Nhiệt động lực học
Thanh dẫn nhiệt
Nhiệt truyền qua thanh với tốc độ Q/t = kAΔT/L.
Thanh dẫn nhiệt — mô phỏng Nhiệt động lực học tương tác. Nhiệt truyền qua thanh với tốc độ Q/t = kAΔT/L. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.
Dẫn nhiệt
Nhiệt chảy qua thanh với tốc độ Q/t = kAΔT/L.
Định luật dẫn nhiệt Fourier khiến nhiệt chảy nhanh hơn khi gradient nhiệt độ lớn hơn, diện tích mặt cắt lớn hơn, hoặc vật liệu có độ dẫn nhiệt k cao hơn. Hình học của thanh được chọn để dòng nhiệt ổn định dễ đọc từ nhiệt độ ở hai đầu.
- Q/t = kAΔT/L
- Định luật Fourier
Tóm tắt điều tra
Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm
Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.
Câu hỏi lái xe
Một thanh đồng nối vật nóng và vật lạnh. Nếu bạn sử dụng một thanh dày hơn (diện tích cắt ngang nhiều hơn), nhiệt truyền qua nó nhanh hơn hay chậm hơn?
Dự đoán cân nặng
- Thanh dày hơn dẫn nhiệt nhanh hơn - nhiều diện tích hơn có nghĩa là đường truyền nhiệt rộng hơn.
- Thanh dày hơn dẫn nhiệt chậm hơn.
- Độ dày thanh không ảnh hưởng đến tốc độ dẫn.
Vai trò thay đổi
Những gì bạn đặt:
- Diện tích mặt cắt ngang A (m²)
Những gì bạn đo lường:
- Tốc độ dòng nhiệt Q̇ (W)
Cuộc điều tra diễn ra như thế nào
- Mở cài đặt trước conduction-bar và nhấn Reset. Một thanh đồng (k = 401 W/(m·K), dài 0.1 m) kết nối thân 450 K với thân 300 K.
- Cho phép đọc tốc độ dòng nhiệt trên dây dẫn.
- Đặt diện tích mặt cắt ngang của thanh cho mỗi lần thử và ghi lại tốc độ dòng nhiệt.
phương trình điều khiển
Định luật dẫn truyền Fourier — Q/t = k·A·ΔT / L
Nhiệt truyền qua vật liệu với tốc độ được xác định bởi độ dẫn điện, diện tích mặt cắt ngang, chênh lệch nhiệt độ và chiều dài: Q̇ = kAΔT/L. Diện tích lớn hơn hoặc chênh lệch nhiệt độ làm tăng tốc độ dẫn truyền; một con đường dài hơn làm nó chậm lại.
Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì
- Đối với một lần thử, hãy tính Q̇ = kAΔT/L bằng k = 401 W/(m·K), ΔT = 150 K, L = 0.1 m. So sánh với bảng.
- Giải thích, sử dụng định luật Fourier, tại sao khi tăng gấp đôi diện tích mặt cắt của thanh sẽ tăng gấp đôi tốc độ truyền nhiệt ở độ chênh lệch nhiệt độ và chiều dài cố định.
Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm
- Một loại vật liệu có độ dẫn nhiệt thấp (như thủy tinh, k ≈ 0.8 W/(m·K)) dẫn nhiệt chậm hơn nhiều so với đồng (k = 401 W/(m·K)) cho cùng diện tích và chiều dài. Giải thích tại sao cách nhiệt trong nhà sử dụng vật liệu k-thấp.
- Thí nghiệm này có diện tích khác nhau, nhưng công thức cũng có độ dài L ở mẫu số. Việc tăng gấp đôi chiều dài của thanh sẽ tăng gấp đôi hay giảm một nửa tốc độ truyền nhiệt? Giải thích tại sao đường đi dài hơn cản trở dòng nhiệt nhiều hơn.
- 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
- Chào mừng đến thanh dẫn nhiệt
- Chọn thanh dẫn
- Nhấn Phát
- Nhiệt xuyên qua thanh
- Mở Trình kiểm tra
- Hoàn thành!
Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.
Mở phòng thí nghiệm tương tác →