ఉష్ణగతిక శాస్త్రం
వాహక కడ్డీ
కడ్డీ గుండా ఉష్ణం Q/t = kAΔT/L తో ప్రవహిస్తుంది.
వాహక కడ్డీ — ఇంటరాక్టివ్ ఉష్ణగతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. కడ్డీ గుండా ఉష్ణం Q/t = kAΔT/L తో ప్రవహిస్తుంది. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
ఉష్ణ వాహకత
కడ్డీ గుండా ఉష్ణం Q/t = kAΔT/L తో ప్రవహిస్తుంది.
ఫోరియర్ వాహకత నియమం — ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత ఎక్కువగా, అడ్డుకోత పెద్దదిగా లేదా పదార్థ ఉష్ణ వాహకత k ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఉష్ణం వేగంగా ప్రయాణిస్తుంది. కడ్డీ రేఖాగణితం, స్థిర-స్థితి ఉష్ణ ప్రవాహాన్ని కొసల ఉష్ణోగ్రతల నుండి సులభంగా చదవగలిగేలా ఎంపిక చేయబడింది.
- Q/t = kAΔT/L
- ఫోరియర్ నియమం
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
రాగి కడ్డీ వేడి వస్తువు, చల్లని వస్తువును కలుపుతుంది. మందంగా ఉన్న కడ్డీ (ఎక్కువ అడ్డుకోత విస్తీర్ణం) వాడితే, ఉష్ణం దాని గుండా వేగంగా ప్రవహిస్తుందా నెమ్మదిగా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- మందమైన కడ్డీ ఉష్ణాన్ని వేగంగా వాహకం చేస్తుంది — ఎక్కువ విస్తీర్ణం అంటే ఉష్ణ ప్రవాహానికి విశాలమైన మార్గం.
- మందమైన కడ్డీ ఉష్ణాన్ని నెమ్మదిగా వాహకం చేస్తుంది.
- కడ్డీ మందం వాహక రేటును ప్రభావితం చేయదు.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- అడ్డ కోత విస్తీర్ణం A (m²)
మీరు కొలిచేవి:
- ఉష్ణ-ప్రవాహ రేటు Q̇ (W)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- conduction-bar ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. రాగి కడ్డీ (k = 401 W/(m·K), పొడవు 0.1 m) 450 K వస్తువును 300 K వస్తువుతో కలుపుతుంది.
- వాహకంపై ఉష్ణ-ప్రవాహ-రేటు రీడింగ్ను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి కడ్డీ అడ్డుకోత విస్తీర్ణాన్ని సెట్ చేసి, ఉష్ణ-ప్రవాహ రేటును నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
ఫూరియే వాహకత నియమం — Q/t = k·A·ΔT / L
పదార్థం గుండా ఉష్ణం దాని వాహకత, అడ్డుకోత విస్తీర్ణం, ఉష్ణోగ్రత భేదం, పొడవుతో నిర్ణయించబడిన రేటుతో ప్రవహిస్తుంది: Q̇ = kAΔT/L. పెద్ద విస్తీర్ణం లేదా ఉష్ణోగ్రత భేదం వాహకతను వేగవంతం చేస్తుంది; పొడవైన మార్గం నెమ్మదిస్తుంది.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m ఉపయోగించి Q̇ = kAΔT/L లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి.
- ఫూరియే నియమం ఉపయోగించి, స్థిర ఉష్ణోగ్రత భేదం, పొడవు వద్ద కడ్డీ అడ్డుకోత విస్తీర్ణాన్ని రెట్టింపు చేయడం ఉష్ణ ప్రవాహ రేటును రెట్టింపు చేస్తుందో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- తక్కువ ఉష్ణ వాహకత గల పదార్థం (గాజు లాగా, k ≈ 0.8 W/(m·K)) అదే విస్తీర్ణం, పొడవుకు రాగి (k = 401 W/(m·K)) కంటే చాలా నెమ్మదిగా ఉష్ణాన్ని వాహకం చేస్తుంది. ఇంటి ఇన్సులేషన్ తక్కువ-k పదార్థాలను ఎందుకు వాడుతుందో వివరించండి.
- ఈ ప్రయోగం విస్తీర్ణాన్ని మారుస్తుంది, కానీ సూత్రంలో భాగహారంలో పొడవు L కూడా ఉంది. కడ్డీ పొడవును రెట్టింపు చేస్తే ఉష్ణ-ప్రవాహ రేటు రెట్టింపవుతుందా సగమవుతుందా? పొడవైన మార్గం ఉష్ణ ప్రవాహాన్ని ఎక్కువగా ఎందుకు నిరోధిస్తుందో వివరించండి.
- 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
- Conduction Bar కు స్వాగతం
- వాహకం ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- కడ్డీ గుండా ఉష్ణం
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.