Лист 3  Задачи по физике. 8 кл.

ЗАДАЧИ НА ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Опыт 1

Сталь уступает меди (и ее сплавам) по теплопроводности:

Посмотрите этот опыт с латунным и стальным стержнями (ссылка) (2 мин).

Распространение тепла по металлическим стержням связано с понятием теплового потока.

 Тепловым потоком (Ф) называется величина, равная отношению количества теплоты, переносимого через данную поверхность (Q_пер), ко времени (τ), в течение которого происходил перенос тепла:

[Ф] = [Q_пер] / [t] ;  Ф = Дж/с = Вт.

Физический смысл - количество теплоты переносимой через данную поверхность в единицу времени.

Выбор «данной поверхности» определяется условиями конкретной задачи.

Возьмем бесконечную пластину толщиной d и мысленно выделим в ней площадку площадью S .

Величина теплового потока через выделенную площадку равна:

где:

- коэффициент теплопроводности данного материала;

S - площадь;

d - толщина;

(t_гор - t_хол)  - разность температур, град Цельсия.

Коэффициент теплопроводности материала численно равен тепловому потоку через каждый квадратный метр бесконечной плоской пластины из данного материала толщиной 1 м при разности температур на краях пластины 1^оС.

ЗАДАЧИ

Задача 1. ("Утечка тепла сквозь стену") - разобрана в классе.

Стена дома сделана из железобетона и имеет толщину d = 0,50 м. Площадь стены S = 10 м².
Определить тепловой поток из помещения наружу, если температура воздуха в помещении tгор = 20 ^оС, а на улице tхол = 0 ^оС. Какую массу газа нужно сжечь на газовой горелке с КПД, равным 50%, чтобы компенсировать потери тепла за сутки?

Задача 2.

Через стену площадью S = 5,0 м² и толщиной d = 0,50 м тепловой поток равен Ф = 308 Вт, а разность температур по обе стороны стены равна Δt = 20  ^оС. Найти коэффициент теплопроводности материала стены.

Задача 3. (по желанию)

В дьюаровском сосуде хранится жидкий азот при температуре t₁ = – 195 ^оС в количестве 2 л.

За сутки испарилась половина этого количества.

Определить удельную теплоту испарения азота, если известно, что 40 г льда в том же дьюаре растает в течение 22 ч 30 мин.

Скорость подвода тепла внутрь дьюара может считаться пропорциональной разности температур внутри и снаружи дьюара.

Температура окружающего воздуха t = 20 ^оС. Плотность жидкого азота при –195 ^оС равна 800 кг/м³.