Termodinamik
Bar konduksi
Haba mengalir melalui bar pada Q/t = kAΔT/L.
Bar konduksi — simulasi Termodinamik interaktif. Haba mengalir melalui bar pada Q/t = kAΔT/L. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Konduksi haba
Haba mengalir melalui bar pada Q/t = kAΔT/L.
Hukum konduksi Fourier menghantar haba lebih pantas apabila kecerunan suhu lebih besar, keratan rentas lebih luas, atau bahan mempunyai kekonduksian haba k lebih tinggi. Geometri bar dipilih supaya arus haba keadaan-malar mudah dibaca daripada suhu hujung.
- Q/t = kAΔT/L
- Hukum Fourier
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Satu bar tembaga menyambungkan satu jasad panas dan satu jasad sejuk. Jika anda menggunakan bar lebih tebal (luas keratan rentas lebih besar), adakah haba mengalir melaluinya lebih pantas atau lebih perlahan?
Ramalan untuk ditimbang
- Bar lebih tebal mengkonduksi haba lebih pantas -- lebih banyak luas bermakna laluan lebih lebar bagi aliran haba.
- Bar lebih tebal mengkonduksi haba lebih perlahan.
- Ketebalan bar tidak menjejaskan kadar konduksi.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Luas keratan rentas A (m²)
Apa yang anda ukur:
- Kadar aliran haba Q̇ (W)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset bar-konduksi dan tekan Set semula. Satu bar tembaga (k = 401 W/(m·K), panjang 0.1 m) menyambungkan satu jasad 450 K kepada satu jasad 300 K.
- Aktifkan bacaan kadar-aliran-haba pada konduktor.
- Tetapkan luas keratan rentas bar bagi setiap percubaan dan rekod kadar aliran haba.
Persamaan pengawal
Hukum Konduksi Fourier — Q/t = k·A·ΔT / L
Haba mengalir melalui bahan pada kadar yang ditetapkan oleh kekonduksiannya, luas keratan rentas, beza suhu, dan panjang: Q̇ = kAΔT/L. Luas atau beza suhu lebih besar mempercepatkan konduksi; laluan lebih panjang memperlahankannya.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira Q̇ = kAΔT/L menggunakan k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Bandingkan dengan jadual.
- Terangkan, menggunakan hukum Fourier, mengapa penggandaan luas keratan rentas bar menggandakan kadar aliran haba pada beza suhu dan panjang tetap.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Bahan dengan kekonduksian haba rendah (seperti kaca, k ≈ 0.8 W/(m·K)) mengkonduksi haba jauh lebih perlahan daripada tembaga (k = 401 W/(m·K)) bagi luas dan panjang yang sama. Terangkan mengapa penebat rumah menggunakan bahan k-rendah.
- Eksperimen ini mengubah luas, tetapi formula juga mempunyai panjang L dalam penyebut. Adakah penggandaan panjang bar menggandakan atau menyekurangkan kadar aliran haba? Terangkan mengapa laluan lebih panjang melawan aliran haba lebih banyak.
- 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 ke Bar Konduksi
- Pilih konduktor itu
- Tekan Main
- Haba melalui bar
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.