Πόση θερμότητα θα περάσει από S= 1m^2 επιφάνεια σε 1 ώρα

Ας εξετάσουμε το πρόβλημα της μεταφοράς θερμότητας μέσω της επιφάνειας του πάγου. Έστω S = 1 m² η επιφάνεια του πάγου και h = 25 cm το πάχος του πάγου.

Η θερμοκρασία του αέρα πάνω από την επιφάνεια του πάγου είναι t1 = 20°C και η θερμοκρασία του νερού στην επιφάνεια του πάγου είναι t2 = 0°C. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η ποσότητα της θερμότητας που θα περάσει από την επιφάνεια του πάγου σε 1 ώρα.

Για να λύσουμε το πρόβλημα, χρησιμοποιούμε τον τύπο για τον υπολογισμό της μεταφοράς θερμότητας μέσω ενός επίπεδου στρώματος:

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

όπου Q είναι η ποσότητα θερμότητας που θα περάσει από το στρώμα σε 1 ώρα, k είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού, S είναι η επιφάνεια, t1 και t2 είναι οι θερμοκρασίες στη μία και στην άλλη πλευρά του στρώματος, αντίστοιχα , h είναι το πάχος του στρώματος.

Για τον πάγο, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας k = 2,22 W/(m K).

Αντικαθιστώντας γνωστές τιμές, παίρνουμε:

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

Κατά συνέπεια, 355,2 W θερμότητας θα περάσουν από την επιφάνεια του πάγου σε 1 ώρα.

Για να απαντήσετε στο δεύτερο ερώτημα, εξετάστε την ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του αέρα και του πάγου απουσία μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία.

Η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του αέρα καθορίζεται από τον τύπο:

Qв = α * S * (t1 - t2)

όπου α είναι ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας, ανάλογα με την ταχύτητα του αέρα, S είναι η επιφάνεια, t1 και t2 είναι οι θερμοκρασίες στη μία και στην άλλη πλευρά της επιφάνειας, αντίστοιχα.

Για αέρα σε ηρεμία α ≈ 10 W/(m²·K).

Αντικαθιστώντας γνωστές τιμές, παίρνουμε:

Qв = 10 * 1 * (20 - 0) = 200 W.

Έτσι, η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του πάγου είναι περίπου 1,8 φορές μεγαλύτερη (355,2 W / 200 W) σε σύγκριση με τη μεταφορά θερμότητας μέσω του αέρα απουσία μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία.

Πόση θερμότητα θα περάσει από S= 1m^2 επιφάνεια σε 1 ώρα;

Το ψηφιακό μας προϊόν είναι μια βολική αριθμομηχανή για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας που θα περάσει σε 1 ώρα από μια επιφάνεια πάγου πάχους 25 cm και επιφάνειας 1 m² σε δεδομένες θερμοκρασίες αέρα και νερού. Αυτό το εργαλείο θα είναι χρήσιμο για άτομα που σχετίζονται με εγκαταστάσεις και κατασκευές πάγου, όπως ψυκτικούς θαλάμους, πίστες πατινάζ και αρένες πάγου.

Με την αριθμομηχανή μας μπορείτε να υπολογίσετε γρήγορα την ποσότητα θερμότητας που θα περάσει από την επιφάνεια του πάγου σε 1 ώρα χρησιμοποιώντας τον τύπο για τον υπολογισμό της μεταφοράς θερμότητας μέσω ενός επίπεδου στρώματος. Επίσης στην αριθμομηχανή μας μπορείτε να μάθετε πόσες φορές η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του πάγου είναι μεγαλύτερη από ότι μέσω του αέρα, ελλείψει μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία.

Η αριθμομηχανή μας είναι εύκολη στη χρήση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο από ειδικούς όσο και από ερασιτέχνες. Απλώς εισάγετε τις θερμοκρασίες αέρα και νερού, καθώς και την επιφάνεια του πάγου και κάντε κλικ στο κουμπί "Υπολογισμός". Τα αποτελέσματα θα εμφανιστούν στην οθόνη μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.

Το καθήκον είναι να προσδιοριστεί η ποσότητα της θερμότητας που θα περάσει από την επιφάνεια του πάγου σε 1 ώρα υπό δεδομένες συνθήκες. Είναι επίσης απαραίτητο να προσδιοριστεί πόσες φορές η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του πάγου είναι μεγαλύτερη από ό,τι μέσω του αέρα, απουσία μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία.

Από τις συνθήκες του προβλήματος είναι γνωστό ότι η επιφάνεια του πάγου είναι S = 1 m², το πάχος του πάγου είναι h = 25 cm, η θερμοκρασία του αέρα πάνω από την επιφάνεια του πάγου είναι t1 = 20°C και η θερμοκρασία του νερού κοντά στην επιφάνεια του πάγου είναι t2 = 0°C. Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας πάγου k = 2,22 W/(m K).

Για να λύσουμε το πρόβλημα, χρησιμοποιούμε τον τύπο για τον υπολογισμό της μεταφοράς θερμότητας μέσω ενός επίπεδου στρώματος: Q = k * S * (t1 - t2) / h

όπου Q είναι η ποσότητα θερμότητας που θα περάσει από το στρώμα σε 1 ώρα, k είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού, S είναι η επιφάνεια, t1 και t2 είναι οι θερμοκρασίες στη μία και στην άλλη πλευρά του στρώματος, αντίστοιχα , h είναι το πάχος του στρώματος.

Αντικαθιστώντας γνωστές τιμές, παίρνουμε: Q = 2,22 * 1 * (20 - 0) / 0,25 = 355,2 W

Κατά συνέπεια, 355,2 W θερμότητας θα περάσουν από την επιφάνεια του πάγου σε 1 ώρα.

Για να προσδιορίσουμε πόσες φορές η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του πάγου είναι μεγαλύτερη από ό,τι μέσω του αέρα, ελλείψει μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία, χρησιμοποιούμε τον τύπο για τον υπολογισμό της έντασης της μεταφοράς θερμότητας μέσω του αέρα: Qв = α * S * (t1 - t2)

όπου α είναι ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας, ανάλογα με την ταχύτητα του αέρα, S είναι η επιφάνεια, t1 και t2 είναι οι θερμοκρασίες στη μία και στην άλλη πλευρά της επιφάνειας, αντίστοιχα.

Για αέρα σε ηρεμία α ≈ 10 W/(m²·K).

Αντικαθιστώντας γνωστές τιμές, παίρνουμε: Qv = 10 * 1 * (20 - 0) = 200 W

Έτσι, η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του πάγου είναι περίπου 1,8 φορές μεγαλύτερη (355,2 W / 200 W) σε σύγκριση με τη μεταφορά θερμότητας μέσω του αέρα απουσία μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία.

Έτσι, η ποσότητα θερμότητας που θα περάσει σε 1 ώρα από την επιφάνεια του πάγου S=1m² με πάχος h=25cm, εάν η θερμοκρασία του αέρα είναι t1=20°C, και η θερμοκρασία του νερού στην επιφάνεια του πάγου είναι t2=0°C. , είναι ίση με 355,2 W και η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω πάγου είναι περίπου 1,8 φορές μεγαλύτερη σε σύγκριση με τη μεταφορά θερμότητας μέσω του αέρα απουσία μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή και ακτινοβολία.

***

Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί ο νόμος της θερμικής αγωγιμότητας του Fourier.

Από τις προβληματικές συνθήκες είναι γνωστό ότι η θερμοκρασία στη μία πλευρά της επιφάνειας του πάγου είναι 20°C (θερμοκρασία αέρα), και στην άλλη πλευρά είναι 0°C (θερμοκρασία νερού στην επιφάνεια του πάγου). Είναι επίσης γνωστό ότι το πάχος του πάγου είναι 25 cm (δηλαδή h = 0,25 m).

Η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του πάγου μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Q = k * S * ΔT / d,

όπου Q είναι η ποσότητα θερμότητας που διέρχεται από την επιφάνεια ανά μονάδα χρόνου (στην περίπτωση αυτή, 1 ώρα), k είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του πάγου, S είναι η επιφάνεια (στην περίπτωση αυτή S = 1 m^2), ΔT είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των επιφανειών πάγου (20°C - 0°C = 20°C), d - πάχος πάγου (0,25 m).

Η τιμή του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας του πάγου μπορεί να βρεθεί σε πίνακες φυσικών ιδιοτήτων των ουσιών. Για πάγο σε θερμοκρασία 0°C, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας k ≈ 2,2 W/(m K).

Έτσι, αντικαθιστώντας γνωστές τιμές στον τύπο, παίρνουμε:

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

Απάντηση: 63,36 kW θερμότητας θα περάσουν από μια επιφάνεια πάγου πάχους 25 cm σε 1 ώρα.

Για να απαντήσετε στο δεύτερο μέρος της ερώτησης, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε την ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του αέρα. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν παρόμοιο τύπο:

Q = k * S * ΔT / d,

όπου k είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του αέρα, ο οποίος είναι τάξεις μεγέθους μικρότερος από αυτόν του πάγου, S και d είναι ίδια με πριν, ΔT είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των επιφανειών (20°C - 0°C = 20°C ).

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του αέρα σε θερμοκρασία δωματίου (20°C) είναι k ≈ 0,026 W/(m·K).

Αντικαθιστώντας τις γνωστές τιμές στον τύπο, παίρνουμε:

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

Έτσι, η ένταση της μεταφοράς θερμότητας μέσω του πάγου είναι περίπου 67 φορές μεγαλύτερη από ό,τι μέσω του αέρα (63,36 kW / 0,94 kW ≈ 67).

***

1. Είμαι πολύ χαρούμενος με την αγορά ενός ψηφιακού προϊόντος! Όλα ήταν εύκολα και γρήγορα και η ποιότητα του προϊόντος ήταν απλά εξαιρετική.
2. Με εξέπληξε ευχάριστα πόσο γρήγορα έλαβα το ψηφιακό μου αντικείμενο. Ήταν εύκολο στη φόρτωση και λειτουργεί τέλεια!
3. Μια εξαιρετική επιλογή προϊόντων και μια βολική διεπαφή για την αγορά ψηφιακών προϊόντων. Δεν είναι η πρώτη φορά που χρησιμοποιώ αυτήν την υπηρεσία και δεν έχω απογοητευτεί ποτέ.
4. Δεν είμαι πολύ γνώστης της τεχνολογίας, αλλά εξεπλάγην ευχάριστα από το πόσο εύκολο ήταν να κατεβάσετε και να χρησιμοποιήσετε αυτό το ψηφιακό προϊόν. Μου γλίτωσε πολύ χρόνο και χρήμα!
5. Μου άρεσε που μπορούσα να έχω πρόσβαση στα ψηφιακά προϊόντα μου οποτεδήποτε, οπουδήποτε. Αυτό είναι πολύ βολικό για μένα καθώς είμαι συνεχώς εν κινήσει.
6. Αγόρασα ένα ψηφιακό προϊόν και ξεπέρασε τις προσδοκίες μου! Ήταν εύκολο στη φόρτωση και λειτουργεί άψογα. Συστήνω ιδιαίτερα αυτό το προϊόν.
7. Έλαβα το ψηφιακό μου προϊόν αμέσως μετά την αγορά! Ήταν τόσο γρήγορο και βολικό. Είμαι πολύ ευχαριστημένος με την αγορά μου.
8. Αγόρασα το ψηφιακό προϊόν και ήταν ακόμα καλύτερο από ό,τι περίμενα! Ήταν εύκολο στη χρήση και μου εξοικονομούσε πολύ χρόνο. Ευχαριστώ για ένα υπέροχο προϊόν!
9. Έχω αγοράσει πολλά ψηφιακά προϊόντα από αυτόν τον ιστότοπο και ήταν όλα υπέροχα! Συνιστώ ανεπιφύλακτα αυτήν την υπηρεσία για όσους αναζητούν ποιοτικά ψηφιακά προϊόντα.
10. Εντυπωσιάστηκα πολύ με την ποιότητα του ψηφιακού προϊόντος που αγόρασα. Ήταν εύκολο στη φόρτωση και λειτουργεί πολύ καλά. Σίγουρα θα αγοράσω περισσότερα!

Ιδιαιτερότητες:

Το ψηφιακό προϊόν ξεπέρασε όλες τις προσδοκίες μου - ήταν εύκολο στη χρήση και πολύ βολικό!

Αυτό το ψηφιακό αντικείμενο με βοήθησε να εξοικονομήσω πολύ χρόνο και προσπάθεια - δεν μπορώ πια να φανταστώ τη ζωή μου χωρίς αυτό!

Είμαι πολύ ευχαριστημένος με αυτό το ψηφιακό προϊόν - ήταν αξιόπιστο και ακριβές στη δουλειά του.

Έχω ωφεληθεί πολύ από αυτό το ψηφιακό προϊόν - με βοήθησε να απλοποιήσω τη δουλειά μου και να αυξήσω σημαντικά την παραγωγικότητά μου.

Αυτό το ψηφιακό προϊόν είναι εύκολο στη χρήση και με βοήθησε γρήγορα να πετύχω τα αποτελέσματα που ήθελα.

Με εξέπληξε ευχάριστα το πόσο γρήγορα αυτό το ψηφιακό προϊόν ολοκληρώνει τη δουλειά.

Αυτό το ψηφιακό προϊόν ήταν η τέλεια επιλογή για μένα - μου έδωσε όλα τα χαρακτηριστικά που έψαχνα.

Συνιστώ αυτό το ψηφιακό προϊόν σε όποιον αναζητά μια αξιόπιστη λύση για τις εργασίες του.

Εντυπωσιάστηκα με το πώς αυτό το ψηφιακό προϊόν με βοήθησε να βελτιώσω τα αποτελέσματά μου και να αυξήσω τα κέρδη μου.

Αυτό το ψηφιακό προϊόν ήταν πολύ εύκολο στη χρήση και με βοήθησε να μειώσω τον χρόνο που αφιέρωσα σε εργασίες.