Toplinska vodljivost: kako se to događa, primjeri, vježbe

toplinska vodljivost ili je jednostavno provođenje postupak prijenosa topline koji se događa unutar krutina zbog a razlikautemperatura. U vožnji, Termalna energija se prenosi između atoma i molekule na jedan solidan bez prijenosa materije, sve dok se stanje toplinska ravnoteža.

Ova se pojava javlja u svim tvarima, bez obzira na njihove psihičko stanje, bez obzira na višečestoukrutine. To se događa jer su u čvrstom stanju fiksni položaj atoma koji su smješteni u kristalnu rešetku, pogoduje razmjeni energije između atoma zbog učestalosti sudara između njih čestice.

Izgledtakođer:Sve što trebate znati o termologiji

Kako nastaje toplinska vodljivost?

Proces vožnjatoplinska karakterizira interakcija između atoma iz mnogo različitihtemperaturama. Kad zagrijemo tijelo, njegovi atomi počinju oscilirati s većom amplitudom. Oni uzburkaniji atomi prenijeti dio svog kinetička energija na susjedne atome sudarima i vibracijama, na taj način oni usporavaju, dok ništa manjeuzrujanpobijeditibrzina. Kroz ovaj mehanizam, toplina se postupno prenosi iz područja s višim temperaturama u područja s nižim temperaturama, sve dok cijeli sustav ne bude na istoj temperaturi.

NAS plinovina primjer, prijenos topline provođenjem događa se isključivo sudarima između atoma. NAS nemetalne čvrste tvari, toplinsko provođenje odvija se vibracijama duž kristalne rešetke materijala. NAS metalne krutine - najbolji vodiči topline - provođenje se događa širenjem vibracija u kristalnoj rešetki i kaotičnim kretanjem slobodnih elektrona.

U čvrstim tijelima, provođenje topline dolazi do sudara između susjednih atoma.

Izolatori i toplinski vodiči

Različita stanja materije prenose toplinu kroz različite mehanizme. Materijali tzv kondukteri, na primjer, jesu li oni sposobni prenijeti toplinu velikim olakšati - slučaj je s većinom metali. Materijali izolatori, zauzvrat, oni su oni koji ometaju prolazak topline, poput polistiren, a guma, The drvo itd.

Razlike između vodljivosti, konvekcije i zračenja

Vožnja, konvekcija i radijacija su tri različita oblika razmnožavanja toplina. Zajednička je točka između ova tri procesa da mora postojati razlikautemperatura između različitih tijela ili u različitim točkama istog tijela.

THE vožnja, kao što je rečeno, događa se izravnim kontaktom između molekula, koje se prilikom sudara prenose kinetička energija na susjedne molekule. U ovoj vrsti prijenosa topline nema prijenosa materije. Konvekcija se, pak, javlja isključivo u tekućinama i, kao i u vožnja, javlja se samo u materijalnim sredstvima. Razlika između provođenja i konvekcije je u tome što ih u konvekciji ima prijevozutjestenina konvektivnim strujama. THE radijacija i prijenosutoplina po Elektromagnetski valoviStoga se ovaj postupak prijenosa topline može odvijati u vakuumu.

Na slici je moguće promatrati provođenje, konvekciju i zračenje.

Toplinski tok ili Fourierov zakon

Zove se količina topline koja se svake sekunde prenosi između dviju točaka unutar tijela tećiutoplina. Ovaj se koncept odnosi na to kako se brzo toplina prenosi unutar tijela. Neki materijali imaju veliku sposobnost za prijenos topline, stoga kažemo da su dobri vodiči topline, jer su je sposobni brže odvesti.

O tećiutoplina, koja je definirana kao funkcija konstante k, mjeri se u vatima (W), prema Međunarodni sustav jedinica, ali se može mjeriti i u kalorijapodrugi. Ovaj protok energije je proporcionalan à razlikautemperatura između dviju točaka tijela i odgovara količini energije koja u obliku topline teče na svaki kvadratni metar površine tijekom vremenskog razdoblja od jedne sekunde.

THE formula koristi se za izračunavanje toplinske vodljivosti, također poznat kao formula toplinskog toka ili ZakonuFurije je kako slijedi:

Φ - toplinski tok (kal / s ili W)

P - toplina (vapno ili J)

t - vremenski interval (i)

A - površina (m² ili cm²)

T₂ i T₁ - temperatura točaka 1 i 2 (K ili ºC)

k - koeficijent toplinske vodljivosti (J / s.m. K ili kal / s.cm.ºC)

O koeficijent toplinske vodljivosti (k) određuje je li tijelo dobar vodič topline ili ne. Ovaj se koeficijent odnosi na velik broj svojstava materije, poput temperatura,državafizičar,čistoća,gustoća itd. Također, formula pokazuje da je količina topline P teče kroz područje THE, tijekom određenog vremenskog razdoblja t, proporcionalan je temperaturnoj razlici (T₂ - T₁) između dva lica ovog područja i također obrnutoproporcionalan na debljinu i, koja ih razdvaja. Obratite pažnju na sljedeći dijagram koji prikazuje toplinsku vodljivost u krutom mediju, prema prikazanim varijablama:

Vježbe toplinske vodljivosti

Pitanje 1) Tijekom sunčanog dana, velika količina topline - oko 180 kal - prolazi kroz prozore vozila parkiranog na otvorenom tijekom 15 minuta. Utvrdite protok topline kroz prozore ovog vozila u ovoj situaciji.

a) 10.000 kal / s

b) 2000 kal / s

c) 50 kal / s

d) 300 kal / s

e) 500 kal / s

Predložak: Slovo B

Rješenje:

Da biste riješili vježbu, jednostavno izračunajte količinu topline koja svake sekunde prolazi kroz prozore vozila. Gledati:

Prema izračunu, svake sekunde kroz prozore vozila prođe oko 2000 kalorija, pa je ispravna alternativa slovo B.

Pitanje 2) Provjerite alternativu gdje se samo provodi toplina:

a) Vruća voda koja se miješa s hladnom vodom.

b) Papir izgaran sunčevom svjetlošću, koncentriran povećalom.

c) Željezo gori košulju.

d) Vodena para koja kuha povrće.

Predložak: Slovo C

Rješenje:

Među navedenim postupcima, prvi je konvekcijski prijenos topline; tada imamo zračenje, u slovu B; vožnja, slovom C; napokon, u posljednjoj alternativi, opet konvekcija. Stoga je ispravna alternativa slovo C.

Napisao M.e Rafael Helerbrock
Učitelj fizike

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conducao-termica.htm