Termodinamică
Bară de conducție
Căldura curge prin bară cu Q/t = kAΔT/L.
Bară de conducție — simulație interactivă de Termodinamică. Căldura curge prin bară cu Q/t = kAΔT/L. Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.
Conducție termică
Căldura curge prin bară cu Q/t = kAΔT/L.
Legea conducției lui Fourier trimite căldura mai repede când gradientul de temperatură e mai mare, secțiunea e mai mare sau materialul are conductivitate termică k mai mare. Geometria barei este aleasă astfel încât curentul termic de regim permanent să fie ușor de citit din temperaturile capetelor.
- Q/t = kAΔT/L
- Legea lui Fourier
Rezumat de investigație
Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul
Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.
Întrebare-ghid
O bară de cupru leagă un corp cald și unul rece. Dacă folosești o bară mai groasă (secțiune transversală mai mare), căldura curge prin ea mai repede sau mai încet?
Predicții de cântărit
- O bară mai groasă conduce căldura mai repede — mai multă arie înseamnă o cale mai lată pentru fluxul de căldură.
- O bară mai groasă conduce căldura mai încet.
- Grosimea barei nu afectează rata de conducție.
Rolurile variabilelor
Ce stabilești tu:
- Aria secțiunii transversale A (m²)
Ce măsori:
- Rata fluxului termic Q̇ (W)
Cum decurge investigația
- Deschide presetarea conduction-bar și apasă Resetează. O bară de cupru (k = 401 W/(m·K), lungime 0.1 m) leagă un corp de 450 K de unul de 300 K.
- Activează citirea ratei fluxului termic pe conductor.
- Setează aria secțiunii barei pentru fiecare încercare și înregistrează rata fluxului termic.
Ecuația guvernantă
Legea conducției lui Fourier — Q/t = k·A·ΔT / L
Căldura curge printr-un material cu o rată stabilită de conductivitatea lui, aria secțiunii, diferența de temperatură și lungime: Q̇ = kAΔT/L. Arie sau diferență de temperatură mai mare accelerează conductia; o cale mai lungă o încetinește.
Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve
- Pentru o încercare, calculează Q̇ = kAΔT/L folosind k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Compară cu tabelul.
- Explică, folosind legea lui Fourier, de ce dublarea ariei secțiunii barei dublează rata fluxului de căldură la diferență de temperatură și lungime fixe.
Unde mai apare asta dincolo de laborator
- Un material cu conductivitate termică mică (ca sticla, k ≈ 0.8 W/(m·K)) conduce căldura mult mai încet decât cuprul (k = 401 W/(m·K)) pentru aceeași arie și lungime. Explică de ce izolația caselor folosește materiale cu k mic.
- Acest experiment variază aria, dar formula are și lungimea L la numitor. Dublarea lungimii barei ar dubla sau ar injumătăți rata fluxului termic? Explică de ce o cale mai lungă rezistă mai mult fluxului de căldură.
- 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
- Bine ai venit la Bara de conducție
- Selectează conductorul
- Apasă Pornește
- Căldura prin bară
- Deschide panoul Proprietăți
- Ai reușit!
Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.
Deschide laboratorul interactiv →