Toplinska provodnost: tok topline kroz šipku

1 · Predviđanje

Bakrena šipka povezuje vruće i hladno tijelo. Ako koristiš deblju šipku (veći poprečni presjek), teče li toplina kroz nju brže ili sporije?

• Deblja šipka provodi toplinu brže — veća površina znači širi put za tok topline.
• Deblja šipka provodi toplinu sporije.
• Debljina šipke ne utječe na brzinu provođenja.

2 · Postava

1. Otvori postav conduction-bar i pritisni Resetiraj. Bakrena šipka (k = 401 W/(m·K), duljina 0.1 m) povezuje tijelo od 450 K s tijelom od 300 K.
2. Omogući očitanje brzine toka topline na vodiču.
3. Postavi poprečni presjek šipke za svaki pokušaj i zabilježi brzinu toka topline.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj brzinu toka topline Q̇ (y-os) naspram poprečnog presjeka A (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac kroz ishodište?

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj Q̇ = kAΔT/L koristeći k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Usporedi s tablicom.
2. Objasni, koristeći Fourierov zakon, zašto udvostručenje poprečnog presjeka šipke udvostručuje brzinu toka topline pri fiksnoj razlici temperature i duljini.

5 · Proširenje

1. Materijal niske toplinske provodnosti (poput stakla, k ≈ 0.8 W/(m·K)) provodi toplinu daleko sporije od bakra (k = 401 W/(m·K)) za istu površinu i duljinu. Objasni zašto kućna izolacija koristi materijale niskog k.
2. Ovaj pokus mijenja površinu, ali formula ima i duljinu L u nazivniku. Bi li udvostručenje duljine šipke udvostručilo ili prepolovilo brzinu toka topline? Objasni zašto duži put više opire toku topline.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis