Vedení tepla: tok tepla tyčí

1 · Predikuj

Měděná tyč spojuje teplé a studené těleso. Když použiješ tlustší tyč (větší průřez), teče telem teplo rychleji, nebo pomaleji?

• Tlustší tyč vede teplo rychleji — větší plocha znamená širší cestu pro tok tepla.
• Tlustší tyč vede teplo pomaleji.
• Tloušťka tyče rychlost vedení neovlivňuje.

2 · Sestavení

1. 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.
2. Zapni odečet rychlosti toku tepla na vodiči.
3. Nastav průřez tyče pro každý pokus a zapiš rychlost toku tepla.

3 · Sbírej data

Vynes rychlost toku tepla Q̇ (osa y) proti průřezu A (osa x) pro své tři pokusy. Prochází čára počátkem?

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti Q̇ = kAΔT/L s k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Porovnej s tabulkou.
2. Vysvětli pomocí Fourierova zákona, proč zdvojnásobení průřezu tyče zdvojnásobí rychlost toku tepla při pevném teplotním rozdílu a délce.

5 · Rozšiř

1. 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.
2. 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.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky