ఉష్ణ వాహకత: కడ్డీ గుండా ఉష్ణ ప్రవాహం

1 · ఊహించండి

రాగి కడ్డీ వేడి వస్తువు, చల్లని వస్తువును కలుపుతుంది. మందంగా ఉన్న కడ్డీ (ఎక్కువ అడ్డుకోత విస్తీర్ణం) వాడితే, ఉష్ణం దాని గుండా వేగంగా ప్రవహిస్తుందా నెమ్మదిగా?

• 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.

2 · అమరిక

1. conduction-bar ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. రాగి కడ్డీ (k = 401 W/(m·K), పొడవు 0.1 m) 450 K వస్తువును 300 K వస్తువుతో కలుపుతుంది.
2. వాహకంపై ఉష్ణ-ప్రవాహ-రేటు రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి కడ్డీ అడ్డుకోత విస్తీర్ణాన్ని సెట్ చేసి, ఉష్ణ-ప్రవాహ రేటును నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం అడ్డుకోత విస్తీర్ణం A (x-అక్షం) పై ఉష్ణ-ప్రవాహ రేటు Q̇ (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖ మూలబిందువు గుండా సరళంగా ఉందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m ఉపయోగించి Q̇ = kAΔT/L లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి.
2. ఫూరియే నియమం ఉపయోగించి, స్థిర ఉష్ణోగ్రత భేదం, పొడవు వద్ద కడ్డీ అడ్డుకోత విస్తీర్ణాన్ని రెట్టింపు చేయడం ఉష్ణ ప్రవాహ రేటును రెట్టింపు చేస్తుందో వివరించండి.

5 · విస్తరించండి

1. 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.
2. 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.

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు