo odvija med atomi/molekulami trdne snovi. Prenos toplote s prevodnostjo se ne odvija med atomi/molekulami tekočine, ker se prenos toplote odvija med atomi/molekulami tekočine, in podobno se med atomi/molekulami plina prenos toplote odvija s konvekcijo.

3. Toplotna prevodnost opeka je 0,84 J/m²C, toplotna prevodnost volne pa 0,040 J/m²C.^oKateri je boljši prevodnik toplote, opeka ali volna?
Razprava
Predmeti z visoko toplotno prevodnostjo so dobri prevodniki toplote (dobri toplotni prevodniki), medtem ko so predmeti z nizko toplotno prevodnostjo slabi prevodniki toplote (slabi toplotni prevodniki).
Glede na vprašanje je toplotna prevodnost opeke večja od toplotne prevodnosti volne, zato je opeka boljši prevodnik toplote kot volna.

4. Trdna valjasta jeklena palica ima dolžino 1 meter in prečni prerez 0,2 kvadratnega metra. Toplotna prevodnost jekla je 40 J/m²C.^oČe je temperaturna razlika med obema koncema jekla 10^oC, določite hitrost prenosa toplote s prevodnostjo v jekleni palici!
Razprava
Znano je, da:
Dolžina jekla (l) = 1 m
Površina prečnega prereza jekla (A) = 0,2 m²
Toplotna prevodnost jekla (k) = 40 J/m/sC^o
Temperaturna razlika med obema koncema jekla (ΔT) = 10^oC
Vprašano: Hitrost prenosa toplote s prevodnostjo (Q/t)
Odgovor:
Formula za hitrost prenosa toplote s prevodnostjo:
Q/t = kA ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 Joulov/sekundo

5. Kovine A in B imata enako dolžino in prečni prerez. Koeficient prevodnosti kovine A je 1/6-kratnik koeficienta prevodnosti kovine B. Obe kovini se segrevata na enem koncu in obe doživita enako spremembo temperature. Zato je razmerje med hitrostmi prenosa toplote kovine A in kovine B ...
A. 6 : 1
B. 1 : 6
C. 1 : 5
O. 2 : 1
E. 4 : 1
Razprava:

Dvedeti :
k_A = 1/6 k_B = 1 / 6
k_B = 6/6 = 1
Vprašal :
Primerjava hitrosti prenosa toplote skozi kovino A in kovino B?
Jawab :
Formula za hitrost prenosa toplote s prevodnostjo :
Opis: Q/t = hitrost prenosa toplote, k = toplotna prevodnost, A = površina prečnega prereza, T₁ = visoka temperatura, T₂ = nizka temperatura, l = dolžina predmeta.

Dolžina in prečni prerez obeh kovin sta enaki, zato sta l in A izločena iz enačbe. Sprememba temperature obeh kovin je enaka, tako da (T₁ - T.₂) se izloči iz enačbe.
k_A :k_B
1/6 : 6/6
1: 6
Pravilen odgovor je B.

6. Dve trdni snovi P in Q, ki imata enako velikost, vendar različno vrsto, sta pritrjeni, kot je prikazano na spodnji sliki. Če je koeficient toplotne prevodnosti P trikrat večji od koeficienta toplotne prevodnosti Q, potem je temperatura na meji med P in Q ...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. 40 ^oC
D. 20 ^oC
E. 10 ^oC

Razprava:
Znano je :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3 k_Q = 3
k_Q = 1
Vprašal :
Temperatura na mejni ravnini P in Q?
Odgovor:

Velikosti obeh objektov so enake, zato sta A in l izločena iz enačbe.
Pravilen odgovor je D.

7. Količina toplote, ki teče skozi kovinski material na sekundo:

(1) obratno sorazmerno s temperaturno razliko med obema koncema

(2) je obratno sorazmerna s površino prečnega prereza predmeta

(3) odvisno od vrste kovinskega materiala

(4) je obratno sorazmerna z dolžino kovine

Pravilna trditev za povečanje hitrosti prenosa toplote s prevodnostjo je ...

Razprava

Formula za prenos toplote s prevodnostjo:

Količina toplote, ki teče na sekundo (Q/t)

Neposredno sorazmerno s temperaturno razliko med obema koncema (T₁ - T.₂).

Neposredno sorazmerno s površino prečnega prereza predmeta (A).

Neposredno sorazmerno z vrsto kovinskega materiala (k = toplotna prevodnost)

Obratno sorazmerno z dolžino kovine (l).

Pravilni trditvi sta 3 in 4.

8. Kovine P, Q in R so vse enake velikosti. Prevodnosti kovin P, Q in R so 4 kJ, 2 kJ oziroma kJ. Povezane so s temperaturo na odprtih koncih, kot je prikazano na naslednji sliki.

Temperatura na kovinskem spoju P z Q (T_x) je …

Razprava

Znano je:

Prevodnost kovine P = 4k

Prevodnost kovine Q = 2k

Prevodnost kovine R = k

Nizka temperatura na kovinskem koncu P (T_P) = 20^oC

Visoka temperatura na kovinski konici R (T_R) = 160^oC

Vprašano: Temperatura na kovinskem spoju P z Q (T_x)

Džavab:

Formula za prenos toplote s prevodnostjo:

Informacije:

Q/t = stopnja prenosa toplote, k = toplotna prevodnost, A = površina prečnega prereza, T₁ = začetna temperatura, T₂ = končna temperatura, l = dolžina palice.

Dolžina (l) in površina prečnega prereza (A) sta enaki, zato ju izločimo iz enačbe.

Za izračun temperature uporabite to enačbo.

Razmislite o kovinskih palicah P in Q.

Razmislite o kovinskih palicah Q in R.

Da dobim T_x, odpraviti T_y: