வெப்பவியக்கவியல்
கடத்தல் கம்பு
கம்பி வழியாக வெப்பம் Q/t = kAΔT/L-இல் ஓடுகிறது.
கடத்தல் கம்பு — ஊடாடும் வெப்பவியக்கவியல் உருவகம். கம்பி வழியாக வெப்பம் Q/t = kAΔT/L-இல் ஓடுகிறது. நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.
வெப்பக் கடத்தல்
கம்பி வழியாக வெப்பம் Q/t = kAΔT/L-இல் ஓடுகிறது.
ஃபூரியே கடத்தல் விதி, வெப்பநிலை சாய்வு பெரியதாக, குறுக்குவெட்டு பெரியதாக, அல்லது மூலப்பொருளின் வெப்ப கடத்துத்திறன் k அதிகமாக இருக்கும்போது, வெப்பத்தை வேகமாக அனுப்புகிறது. நிலையான-நிலை வெப்ப ஓட்டம் முனை வெப்பநிலைகளிலிருந்து எளிதாகப் படிக்கக்கூடியவாறு கம்பி வடிவியல் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டுள்ளது.
- Q/t = kAΔT/L
- ஃபூரியே விதி
ஆய்வுச் சுருக்கம்
ஆய்வகத்தைத் திறப்பதற்கு முன் கேள்வியைத் திட்டமிடுங்கள்
சுருக்கம் முன்வரைவு செய்யப்பட்ட பக்கத்தை பிரதிபலிக்கிறது: இயக்கும் கேள்வி, போட்டி கணிப்புகள், மாறி பாத்திரங்கள், நிர்வகிக்கும் விதிகள், அமைப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் நீட்டிப்பு தூண்டல்கள் காணும்படி இருக்கும், இந்த வரிசையிலேயே.
இயக்கும் கேள்வி
ஒரு செம்புக் கம்பு, சூடான பொருளையும் குளிர்ந்த பொருளையும் இணைக்கிறது. தடிமனான கம்பை (அதிக குறுக்குவெட்டு பரப்பு) பயன்படுத்தினால், வெப்பம் அதன் வழியாக வேகமாகவா மெதுவாகவா செல்லும்?
நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்
- தடிமனான கம்பு வெப்பத்தை வேகமாக கடத்துகிறது — அதிக பரப்பு என்பது வெப்ப ஓட்டத்திற்கு அகலமான பாதை.
- தடிமனான கம்பு வெப்பத்தை மெதுவாக கடத்துகிறது.
- கம்பின் தடிமன் கடத்தல் வீதத்தை பாதிக்காது.
மாறிகளின் பாத்திரங்கள்
நீங்கள் அமைப்பவை:
- குறுக்குவெட்டு பரப்பு A (m²)
நீங்கள் அளப்பவை:
- வெப்ப-ஓட்ட வீதம் Q̇ (W)
விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது
- கடத்தல்-கம்பு முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். ஒரு செம்புக் கம்பு (k = 401 W/(m·K), நீளம் 0.1 m), 450 K பொருளையும் 300 K பொருளையும் இணைக்கிறது.
- கடத்தியில் உள்ள வெப்ப-ஓட்ட-வீத வாசிப்பை இயக்குங்கள்.
- ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் கம்பின் குறுக்குவெட்டு பரப்பை அமைத்து வெப்ப-ஓட்ட வீதத்தைப் பதிவு செய்யுங்கள்.
ஆளும் சமன்பாடு
ஃபூரியேவின் கடத்தல் விதி — Q/t = k·A·ΔT / L
ஒரு பொருள் வழியாக வெப்பம், அதன் கடத்துத்திறன், குறுக்குவெட்டு பரப்பு, வெப்பநிலை வேறுபாடு மற்றும் நீளத்தால் நிர்ணயிக்கப்பட்ட வீதத்தில் ஓடுகிறது: Q̇ = kAΔT/L. பெரிய பரப்பு அல்லது வெப்பநிலை வேறுபாடு கடத்தலை வேகப்படுத்துகிறது; நீண்ட பாதை அதை மெதுவாக்குகிறது.
அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது
- ஒரு முயற்சிக்கு, k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m பயன்படுத்தி Q̇ = kAΔT/L கணக்கிடுங்கள். அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
- ஃபூரியே விதியைப் பயன்படுத்தி, நிலையான வெப்பநிலை வேறுபாடு மற்றும் நீளத்தில், கம்பின் குறுக்குவெட்டு பரப்பை இரட்டிப்பாக்குவது வெப்ப ஓட்ட வீதத்தை ஏன் இரட்டிப்பாக்குகிறது என்று விளக்குங்கள்.
ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது
- குறைந்த வெப்பக் கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருள் (கண்ணாடி போன்றது, k ≈ 0.8 W/(m·K)), அதே பரப்பு மற்றும் நீளத்திற்கு செம்பை (k = 401 W/(m·K)) விட மிக மெதுவாக வெப்பத்தை கடத்துகிறது. வீட்டு வெப்பக் காப்பு குறைந்த-k பொருட்களை ஏன் பயன்படுத்துகிறது என்று விளக்குங்கள்.
- இந்த சோதனை பரப்பை மாற்றுகிறது, ஆனால் சூத்திரத்தின் பகுதியில் நீளம் L-உம் உள்ளது. கம்பின் நீளத்தை இரட்டிப்பாக்கினால் வெப்ப-ஓட்ட வீதம் இரட்டிப்பாகுமா பாதியாகுமா? நீண்ட பாதை வெப்ப ஓட்டத்தை ஏன் அதிகமாக எதிர்க்கிறது என்று விளக்குங்கள்.
- 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
- கடத்தல் கம்புக்கு வருக
- கடத்தியைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
- இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
- கம்பி வழியாக வெப்பம்
- பண்புகள் பேனலைத் திறங்கள்
- செய்துவிட்டீர்கள்!
காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.