उष्णता वहन: दंडातून उष्णता-प्रवाह

1 · अनुमान

तांब्याचा दंड गरम व थंड शरीरांना जोडतो. जाड दंड (जास्त छेद-क्षेत्रफळ) वापरल्यास उष्णता जास्त जलद की कमी जलद वाहते?

• जाड दंड उष्णता जास्त जलद वाहवतो — जास्त क्षेत्रफळ म्हणजे उष्णतेला रुंद वाट.
• जाड दंड उष्णता कमी जलद वाहवतो.
• दंडाची जाडी वहन-दरावर परिणाम करत नाही.

2 · मांडणी

1. कंडक्शन-बार प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. तांब्याचा दंड (k = 401 W/(m·K), लांबी 0.1 m) 450 K शरीराला 300 K शरीराशी जोडतो.
2. वाहकावर उष्णता-प्रवाह-दर वाचन सुरू करा.
3. प्रत्येक फेरीसाठी दंडाचे छेद-क्षेत्रफळ निश्चित करा व उष्णता-प्रवाह दर नोंदवा.

3 · डेटा गोळा करा

तुमच्या तीन फेर्यांसाठी उष्णता-प्रवाह दर Q̇ (y-अक्ष) विरुद्ध छेद-क्षेत्रफळ A (x-अक्ष) काढा. रेषा उगमातून सरळ जाते का?

4 · विश्लेषण

1. एका फेरीसाठी k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m सह Q̇ = kAΔT/L काढा. तक्त्याशी तुलना करा.
2. फुरियेचा नियम वापरून, स्थिर तापमान-फरक व लांबीवर दंडाचे छेद-क्षेत्रफळ दुप्पट केल्यावर उष्णता-प्रवाह दर दुप्पट का होतो ते स्पष्ट करा.

5 · विस्तार

1. कमी उष्णता-वाहकता असलेला पदार्थ (काचेसारखा, k ≈ 0.8 W/(m·K)) तांब्यापेक्षा (k = 401 W/(m·K)) त्याच क्षेत्रफळ व लांबीसाठी खूपच मंद उष्णता वाहवतो. घराची इन्सुलेशन कमी-k सामग्री का वापरते ते स्पष्ट करा.
2. हा प्रयोह क्षेत्रफळ बदलतो, पण सूत्रात लांबी L भाजकातही आहे. दंडाची लांबी दुप्पट केल्यावर उष्णता-प्रवाह दर दुप्पट की अर्धा होईल? लांब वाट उष्णतेला जास्त प्रतिकार का करते ते स्पष्ट करा.

या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र

← प्रयोगाकडे परत

138 मोफत मुद्रणयोग्य भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा कार्यपत्रिका