Mfano wa uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji

Mifano 8 ya uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji

1. Eleza kwa kutumia mifano, maana uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji ?
Majadiliano
Uhamisho wa joto kwa njia ya upitishaji ni uhamishaji wa joto unaotokea kupitia migongano kati ya atomi/molekuli zinazounda kitu. Kwa mfano, fikiria upau wa chuma wenye joto. Ncha moja ya chuma huguswa na moto na ncha nyingine hushikiliwa. Ingawa ncha ya chuma inayoshikiliwa haigusana na moto, kwa sababu joto huhamishwa kupitia upau wa chuma, ncha ya chuma inayoshikiliwa huhisi moto. Joto huhamishwaje kutoka ncha moja ya chuma hadi nyingine?
Ncha ya chuma iliyopashwa moto hupokea joto la ziada. Kalori Ni nishati ambayo huhama kiasili kutoka kwa vitu vyenye halijoto ya juu hadi vitu vyenye halijoto ya chini. Nishati iliyoongezwa husababisha atomi/molekuli zinazounda chuma kutetemeka zaidi kutoka katika nafasi yao ya usawa. Zinapotetemeka zaidi, atomi/molekuli hugongana na atomi/molekuli zilizo karibu, na kusababisha atomi/molekuli kutetemeka zaidi na kupata nishati kubwa zaidi. Mchakato huu unaendelea hadi joto lifike kwenye ncha ya chuma kinachoshikiliwa.

2. Je, inawezekana kwa uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji kutokea kati ya atomi/molekuli za kimiminika?
Majadiliano
Fikiria mfano ufuatao. Wakati baa ya chuma inapopashwa joto, joto husogea kutoka atomi/molekuli moja ya chuma hadi nyingine, kwa hivyo inaweza kusemwa kwamba uhamishaji wa joto kwa upitishaji hutokea kati ya atomi/molekuli za kitu kigumu. Uhamishaji wa joto kwa upitishaji hautokei kati ya atomi/molekuli za kioevu kwa sababu uhamishaji wa joto hutokea kati ya atomi/molekuli za kioevu, na vivyo hivyo kati ya atomi/molekuli za gesi, uhamishaji wa joto hutokea kwa msongamano.

3. Upitishaji wa joto matofali ni 0,84 J/msCo na upitishaji joto wa pamba ni 0,040 J/msC^oNi kondakta gani bora wa joto, matofali au sufu?
Majadiliano
Vitu vyenye upitishaji joto wa juu ni kondakta nzuri za joto (kondakta nzuri za joto), ilhali vitu vyenye upitishaji joto wa chini ni kondakta mbaya za joto (kondakta mbaya za joto).
Kulingana na swali, upitishaji joto wa matofali ni mkubwa kuliko upitishaji joto wa pamba kwa hivyo matofali ni kondakta bora wa joto kuliko pamba.

4. Upau wa chuma imara wa silinda una urefu wa mita 1 na eneo la sehemu mtambuka la mita za mraba 0,2. Upitishaji joto wa chuma ni 40 J/msC^oIkiwa tofauti ya halijoto kati ya ncha mbili za chuma ni 10^oC, amua kiwango cha uhamishaji wa joto kwa upitishaji kwenye fimbo ya chuma!
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Urefu wa chuma (l) = mita 1
Eneo la sehemu mtambuka ya chuma (A) = 0,2 m²
Upitishaji wa joto wa chuma (k) = 40 J/msC^o
Tofauti ya halijoto kati ya ncha mbili za chuma (ΔT) = 10^oC
Aliuliza: Kiwango cha uhamishaji wa joto kwa upitishaji (Q/t)
Jibu:
Fomula ya kiwango cha uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = 80/1
Q/t = Jouli 80/sekunde

5. Metali A na B zina urefu sawa na eneo la sehemu mtambuka. Mgawo wa upitishaji wa metali A ni mara 1/6 ya mgawo wa upitishaji wa metali B. Metali zote mbili hupashwa joto upande mmoja na zote hupata mabadiliko sawa ya halijoto. Kwa hivyo, uwiano wa viwango vya uhamishaji wa joto wa metali A na metali B ni...
A. 6: 1
B. 1: 6
C. 1: 5
D. 2: 1
M. 4: 1
Majadiliano:

Dkujua :
k_A = 1/6 k_B = 1 / 6
k_B = 6 / 6 = 1
Aliuliza :
Ulinganisho wa kiwango cha uhamishaji wa joto kupitia chuma A na chuma B?
Jawab :
Fomula ya kiwango cha uhamishaji wa joto kwa upitishaji :
Maelezo: Q/t = kiwango cha uhamisho wa joto, k = upitishaji joto, A = eneo la sehemu mtambuka, T₁ = halijoto ya juu, T₂ = joto la chini, l = urefu wa kitu.

Urefu na eneo la sehemu mtambuka la metali hizo mbili ni sawa kwa hivyo l na A huondolewa kwenye mlinganyo. Mabadiliko ya halijoto ya metali zote mbili ni sawa ili (T)₁ - T₂) huondolewa kwenye mlinganyo.
k_A :k_B
1/6: 6/6
1: 6
Jibu sahihi ni B.

6. Viungo viwili vya P na Q vyenye ukubwa sawa lakini aina tofauti vimeunganishwa kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini. Ikiwa mgawo wa upitishaji joto wa P ni mara tatu ya mgawo wa upitishaji joto wa Q, basi halijoto kwenye mpaka kati ya P na Q ni...
A. 60 ^oC
B. 50 ^oC
C. 40 ^oC
D 20 ^oC
10 ^oC

Majadiliano:
Inajulikana :
T_P = 0 ^oC
T_Q = 80 ^oC
k_P = 3k_Q = 3
k_Q = 1
Aliuliza :
Halijoto katika ndege ya mpaka P na Q?
Jibu:

Ukubwa wa vitu viwili ni sawa kwa hivyo A na l huondolewa kwenye mlinganyo.
Jibu sahihi ni D.

7. Kiasi cha joto kinachopita kwa sekunde kupitia nyenzo ya chuma:

(1) sawia kinyume na tofauti ya halijoto kati ya ncha mbili

(2) ni sawia kinyume na eneo la sehemu mtambuka la kitu

(3) kulingana na aina ya nyenzo za chuma

(4) ni kinyume chake na urefu wa chuma

Kauli sahihi ya kuongeza kiwango cha uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji ni…

Majadiliano

Fomula ya uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji:

Kiasi cha joto kinachopita kwa sekunde (Q/t)

Sawa moja kwa moja na tofauti ya halijoto kati ya ncha mbili (T₁ - T₂).

Sawa moja kwa moja na eneo la sehemu ya msalaba ya kitu (A).

Sawa moja kwa moja na aina ya nyenzo za chuma (k = upitishaji joto)

Sawa kinyume na urefu wa chuma (l).

Kauli sahihi ni 3 na 4.

8. Vyuma P, Q, na R vyote vina ukubwa sawa. Upitishaji wa metali P, Q, na R ni 4kJ, 2kJ, na kJ, mtawalia. Vinahusiana na halijoto kwenye ncha zilizo wazi kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ufuatao.

Halijoto kwenye makutano ya chuma P na Q (T)_x) ni…

Majadiliano

Inajulikana:

Upitishaji wa chuma P = 4k

Upitishaji wa chuma Q = 2k

Upitishaji wa chuma R = k

Joto la chini kwenye ncha ya chuma P (T)_P= 20^oC

Joto la juu kwenye ncha ya chuma R (T)_R= 160^oC

Aliuliza: Halijoto kwenye makutano ya chuma P na Q (T)_x)

Jibu:

Fomula ya uhamishaji wa joto kwa njia ya upitishaji:

Taarifa:

Q/t = kiwango cha uhamisho wa joto, k = upitishaji joto, A = eneo la sehemu mtambuka, T₁ = halijoto ya awali, T₂ = halijoto ya mwisho, l = urefu wa fimbo.

Urefu (l) na eneo la sehemu mtambuka (A) ni sawa kwa hivyo huondolewa kwenye mlinganyo.

Tumia mlinganyo huu kuhesabu halijoto.

Fikiria vijiti vya chuma P na Q.

Fikiria vijiti vya chuma Q na R.

Kupata T_x, kuondoa T_y: