Exempel på frågor om värmeöverföring

5 exempel på frågor om värmeöverföring

1. Två stavar P och Q av samma storlek men olika typer av metall är fästa enligt figuren nedan. Om värmeledningskoefficienten för P är dubbelt så stor som värmeledningskoefficienten för Q, då är temperaturen vid gränsen mellan P och Q...

A. 600 ^oC

B. 200 ^° C

C. 100 ^° C

D. 90 ^° C

Ö. 60 ^° C

Diskussion

Det är känt att:

Två stavar P och Q har samma storlek

Värmeledningskoefficienten P är dubbelt så stor som värmeledningskoefficienten Q

Temperaturen vid änden av staven P är 90 ^° , temperaturen vid änden av staven Q är 0 ^° och temperaturen mellan stavarna P och Q är T.

Fråga: Temperatur vid randplanen P och Q

Jawab:

Formeln för värmeöverföringshastigheten genom ledning :

Beskrivning: Q/t = värmeöverföringshastighet, k = värmeledningsförmåga, A = tvärsnittsarea, T1 ₌ hög temperatur, T2 ₌ låg temperatur, l = objektets längd.

Två stavar P och Q har samma storlek så ytan (A) och längden (l) försvinner ur ekvationen. Ovanstående ekvation ändras till:

Värmeledningskoefficienten P är dubbelt så stor som värmeledningskoefficienten Q. Ovanstående ekvation ändras till:

Temperaturen på spetsen på staven P är 90 ^° , temperaturen på spetsen på staven Q är 0 ^° och temperaturen mellan stavarna P och Q är T. Ekvationen ovan ändras till:

Temperaturen vid gränsplanen P och Q är 60 ^° C.

Det rätta svaret är E.

2. Stavarna A och B har samma tvärsnittsarea och längd. Om ledningskoefficienten för stav A = 1/4 gånger ledningskoefficienten för stav B, värms båda upp i ena änden och det visar sig att båda upplever samma temperaturförändring. Då är förhållandet mellan värmeöverföringshastigheten för stav A och stav B…..

A. 1:4

B. 1:2

C. 1:1

D. 2:1

E. 4: 1

Diskussion

Det är känt att:

Tvärsnittsarea av stång A (A) = tvärsnittsarea av stång B (A)

Längd på stång A (l) = längd på stång B (l)

Ledningskoefficient för stång A (k) = 1/4 gånger ledningskoefficienten för stång B (1/4 k)

Temperaturförändring för stång A (ΔT) = temperaturförändring för stång B (ΔT)

Önskad: Jämförelse av värmeöverföringshastigheterna för stång A och stång B

Jawab:

Formeln för värmeöverföringshastigheten genom ledning:

Beskrivning: Q/t = värmeöverföringshastighet, k = värmeledningsförmåga, A = tvärsnittsarea, T2 ₌ hög temperatur, _T1 = låg temperatur, l = objektets längd.

Tvärsnittsarean är densamma, stavens längd är densamma och temperaturförändringen är densamma.

Det rätta svaret är E.

3. Två metallstavar A och B av samma storlek har vardera en ledningskoefficient på 2k respektive k.

Båda är sammankopplade och de fria ändarna utsätts för en temperatur som visas i figuren.

Temperaturen (T) vid metallfogarna A och B är...

A. 80 ^° C

B. 100 ^° C

C. 120 ^° C

D. 150 ^° C

Ö. 160 ^° C

Diskussion

Det är känt att:

Två metallstavar A och B är lika stora

Ledningskoefficienten för metall A = 2k

Metallledningskoefficient B = k

Temperatur på metallspetsen A = 210 ^° C

Temperatur på metallspets B = 30 ^° C

Önskat: Temperatur (T) vid metallfogarna A och B

Jawab:

Formeln för värmeöverföringshastigheten genom ledning :

Beskrivning: Q/t = värmeöverföringshastighet, k = värmeledningsförmåga, A = ytarea, T1 _- T2 ₌ temperaturförändring, l = stavens längd

Två metallstavar A och B har samma storlek, så stavarnas yta (A) och längd (l) elimineras från ekvationen.

Det rätta svaret är D.

4. Två ledarstavar med samma längd och tvärsnittsarea är sammankopplade enligt figuren nedan. Värmeledningskoefficienten för den andra ledarstaven = 2 gånger värmeledningskoefficienten för den första staven. Om den första staven värms upp så att T1 ₌ 100 ^° C och T2 ₌ 25 ^° C, då är temperaturen vid skarven (T) ...

A. 30 ^oC

B. 35 ^° C

C. 40 ^° C

D. 45 ^° C

Ö. 50 ^° C

Diskussion

Det är känt att:

Två metallstavar A och B är lika stora

Ledningskoefficient för stav I = k

Ledningskoefficient för stång II = 2k

Temperaturen på stavens spets I = 100 ^° C

Temperatur på stångspets II = 25 ^° C

Frågat: Temperatur vid skarvarna mellan stängerna I och II

Jawab:

Formeln för värmeöverföringshastigheten genom ledning:

Beskrivning: Q/t = värmeöverföringshastighet, k = värmeledningsförmåga, A = ytarea, T1 _- T2 ₌ temperaturförändring, l = stavens längd

Temperatur vid gränsplanet P och Q:

Två metallstavar A och B har samma storlek, så stavarnas yta (A) och längd (l) elimineras från ekvationen.

Det rätta svaret är C.

5. Tre olika metallstavar A, B och C men med samma längd och tvärsnittsarea är sammankopplade som visas på bilden nedan.

Hög konduktivitet 4 k_A = 2 tusen_B = k_C och T₁ = 100^oC och T₄ = 20^oC sedan temperaturen T₂ och T₃ är…

A. T2 ₌ 54,26 ^° C, T3 ₌ 31,4 ^° C

B. T2 ₌ 31,4 ^° C, T3 ₌ 54,26 ^° C

C. _T2 = 32,4 ^° C, T3 ₌ 54,26 ^° C

D. T2 ₌ 56,26 ^° C, T3 ₌ 31,4 ^° C

E. T2 ₌ 54,26 ^° C, T3 ₌ 30,4 ^° C

Diskussion

Det är känt att:

T1 = ₁₀₀ ^° C

T4 = ₂₀ ^° C

4 k _A = 2 k _B = k _C

Om _kC = 4, kB ₌ 2, kA ₌ 1

Frågade: T ₂ och T ₃

Jawab:

Formeln för värmeöverföring genom ledning:

Sammanfattning:

Q/t = värmeöverföringshastighet, k = värmeledningsförmåga, A = tvärsnittsarea, T1 ₌ initialtemperatur, T2 ₌ sluttemperatur, l = stavens längd.

Längden (l) och tvärsnittsarean (A) är lika, så de elimineras från ekvationen.

Använd denna ekvation för att beräkna temperaturen.

Betrakta metallstavarna A och B.

Betrakta metallstavarna B och C.

Eliminera ekvation 1 och ekvation 2:

Beräkna T2 _med hjälp av ekvation 1:

Det rätta svaret är A.

Frågekälla:

Nationella fysikfrågor för gymnasiet/yrkesgymnasiet