Wärmeleitung und Verständnis der Faktoren, die es beeinflussen

Leitung überträgt die Wärme durch das Material direkt durch Kontakt. Dank der Physik, wissen wir, daß die Leitung durch die Temperaturdifferenz beeinflusst wird, der Bereich der Wärmeleitung, die Entfernung der Wärme zurücklegen muss, und die Zeit, die vergeht.

Werfen Sie einen Blick auf die Metalltopf in der Figur und ihrer Metall Griff- der Topf für 15 Minuten wurde sieden. Würden Sie es zum Abheben Feuer durch den Griff ohne Ofenhandschuh greifen? Wahrscheinlich nicht. Der Griff ist aufgrund der Wärmeleitung durch den Metallgriff heiß.

Auf molekularer Ebene sind die Moleküle in der Nähe der Wärmequelle erwärmt und beginnen schneller zu schwingen. Sie abprallen in der Nähe Moleküle und bewirken, dass sie schneller zu vibrieren. Das erhöht Prellen ist, was eine Substanz erhitzt.

Sie müssen verschiedene Eigenschaften von Objekten zu berücksichtigen, wenn Sie die Leitung zu untersuchen möchten, die stattfindet. Wenn Sie eine Bar aus Stahl haben, zum Beispiel, müssen Sie der Bar des Querschnittsfläche und die Länge betrachten, zusammen mit der Temperatur an verschiedenen Teilen der Bar.

Werfen Sie einen Blick auf die zweite Figur, in dem ein Stahlstab an einem Ende erhitzt wird und die Wärme durch Leitung zu der anderen Seite bewegt. Können Sie die thermische Energie übertragen herausfinden? Kein Problem.

Hier sind die Faktoren, die die Geschwindigkeit der Leitung beeinflussen:

• Temperaturdifferenz. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Enden des Balkens, desto größer ist die Rate der Wärmeenergieübertragung wird so mehr Wärme übertragen wird. Die Hitze, Q, ist zur Temperaturdifferenz proportional:

  

• Querschnittsfläche. Eine Bar doppelt so breit führt die doppelte Menge an Wärme. Im Allgemeinen ist die Wärmemenge, durchgeführt wird, Q, ist zu der Querschnittsfläche proportional, EIN, so was:

  

• Länge (Abstand Wärme muss reisen). Je länger der Balken, desto weniger Wärme, die sie den ganzen Weg durch zu machen. Daher ist die Wärmeleitung auf die Länge der Stange umgekehrt proportional, l:

  

• Zeit. Die Wärmemenge übertragen werden, Q, hängt von der Menge an Zeit, die vergeht, t - zweimal die Zeit, die zweimal Wärme. Hier ist, wie Sie diese Idee mathematisch auszudrücken:

  

Nun können Sie die Variablen zusammen, mit k als Proportionalitätskonstante, die noch ist bestimmt werden.

Hier ist die Gleichung für die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung durch ein Material:

Diese Gleichung stellt die Menge an Wärme durch Wärmeleitung in einer gegebenen Menge an Zeit übertragen werden, t, unten eine Länge l, wobei der Querschnittsfläche EIN. Hier, k ist das Material des Wärmeleitfähigkeit, in Joule pro Sekunde-Meter-Grad Celsius gemessen, oder