Пренос топлоте

Постоје три врсте преноса топлоте или преноса топлоте , укључујући пренос топлоте кондукцијом, конвекцијом и зрачењем.

Пренос топлоте кондукцијом. Када објекат високе температуре дође у контакт са објектом ниске температуре, енергија се премешта са објекта високе температуре на објекат ниске температуре. Додата енергија узрокује да се атоми и молекули који чине објекат крећу брже. Док се крећу, молекули имају кинетичку енергију (EK = ½ mv ² ). Молекули који се брже крећу (са већом кинетичком енергијом) сударају се са молекулима поред себе. Ови молекули се затим сударају са другим молекулима поред себе. И тако даље. Дакле, молекули се сударају једни са другима, преносећи енергију. Пренос топлоте који се дешава сударањем између молекула који чине објекат назива се кондукција. Проводљивост се обично јавља у чврстим телима или од чврстих ка течностима (од течности до чврстих телима) или од чврстих ка гасовима (од гасова до чврстих телима).

Пренос топлоте конвекцијом. Конвекција се типично јавља у течностима (као што је вода) и гасовима (као што је ваздух). Конвекција је пренос топлоте праћен кретањем објекта услед промена његове густине. Густина објекта се мења како се мења његова запремина. Запремина објекта се мења како објекат апсорбује топлоту.

Пренос топлоте зрачењем. Зрачење је пренос топлоте у облику електромагнетних таласа. Примери зрачења укључују топлину коју ваше тело осећа када сте близу шпорета и зрачење са Сунца на Земљу. Сунце има вишу температуру (око 6000 Келвина), док Земља има нижу температуру. Ова температурна разлика између Сунца и Земље узрокује да се топлота премешта са Сунца (виша температура) на Земљу (нижа температура). Ако би зрачење са Сунца на Земљу захтевало медијум, као што су проводљивост и конвекција, топлота не би стигла до Земље јер би морала да прође кроз вакуум.

Пример проблема

1. Питање бр. 19 за национални испит из физике за школску 2015/2016. годину

Металне шипке исте величине, али направљене од различитих метала, спојене су као што је приказано на слици испод. Ако је топлотна проводљивост метала I 4 пута већа од проводљивости метала II, онда је температура на споју два метала…

А. КСНУМКС^oC

B. 40 ^° C

35 ^° C

D. 30 ^° C

E. 25 ^° C

Пембахасан

Познато је да:

Топлотна проводљивост метала I = 4k

Топлотна проводљивост метала II = k

Температура металне ивице I = 50^oC

Температура металне ивице II = 0^oC

Питање: Температура на споју два метала

Јаваб :

Формула за брзину преноса топлоте кондукцијом:

Опис: Q/t = брзина преноса топлоте, k = топлотна проводљивост, A = површина, T1 _- T2 ₌ промена температуре, l = дужина штапа

Два метала су исте величине, тако да су А и l уклоњени из једначине.

Тачан одговор је Б.

2. Питање бр. 19 за национални испит из физике за школску 2015/2016. годину

Следећа слика приказује металне шипке А и Б различитих типова спојене на једном крају.

Попречни пресек оба штапа је иста, али је дужина штапа А двоструко већа од дужине штапа Б, а коефицијент топлотне проводљивости штапа А је три пута већи од коефицијента топлотне проводљивости штапа Б. Ако су слободни крајеви штапа А и Б изложени температурама различитих величина, тада је тачна температура на споју…

А. КСНУМКС^oC

B. 64 ^° C

70 ^° C

D. 76 ^° C

E. 78 ^° C

Пембахасан

Познато је да:

Топлотна проводљивост штапа A = 3k

Топлотна проводљивост штапа B = k

Дужина штапа A = 2l

Дужина штапа B = l

Температура ивице штапа A = 100^oC

Температура ивице штапа B = 40^oC

Питао/ла: Температура на споју две шипке

Јаваб :

Формула за брзину преноса топлоте кондукцијом:

Опис: Q/t = брзина преноса топлоте, k = топлотна проводљивост, A = површина, T1 _- T2 ₌ промена температуре, l = дужина штапа

Оба штапа имају исту површину попречног пресека, тако да се А уклања из једначине.

Тачан одговор је Д.

3. Питање бр. 14 за национални испит из физике за школску 2014/2015. годину

Обратите пажњу на следећу изјаву:

(1) проводљивост метала

(2) температурна разлика између металних крајева

(3) дужина метала

(4) метална маса

Фактори који одређују брзину ширења топлоте у металу су….

А. (1), (2) и (3)

Б. (1) и (4)

Ц. (2) и (4)

Д. (3) и (4)

Само Е. (4)

Пембахасан

Пренос топлоте у металу је пренос топлоте кондукцијом. Формула за брзину преноса топлоте кондукцијом:

Опис: Q/t = брзина преноса топлоте, k = топлотна проводљивост, A = површина, T1 _- T2 ₌ промена температуре, l = дужина штапа

Тачан одговор је А.