Termodinamika
Batang konduksi
Kalor mengalir melalui batang pada Q/t = kAΔT/L.
Batang konduksi — simulasi Termodinamika interaktif. Kalor mengalir melalui batang pada Q/t = kAΔT/L. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Konduksi panas
Panas mengalir melalui batang dengan laju Q/t = kAΔT/L.
Hukum konduksi Fourier membuat panas mengalir lebih cepat ketika gradien suhu lebih besar, luas penampang lebih besar, atau material memiliki konduktivitas termal k yang lebih tinggi. Geometri batang dipilih agar arus panas keadaan tunak mudah dibaca dari suhu di kedua ujungnya.
- Q/t = kAΔT/L
- Hukum Fourier
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Sebuah batang tembaga menghubungkan benda panas dan benda dingin. Jika Anda menggunakan batang yang lebih tebal (luas penampangnya lebih besar), apakah panas mengalir melaluinya lebih cepat atau lebih lambat?
Prediksi untuk ditimbang
- Batang yang lebih tebal menghantarkan panas lebih cepat — lebih banyak area berarti jalur aliran panas lebih luas.
- Batang yang lebih tebal menghantarkan panas lebih lambat.
- Ketebalan batang tidak mempengaruhi laju konduksi.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Luas penampang A (m²)
Apa yang Anda ukur:
- Laju aliran panas Q̇ (W)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset conduction-bar dan tekan Reset. Batangan tembaga (k = 401 W/(m·K), panjang 0.1 m) menghubungkan badan 450 K ke badan 300 K.
- Aktifkan pembacaan laju aliran panas pada konduktor.
- Tetapkan luas penampang batang untuk setiap percobaan dan catat laju aliran panas.
Persamaan yang mengatur
Hukum Konduksi Fourier — Q/t = k·A·ΔT / L
Panas mengalir melalui suatu bahan dengan laju yang ditentukan oleh konduktivitas, luas penampang, perbedaan suhu, dan panjang: Q̇ = kAΔT/L. Perbedaan area atau suhu yang lebih besar mempercepat konduksi; jalur yang lebih panjang memperlambatnya.
Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak
- Untuk satu percobaan, hitung Q̇ = kAΔT/L menggunakan k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Bandingkan dengan tabel.
- Jelaskan, dengan menggunakan hukum Fourier, mengapa menggandakan luas penampang batang akan menggandakan laju aliran panas pada perbedaan suhu dan panjang tetap.
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Bahan dengan konduktivitas termal rendah (seperti kaca, k ≈ 0.8 W/(m·K)) menghantarkan panas jauh lebih lambat dibandingkan tembaga (k = 401 W/(m·K)) untuk luas dan panjang yang sama. Jelaskan mengapa insulasi rumah menggunakan bahan k-rendah.
- Percobaan ini luasnya bervariasi, tetapi rumusnya juga memiliki panjang L pada penyebutnya. Apakah menggandakan panjang batang akan menggandakan atau mengurangi separuh laju aliran panas? Jelaskan mengapa jalur yang lebih panjang lebih tahan terhadap aliran panas.
- 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
- Selamat datang di batang konduksi
- Pilih saluran
- Tekan Putar
- Panas melalui batang
- Buka inspektur
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.