Ścianka płaska

Co oznacza duży gradient temperatury w ściance formy odlewniczej?

• Ciepło przepływa wolniej przez ściankę

• Temperatura w całej formie jest taka sama

• Temperatura szybko zmienia się na małej odległości

• Materiał formy przestaje przewodzić ciepło

Answer explanation

Gradient temperatury jest to różnica temperatur podzielona przez odległość. Im większy gradient, tym szybciej ciepło płynie.

• Metalowa łyżka w gorącej herbacie → jeden koniec szybko się nagrzewa = duży gradient

• Termos z herbatą → zmiana temperatury w ściance jest wolna = mały gradient

Który materiał najlepiej przewodzi ciepło?

• Drewno

• Styropian

• Wełna mineralna

• Miedź

Answer explanation

Współczynnik przewodzenia ciepła λ określa, zdolność materiału do przekazywania ciepła.

Duże λ = ciepło łatwo przechodzi (np. metal).

Małe λ = materiał izoluje (np. styropian).

Kiedy strumień ciepła przez ścianę będzie największy?

• Gdy ściana jest cienka i różnica temperatur duża

• Gdy grubość ściany rośnie

• Gdy temperatura po obu stronach jest równa

• Gdy materiał dobrze izoluje

Answer explanation

Gęstość strumienia ciepła (q) to ilość ciepła, jaka przechodzi przez 1 m² powierzchni w czasie i zależy od λ, ΔT i grubości.

Więcej ciepła „ucieka” z jednego miejsca do drugiego – szybciej zachodzi wymiana.

Co najlepiej opisuje Prawo Fouriera?

• Ciepło płynie z miejsca cieplejszego do zimniejszego

• Ciepło płynie w kierunku wyższej temperatury

• Ciepło zawsze płynie w górę

• Ciepło zależy tylko od masy materiału

Answer explanation

Prawo Fouriera opisuje, jak ciepło przepływa przez materiał w wyniku przewodzenia.

Ciepło zawsze płynie z miejsca cieplejszego do chłodniejszego – a szybkość tego przepływu zależy od:

• - materiału (czy dobrze przewodzi – np. metal),

• - różnicy temperatur,

• - grubości materiału.

Który z poniższych wzorów opisuje prawo Fouriera dla przewodzenia ciepła przez ściankę płaską?

Który z poniższych czynników zmniejszy gęstość strumienia ciepła q przez ściankę płaską, zakładając stałą różnicę temperatur i ten sam materiał?

• Zmniejszenie grubości ścianki

• Zwiększenie różnicy temperatur

• Zwiększenie współczynnika przewodzenia ciepła

• Zwiększenie grubości ścianki

Answer explanation

większa grubość = mniejszy gradient → mniejsza q

Co oznacza wysoki współczynnik wymiany ciepła α pomiędzy powierzchnią a otaczającym ją płynem?

• Ciepło przepływa wolniej między powierzchnią a płynem

• Powierzchnia bardzo dobrze izoluje

• Ciepło jest szybko przekazywane między powierzchnią a płynem

• Temperatura powierzchni nie ma wpływu na wymianę ciepła

Answer explanation

Współczynnik wymiany ciepła α określa, jak szybko ciepło przepływa między ciałem stałym a otaczającym go płynem (np. powietrzem, wodą, olejem).

Wysoki α oznacza, że wymiana ciepła (np. przez konwekcję) jest intensywna.

Który wzór poprawnie opisuje opór cieplny warstwy materiału o grubości x i współczynniku przewodzenia ciepła λ?

Answer explanation

Opór cieplny R mówi, jak trudno ciepłu przejść przez warstwę materiału.

Im grubszy materiał (większe x) i słabiej przewodzący (mniejsze λ), tym większy opór.