Termodinamika
Hővezető rúd
A hő a rúdon át áramlik: Q/t = kAΔT/L.
Hővezető rúd — interaktív Termodinamika szimuláció. A hő a rúdon át áramlik: Q/t = kAΔT/L. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Hővezetés
A hő a rúdon át áramlik: Q/t = kAΔT/L.
A Fourier-féle hővezetési törvény gyorsabban viszi a hőt, ha a hőmérsékleti gradiens nagyobb, a keresztmetszet nagyobb, vagy az anyag hővezetési tényezője k magasabb. A rúd geometriáját úgy választották, hogy a stabil hőáram könnyen leolvasható legyen a végponti hőmérsékletekből.
- Q/t = kAΔT/L
- Fourier-törvény
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egy rézrúd köt össze egy forró és egy hideg testet. Ha vastagabb rudat használsz (nagyobb keresztmetszet), gyorsabban vagy lassabban áramlik át rajta a hő?
Mérlegelendő jóslatok
- A vastagabb rúd gyorsabban vezeti a hőt — a nagyobb felület tágabb utat ad a hőáramlásnak.
- A vastagabb rúd lassabban vezeti a hőt.
- A rúd vastagsága nem befolyásolja a vezetés ütemét.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Keresztmetszeti felület A (m²)
Amit mérsz:
- Hőáram Q̇ (W)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a conduction-bar előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Egy rézrúd (k = 401 W/(m·K), hossz 0.1 m) köt össze egy 450 K-es testet egy 300 K-es testtel.
- Engedélyezd a hőáramlási sebesség kijelzőt a vezetőn.
- Állítsd be a rúd keresztmetszetét minden mérésnél, és rögzítsd a hőáramlási sebességet.
Vezéregyenlet
Fourier vezetési törvénye — Q/t = k·A·ΔT / L
A hő egy anyagon át olyan sebességgel áramlik, amelyet a vezetőképesség, a keresztmetszet, a hőmérséklet-különbség és a hossz határoz meg: Q̇ = kAΔT/L. A nagyobb felület vagy hőmérséklet-különbség gyorsítja a vezetést; a hosszabb út lassítja.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a Q̇ = kAΔT/L-t k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
- Magyarázd meg a Fourier-törvény segítségével, miért duplázza a hőáramlás sebességét a rúd keresztmetszetének megduplázása rögzített hőmérséklet-különbségnél és hossznál.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Egy alacsony hővezetésű anyag (mint az üveg, k ≈ 0.8 W/(m·K)) sokkal lassabban vezeti a hőt, mint a réz (k = 401 W/(m·K)) ugyanazon felületnél és hossznál. Magyarázd meg, miért használnak a házak szigetelése alacsony k-jú anyagokat.
- Ez a kísérlet a felületet változtatja, de a képlet nevezőjében L hossz is szerepel. A rúd hosszának megduplázása duplázná vagy felezné a hőáramlási sebességet? Magyarázd meg, miért állít ellene nagyobb ellenállású út a hőáramlásnak.
- 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
- Üdv a Vezetési rúdnál
- Válaszd ki a vezetőt
- Nyomd meg az Indítást
- Hő a rúdon át
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.