Šiluminis laidumas: šilumos srautas per strypą

1 · Spėk

Varinis strypas jungia karštą ir šaltą kūną. Jei naudosi storesnį strypą (didesnį skerspjūvio plotą), ar šiluma teks per jį greičiau ar lėčiau?

• Storesnis strypas laida šilumą greičiau — didesnis plotas reiškia platesnį kelią šilumos srautui.
• Storesnis strypas laida šilumą lėčiau.
• Strypo storis neveikia laidumo spartos.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Šiluminis laidumas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Varinis strypas (k = 401 W/(m·K), ilgis 0.1 m) jungia 450 K kūną su 300 K kūnu.
2. Įjunk šilumos srauto spartos rodmuo ant laidininko.
3. Nustatyk strypo skerspjūvio plotą kiekvienam bandymui ir užsirašyk šilumos srauto spartą.

3 · Rink duomenis

Braišyk šilumos srauto spartą Q̇ (y ašis) prieš skerspjūvio plotą A (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesė pro pradžią?

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok Q̇ = kAΔT/L naudodamas k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Palygink su lentele.
2. Paaiškink, naudodamas Furjė dėsnį, kodėl strypo skerspjūvio ploto padvigubinimas padvigubina šilumos srauto spartą esant fiksuotam temperatūrų skirtumui ir ilgiui.

5 · Išplėsk

1. Medžiaga su žemu šiluminiu laidumu (kaip stiklas, k ≈ 0.8 W/(m·K)) laida šilumą kur kas lėčiau nei varis (k = 401 W/(m·K)) tam pačiam plotui ir ilgiui. Paaiškink, kodėl namų izoliacija naudoja žemo k medžiagas.
2. Šis eksperimentas keičia plotą, bet formulės vardiklyje yra ir ilgis L. Ar strypo ilgio padvigubinimas padvigubintų ar perpus sumažintų šilumos srauto spartą? Paaiškink, kodėl ilgesnis kelias labiau priešinasi šilumos srautui.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai