Vedenie tepla: tok tepla tyčou

1 · Predikuj

Medená tyč spája teplé a studené teleso. Ak použiješ hrubšiu tyč (väčší prierez), prúdi ňou teplo rýchlejšie alebo pomalšie?

• Hrubšia tyč vedie teplo rýchlejšie — väčšia plocha znamená širšiu cestu pre tok tepla.
• Hrubšia tyč vedie teplo pomalšie.
• Hrúbka tyče neovplyvňuje rýchlosť vedenia.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu vodivá tyč a stlač Resetovať. Medená tyč (k = 401 W/(m·K), dĺžka 0.1 m) spája teleso 450 K s telesom 300 K.
2. Zapni odčítanie rýchlosti toku tepla na vodiči.
3. Nastav prierez tyče pre každý pokus a zaznamenaj rýchlosť toku tepla.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj rýchlosť toku tepla Q̇ (os y) verzus prierez A (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná cez začiatok?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj Q̇ = kAΔT/L s k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. Porovnaj s tabuľkou.
2. Vysvetli pomocou Fourierovho zákona, prečo zdvojnásobenie prierezu tyče zdvojnásobuje rýchlosť toku tepla pri pevnom teplotnom rozdiele a dĺžke.

5 · Rozšír

1. Materiál s nízkou tepelnou vodivosťou (ako sklo, k ≈ 0.8 W/(m·K)) vedie teplo oveľa pomalšie než meď (k = 401 W/(m·K)) pri tej istej ploche a dĺžke. Vysvetli, prečo domáca izolácia používa materiály s nízkym k.
2. Tento experiment mení plochu, ale vzorec má aj dĺžku L v menovateli. Zdvojnásobilo ale prepolovilo by zdvojnásobenie dĺžky tyče rýchlosť toku tepla? Vysvetli, prečo dlhšia cesta kladie toku tepla väčší odpor.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky