Soojusjuhtimine: soojusevool läbi vard

1 · Ennusta

Vaskvarras ühendab kuuma keha ja külma keha. Kui sa kasutad paksemat varrast (suurem ristlõike pindala), kas soojus voolab sellest läbi kiiremini või aeglasemalt?

• Paksem varras juhib soojust kiiremini — suurem pindala tähendab soojusvoolule laiemat teed.
• Paksem varras juhib soojust aeglasemalt.
• Vard paksus ei mõjuta juhtimise kiirust.

2 · Seadista

1. Ava soojusjuhtimise eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Vaskvarras (k = 401 W/(m·K), pikkus 0,1 m) ühendab 450 K keha 300 K kehaga.
2. Lülita sisse juhtival soojusevoolu kiiruse näit.
3. Sea iga katse jaoks vard ristlõike pindala ja kirjuta üles soojusevoolu kiirus.

3 · Kogu andmeid

Joonista soojusevoolu kiirus Q̇ (y-telg) ristlõike pindala A (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge läbi origo?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses Q̇ = kAΔT/L, kasutades k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Võrdle tabeliga.
2. Selgita Fourier' seaduse abil, miks vard ristlõike pindala kahekordistamine kahekordistab soojusevoolu kiiruse fikseeritud temperatuurierinevuse ja pikkuse juures.

5 · Laienda

1. Madala soojusjuhtivusega materjal (nagu klaas, k ≈ 0,8 W/(m·K)) juhib soojust palju aeglasemalt kui vask (k = 401 W/(m·K)) sama pindala ja pikkuse juures. Selgita, miks majade soojusisolatsioon kasutab madala k-ga materjale.
2. See eksperiment muudab pindala, aga valemis on ka pikkus L nimetajas. Kas vard pikkuse kahekordistamine kahekordistaks või poolendaks soojusevoolu kiiruse? Selgita, miks pikem tee seab soojusevoolule suurema takistuse.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte