Shembull i transferimit të nxehtësisë me anë të përçueshmërisë

8 Shembuj të transferimit të nxehtësisë me anë të përçueshmërisë

1. Shpjegoni duke përdorur shembuj, kuptimin transferimi i nxehtësisë me anë të përçueshmërisë ?
Diskutim
Transferimi i nxehtësisë me anë të përçueshmërisë është transferimi i nxehtësisë që ndodh nëpërmjet përplasjeve midis atomeve/molekulave që përbëjnë një objekt. Për shembull, merrni parasysh një shufër hekuri të nxehtë. Njëri skaj i hekurit preket nga një flakë dhe skaji tjetër mbahet. Edhe pse skaji i hekurit që mbahet nuk është në kontakt me flakën, për shkak se nxehtësia transferohet përmes shufrës së hekurit, skaji i hekurit që mbahet ndihet i nxehtë. Si transferohet nxehtësia nga njëri skaj i hekurit në tjetrin?
Maja e hekurit të nxehtë merr nxehtësi shtesë. Kaloritë është energji që lëviz natyrshëm nga objektet me temperaturë të lartë në objektet me temperaturë të ulët. Energjia e shtuar bën që atomet/molekulat që përbëjnë hekurin të dridhen më tej nga pozicioni i tyre i ekuilibrit. Ndërsa ato dridhen më tej, atomet/molekulat përplasen me atomet/molekulat fqinje, duke bërë që atomet/molekulat të dridhen më tej dhe të fitojnë energji më të madhe. Ky proces vazhdon derisa nxehtësia të arrijë majën e hekurit që mbahet.

2. A është e mundur që transferimi i nxehtësisë me anë të përçueshmërisë të ndodhë midis atomeve/molekulave të një lëngu?
Diskutim
Shqyrtoni shembullin e mëposhtëm. Kur një shufër hekuri nxehet, nxehtësia lëviz nga një atom/molekulë hekuri në një tjetër, kështu që mund të thuhet se transferimi i nxehtësisë me anë të përçueshmërisë ndodh midis atomeve/molekulave të një trupi të ngurtë. Transferimi i nxehtësisë me anë të përçueshmërisë nuk ndodh midis atomeve/molekulave të një lëngu sepse transferimi i nxehtësisë ndodh midis atomeve/molekulave të një lëngu, dhe po kështu midis atomeve/molekulave të një gazi, transferimi i nxehtësisë ndodh me anë të konvekcionit.

3. Përçueshmëria termike tulla është 0,84 J/msCo dhe përçueshmëria termike e leshit është 0,040 J/msC^oCili është një përçues më i mirë i nxehtësisë, tulla apo leshi?
Diskutim
Objektet që kanë përçueshmëri të lartë termike janë përçues të mirë të nxehtësisë (përçues të mirë termikë), ndërsa objektet që kanë përçueshmëri të ulët termike janë përçues të dobët të nxehtësisë (përçues të dobët termikë).
Bazuar në pyetjen, përçueshmëria termike e tullave është më e madhe se përçueshmëria termike e leshit, kështu që tulla është një përçuese më e mirë e nxehtësisë sesa leshi.

4. Një shufër çeliku cilindrike e ngurtë ka një gjatësi prej 1 metri dhe një sipërfaqe tërthore prej 0,2 metrash katrorë. Përçueshmëria termike e çelikut është 40 J/msC.^oNëse ndryshimi i temperaturës midis dy skajeve të çelikut është 10^oC, përcaktoni shkallën e transferimit të nxehtësisë me anë të përçueshmërisë në shufrën e çelikut!
Diskutim
Dihet që:
Gjatësia e çelikut (l) = 1 m
Sipërfaqja e prerjes tërthore të çelikut (A) = 0,2 m²
Përçueshmëria termike e çelikut (k) = 40 J/msC^o
Diferenca e temperaturës midis dy skajeve të çelikut (ΔT) = 10^oC
Pyeti: Shkalla e transferimit të nxehtësisë me anë të përçueshmërisë (Q/t)
Përgjigje:
Formula për shkallën e transferimit të nxehtësisë me anë të përçueshmërisë:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80 / 1
Q/t = 80 Xhaul/sekondë

5. Metalet A dhe B kanë të njëjtën gjatësi dhe sipërfaqe të prerjes tërthore. Koeficienti i përçueshmërisë së metalit A është 1/6 herë koeficienti i përçueshmërisë së metalit B. Të dy metalet nxehen në njërën anë dhe të dy përjetojnë të njëjtin ndryshim të temperaturës. Prandaj, raporti i shpejtësive të transferimit të nxehtësisë të metalit A dhe metalit B është...
A. 6: 1
B. 1: 6
C. 1: 5
D. 2: 1
E. 4: 1
Diskutim:

Ddi :
k_A = 1/6 mijë_B = 1 / 6
k_B = 6/6 = 1
Pyeti :
Krahasimi i shkallës së transferimit të nxehtësisë përmes metalit A dhe metalit B?
Xhevab :
Formula për shkallën e transferimit të nxehtësisë me anë të përçueshmërisë :
Përshkrimi: Q/t = shkalla e transferimit të nxehtësisë, k = përçueshmëria termike, A = sipërfaqja e prerjes tërthore, T₁ = temperaturë e lartë, T₂ = temperaturë e ulët, l = gjatësia e objektit.

Gjatësia dhe sipërfaqja e prerjes tërthore të dy metaleve janë të barabarta, kështu që l dhe A eliminohen nga ekuacioni. Ndryshimi i temperaturës së të dy metaleve është i njëjtë, kështu që (T₁ - T₂) eliminohet nga ekuacioni.
k_A :k_B
1/6 : 6/6
1: 6
Përgjigja e saktë është B.

6. Dy trupa të ngurtë P dhe Q që kanë të njëjtën madhësi, por lloje të ndryshme, janë bashkangjitur siç tregohet në figurën më poshtë. Nëse koeficienti i përçueshmërisë termike të P është trefishi i koeficientit të përçueshmërisë termike të Q, atëherë temperatura në kufirin midis P dhe Q është...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. 40 ^oC
D. 20 ^oC
E. 10 ^oC

Diskutim:
Dihet :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3 mijë_Q = 3
k_Q = 1
Pyeti :
Temperatura në planin kufitar P dhe Q?
Përgjigje:

Madhësitë e dy objekteve janë të njëjta, kështu që A dhe l eliminohen nga ekuacioni.
Përgjigja e saktë është D.

7. Sasia e nxehtësisë që rrjedh për sekondë përmes një materiali metalik:

(1) në përpjesëtim të zhdrejtë me ndryshimin e temperaturës midis dy skajeve

(2) është në përpjesëtim të zhdrejtë me sipërfaqen e prerjes tërthore të objektit

(3) në varësi të llojit të materialit metalik

(4) është në përpjesëtim të zhdrejtë me gjatësinë e metalit

Pohimi i saktë për të rritur shkallën e transferimit të nxehtësisë me anë të përçueshmërisë është…

Diskutim

Formula për transferimin e nxehtësisë me anë të përçueshmërisë:

Sasia e nxehtësisë që rrjedh për sekondë (Q/t)

Direkt proporcional me ndryshimin e temperaturës midis dy skajeve (T1 _– T2 ₎.

Drejtpërdrejt proporcional me sipërfaqen tërthore të objektit (A).

Direkt proporcional me llojin e materialit metalik (k = përçueshmëria termike)

Në përpjesëtim të zhdrejtë me gjatësinë e metalit (l).

Pohimet e sakta janë 3 dhe 4.

8. Metalet P, Q dhe R kanë të njëjtën madhësi. Përçueshmëria e metaleve P, Q dhe R është përkatësisht 4k, 2k dhe k. Të treja janë të lidhura nga temperatura në skajet e hapura siç tregohet në figurën e mëposhtme.

Temperatura në kryqëzimin metalik P me Q (Tx ₎ është...

Diskutim

Është e njohur:

Përçueshmëria e metaleve P = 4k

Përçueshmëria e metaleve Q = 2k

Përçueshmëria e metaleve R = k

Temperatura e ulët në skajin metalik P (TP ₎ = 20 ^o C

Temperatura e lartë në majën metalike R (T _R ) = 160 ^o C

Kërkohet: Temperatura në kryqëzimin metalik P me Q ( _Tx )

Përgjigje:

Formula për transferimin e nxehtësisë me anë të përçueshmërisë:

Informacion:

Q/t = shkalla e transferimit të nxehtësisë, k = përçueshmëria termike, A = sipërfaqja e prerjes tërthore, T1 ₌ temperatura fillestare, T2 ₌ temperatura përfundimtare, l = gjatësia e shufrës.

Gjatësia (l) dhe sipërfaqja e prerjes tërthore (A) janë të barabarta, kështu që ato eliminohen nga ekuacioni.

Përdorni këtë ekuacion për të llogaritur temperaturën.

Merrni parasysh shufrat metalike P dhe Q.

Merrni parasysh shufrat metalike Q dhe R.

Për të marrë Tx _, eliminoni _Ty :