Termodynamika
Vodivá tyč
Teplo protéká tyčí podle Q/t = kAΔT/L.
Vodivá tyč — interaktivní simulace Termodynamika. Teplo protéká tyčí podle Q/t = kAΔT/L. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Vedení tepla
Teplo protéká tyčí podle Q/t = kAΔT/L.
Fourierův zákon vedení posílá teplo rychleji, když je teplotní gradient větší, průřez větší nebo materiál má vyšší tepelnou vodivost k. Geometrie tyče je zvolena tak, aby stacionární tepelný proud byl snadno čitelný z koncových teplot.
- Q/t = kAΔT/L
- Fourierův zákon
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Měděná tyč spojuje teplé a studené těleso. Když použiješ tlustší tyč (větší průřez), teče telem teplo rychleji, nebo pomaleji?
Predikce k zvážení
- Tlustší tyč vede teplo rychleji — větší plocha znamená širší cestu pro tok tepla.
- Tlustší tyč vede teplo pomaleji.
- Tloušťka tyče rychlost vedení neovlivňuje.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Plocha průřezu A (m²)
Co měříš:
- Tepelný tok Q̇ (W)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu conduction-bar a stiskni Resetovat. Měděná tyč (k = 401 W/(m·K), délka 0.1 m) spojuje těleso 450 K s tělesem 300 K.
- Zapni odečet rychlosti toku tepla na vodiči.
- Nastav průřez tyče pro každý pokus a zapiš rychlost toku tepla.
Řídící rovnice
Fourierův zákon vedení — Q/t = k·A·ΔT / L
Teplo teče materiálem rychlostí danou jeho vodivostí, průřezem, teplotním rozdílem a délkou: Q̇ = kAΔT/L. Větší plocha nebo teplotní rozdíl vedení zrychluje; delší cesta ho zpomaluje.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti Q̇ = kAΔT/L s k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli pomocí Fourierova zákona, proč zdvojnásobení průřezu tyče zdvojnásobí rychlost toku tepla při pevném teplotním rozdílu a délce.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Materiál s nízkou tepelnou vodivostí (jako sklo, k ≈ 0.8 W/(m·K)) vede teplo mnohem pomaleji než měď (k = 401 W/(m·K)) při stejné ploše a délce. Vysvětli, proč domácí izolace používá materiály s nízkým k.
- Tento experiment mění plochu, ale vzorec má ve jmenovateli i délku L. Zdvojnásobilo by délka tyče rychlost toku tepla zdvojnásobila, nebo způli? Vysvětli, proč delší cesta klade toku tepla větší odpor.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.1 Thermal energy transfers
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Middle School Physical Science — Controlling heat transfer
- Middle School Physical Science — Energy transfer between materials
- Vítej ve Vodivé tyči
- Vyber vodič tepla
- Stiskni Spustit
- Teplo tyčí
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →