Toplotno prevajanje: toplotni tok skozi palico

1 · Predvidi

Bakrena palica povezuje vroče in hladno telo. Če uporabiš debelejšo palico (večji prečni prerez), ali toplota teče skozi njo hitreje ali počasneje?

• Debelejša palica prevaja toploto hitreje — večji prerez pomeni širšo pot za toplotni tok.
• Debelejša palica prevaja toploto počasneje.
• Debelina palice ne vpliva na hitrosto prevajanja.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev conduction-bar in pritisni Ponastavi. Bakrena palica (k = 401 W/(m·K), dolžina 0,1 m) povezuje telo 450 K s telesom 300 K.
2. Omogoči odčitek hitrosti toplotnega toka na prevodniku.
3. Nastavi prečni prerez palice za vsak poskus in zabeleži hitrosto toplotnega toka.

3 · Zberi podatke

Nariši hitrosto toplotnega toka Q̇ (os y) proti prečnemu prerezu A (os x) za svoje tri poskuse. Ali je črta ravna skozi izhodišče?

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj Q̇ = kAΔT/L s k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0,1 m. Primerjaj s tabelo.
2. Z Fourierjevim zakonom razloži, zakaj podvojitev prečnega prereza palice podvoji hitrosto toplotnega toka pri fiksni temperaturni razliki in dolžini.

5 · Razširi

1. Material z nizko toplotno prevodnostjo (kot steklo, k ≈ 0,8 W/(m·K)) prevaja toploto precej počasneje kot baker (k = 401 W/(m·K)) pri istem prerezu in dolžini. Razloži, zakaj toplotna izolacija hiš uporablja materiale z nizkim k.
2. Ta poskus spreminja prerez, a formula ima tudi dolžino L v imenovalcu. Bi podvojitev dolžine palice podvojila ali prepolovila hitrosto toplotnega toka? Razloži, zakaj daljša pot bolj upira toplotnemu toku.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov