Hvor meget varme vil passere gennem S= 1m^2 overflade på 1 time

Lad os overveje problemet med varmeoverførsel gennem overfladen af ​​is. Lad S = 1 m² være overfladearealet af isen og h = 25 cm være isens tykkelse.

Lufttemperaturen over isoverfladen er t1 = 20°C, og vandtemperaturen ved isoverfladen er t2 = 0°C. Det er nødvendigt at bestemme mængden af ​​varme, der passerer gennem isens overflade om 1 time.

For at løse problemet bruger vi formlen til beregning af varmeoverførsel gennem et fladt lag:

Q = k * S * (t1 - t2) / h

hvor Q er mængden af ​​varme, der vil passere gennem laget på 1 time, k er materialets varmeledningskoefficient, S er overfladearealet, t1 og t2 er temperaturerne på henholdsvis den ene og den anden side af laget , h er lagets tykkelse.

For is er varmeledningskoefficienten k = 2,22 W/(m K).

Ved at erstatte kendte værdier får vi:

Q = 2,22 * 1 * (20 - 0) / 0,25 = 355,2 W.

Som følge heraf vil 355,2 W varme passere gennem isoverfladen på 1 time.

For at besvare det andet spørgsmål skal du overveje intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem luft og is i fravær af varmeoverførsel ved konvektion og stråling.

Intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem luft bestemmes af formlen:

Qв = α * S * (t1 - t2)

hvor α er varmeoverførselskoefficienten, afhængig af lufthastigheden, S er overfladearealet, t1 og t2 er temperaturerne på henholdsvis den ene og den anden side af overfladen.

For luft i hvile α ≈ 10 W/(m²·K).

Ved at erstatte kendte værdier får vi:

Qв = 10 * 1 * (20 - 0) = 200 W.

Intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem is er således cirka 1,8 gange højere (355,2 W / 200 W) sammenlignet med varmeoverførsel gennem luft i fravær af varmeoverførsel ved konvektion og stråling.

Hvor meget varme vil passere gennem S= 1m^2 overflade på 1 time?

Vores digitale produkt er en praktisk lommeregner til at beregne mængden af ​​varme, der vil passere på 1 time gennem en isoverflade med en tykkelse på 25 cm og et areal på 1 m² ved givne luft- og vandtemperaturer. Dette værktøj vil være nyttigt for personer, der er forbundet med isfaciliteter og -strukturer, såsom kølerum, skøjtebaner og isarenaer.

Med vores lommeregner kan du hurtigt beregne mængden af ​​varme, der passerer gennem isens overflade på 1 time ved hjælp af formlen til beregning af varmeoverførsel gennem et fladt lag. Også i vores lommeregner kan du finde ud af, hvor mange gange intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem is er højere end gennem luft, i fravær af varmeoverførsel ved konvektion og stråling.

Vores lommeregner er nem at bruge og kan bruges af både eksperter og amatører. Indtast blot luft- og vandtemperaturerne samt isoverfladen og klik på knappen "Beregn". Resultaterne vil blive vist på skærmen inden for få sekunder.

Opgaven er at bestemme mængden af ​​varme, der vil passere gennem isens overflade på 1 time under givne forhold. Det er også nødvendigt at bestemme, hvor mange gange intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem is er højere end gennem luft, i fravær af varmeoverførsel ved konvektion og stråling.

Fra problemforholdene ved man, at isoverfladearealet er S = 1 m², istykkelsen er h = 25 cm, lufttemperaturen over isoverfladen er t1 = 20°C, og vandtemperaturen nær isoverfladen er t2 = 0°C. Termisk konduktivitetskoefficient for is k = 2,22 W/(m K).

For at løse problemet bruger vi formlen til beregning af varmeoverførsel gennem et fladt lag: Q = k * S * (t1 - t2) / h

hvor Q er mængden af ​​varme, der vil passere gennem laget på 1 time, k er materialets varmeledningskoefficient, S er overfladearealet, t1 og t2 er temperaturerne på henholdsvis den ene og den anden side af laget , h er lagets tykkelse.

Ved at erstatte kendte værdier får vi: Q = 2,22 * 1 * (20 - 0) / 0,25 = 355,2 W

Som følge heraf vil 355,2 W varme passere gennem isoverfladen på 1 time.

For at bestemme, hvor mange gange intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem is er højere end gennem luft, i fravær af varmeoverførsel ved konvektion og stråling, bruger vi formlen til at beregne intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem luft: Qв = α * S * (t1 - t2)

hvor α er varmeoverførselskoefficienten, afhængig af lufthastigheden, S er overfladearealet, t1 og t2 er temperaturerne på henholdsvis den ene og den anden side af overfladen.

For luft i hvile α ≈ 10 W/(m²·K).

Ved at erstatte kendte værdier får vi: Qv = 10 * 1 * (20 - 0) = 200 W

Intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem is er således cirka 1,8 gange højere (355,2 W / 200 W) sammenlignet med varmeoverførsel gennem luft i fravær af varmeoverførsel ved konvektion og stråling.

Mængden af ​​varme, der vil passere på 1 time gennem isoverfladen S=1m² med tykkelse h=25cm, hvis lufttemperaturen er t1=20°C, og vandtemperaturen ved isoverfladen er t2=0°C , er lig med 355,2 W, og intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem is er cirka 1,8 gange højere sammenlignet med varmeoverførsel gennem luft i fravær af varmeoverførsel ved konvektion og stråling.

***

For at løse dette problem er det nødvendigt at bruge Fouriers lov om termisk ledningsevne.

Fra problemforholdene ved man, at temperaturen på den ene side af isoverfladen er 20°C (lufttemperatur), og på den anden side er den 0°C (vandtemperatur ved isoverfladen). Det er også kendt, at tykkelsen af ​​isen er 25 cm (det vil sige h = 0,25 m).

Intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem is kan beregnes ved hjælp af formlen:

Q = k * S * ΔT/d,

hvor Q er mængden af ​​varme, der passerer gennem overfladen pr. tidsenhed (i dette tilfælde 1 time), k er varmeledningskoefficienten for is, S er overfladearealet (i dette tilfælde S = 1 m^2), ΔT er temperaturforskellen mellem isfladerne (20°C - 0°C = 20°C), d - istykkelse (0,25 m).

Værdien af ​​isens varmeledningskoefficient kan findes i tabeller over stoffers fysiske egenskaber. For is ved en temperatur på 0°C er varmeledningskoefficienten k ≈ 2,2 W/(m K).

Ved at erstatte kendte værdier i formlen får vi:

Q = 2,2 W/(m K) * 1 m^2 * 20°C / 0,25 m * 3600 s = 63360 W = 63,36 kW.

Svar: 63,36 kW varme vil passere gennem en isoverflade 25 cm tyk på 1 time.

For at besvare den anden del af spørgsmålet er det nødvendigt at beregne intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem luften. For at gøre dette kan du bruge en lignende formel:

Q = k * S * ΔT/d,

hvor k er luftens varmeledningskoefficient, som er størrelsesordener lavere end isens, S og d er de samme som før, ΔT er temperaturforskellen mellem overfladerne (20°C - 0°C = 20°C ).

Den termiske konduktivitetskoefficient for luft ved stuetemperatur (20°C) er k ≈ 0,026 W/(m·K).

Ved at erstatte de kendte værdier i formlen får vi:

Q = 0,026 W/(m K) * 1 m^2 * 20°C / 0,25 m * 3600 s = 936,96 W = 0,94 kW.

Intensiteten af ​​varmeoverførsel gennem is er således cirka 67 gange højere end gennem luft (63,36 kW / 0,94 kW ≈ 67).

***

1. Meget tilfreds med mit køb af et digitalt produkt! Alt var nemt og hurtigt, og kvaliteten af ​​produktet var simpelthen fremragende.
2. Jeg blev glædeligt overrasket over, hvor hurtigt jeg modtog min digitale vare. Det var nemt at indlæse og fungerede godt!
3. Et fremragende udvalg af produkter og en praktisk grænseflade til køb af digitale varer. Det er ikke første gang, jeg har brugt denne service, og jeg er aldrig blevet skuffet.
4. Jeg er ikke særlig teknisk kyndig, men jeg blev glædeligt overrasket over, hvor nemt dette digitale produkt var at downloade og bruge. Det sparede mig for en masse tid og penge!
5. Elskede, at jeg kunne få adgang til mine digitale produkter når som helst og hvor som helst. Dette er meget praktisk for mig, da jeg konstant er på farten.
6. Jeg købte et digitalt produkt, og det oversteg mine forventninger! Det var nemt at indlæse og fungerede upåklageligt. Jeg anbefaler stærkt dette produkt.
7. Jeg modtog mit digitale produkt med det samme efter køb! Det var så hurtigt og bekvemt. Jeg er meget tilfreds med mit køb.
8. Jeg købte det digitale produkt, og det var endnu bedre, end jeg havde forventet! Det var nemt at bruge og sparede mig for en masse tid. Tak for et godt produkt!
9. Jeg har købt flere digitale produkter fra denne side, og de har alle været fantastiske! Jeg anbefaler stærkt denne service til alle, der leder efter digitale kvalitetsprodukter.
10. Jeg var meget imponeret over kvaliteten af ​​det digitale produkt, jeg købte. Det var nemt at indlæse og fungerede meget godt. Jeg vil helt sikkert købe mere!

Ejendommeligheder:

Det digitale produkt oversteg alle mine forventninger - det var nemt at bruge og meget praktisk!

Denne digitale genstand har hjulpet mig med at spare en masse tid og kræfter – jeg kan ikke forestille mig mit liv uden det længere!

Jeg er meget tilfreds med dette digitale produkt - det var pålideligt og præcist i sit arbejde.

Jeg har haft stor gavn af dette digitale produkt – det har hjulpet mig med at forenkle mit arbejde og øge min produktivitet i høj grad.

Dette digitale produkt er nemt at bruge og hjalp mig hurtigt med at opnå de resultater, jeg ønskede.

Jeg blev glædeligt overrasket over, hvor hurtigt dette digitale produkt får arbejdet gjort.

Dette digitale produkt var det perfekte valg for mig - det gav mig alle de funktioner, jeg ledte efter.

Jeg anbefaler dette digitale produkt til alle, der leder efter en pålidelig løsning til deres opgaver.

Jeg var imponeret over, hvordan dette digitale produkt hjalp mig med at forbedre mine resultater og øge mit overskud.

Dette digitale produkt var meget nemt at bruge og hjalp mig med at reducere tiden brugt på opgaver.