Berapa banyak kalor yang akan melewati permukaan S= 1m^2 dalam waktu 1 jam

Mari kita perhatikan masalah perpindahan panas melalui permukaan es. Misalkan S = 1 m² adalah luas permukaan es, dan h = 25 cm adalah ketebalan es.

Suhu udara di atas permukaan es adalah t1 = 20°C, dan suhu air di permukaan es adalah t2 = 0°C. Penting untuk menentukan jumlah kalor yang akan melewati permukaan es dalam 1 jam.

Untuk menyelesaikan soal tersebut, kami menggunakan rumus menghitung perpindahan panas melalui lapisan datar:

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

di mana Q adalah jumlah panas yang akan melewati lapisan dalam 1 jam, k adalah koefisien konduktivitas termal bahan, S adalah luas permukaan, t1 dan t2 adalah suhu masing-masing pada satu sisi dan sisi lain lapisan. , h adalah ketebalan lapisan.

Untuk es, koefisien konduktivitas termal k = 2,22 W/(m K).

Mengganti nilai yang diketahui, kita mendapatkan:

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

Akibatnya, panas sebesar 355,2 W akan melewati permukaan es dalam waktu 1 jam.

Untuk menjawab pertanyaan kedua, perhatikan intensitas perpindahan panas melalui udara dan es tanpa adanya perpindahan panas secara konveksi dan radiasi.

Intensitas perpindahan panas melalui udara ditentukan dengan rumus:

Qв = α * S * (t1 - t2)

di mana α adalah koefisien perpindahan panas, bergantung pada kecepatan udara, S adalah luas permukaan, t1 dan t2 masing-masing adalah suhu pada satu sisi dan sisi permukaan lainnya.

Untuk udara diam α ≈ 10 W/(m²·K).

Mengganti nilai yang diketahui, kita mendapatkan:

Qв = 10*1*(20 - 0) = 200W.

Dengan demikian, intensitas perpindahan panas melalui es kira-kira 1,8 kali lebih tinggi (355,2 W/200 W) dibandingkan perpindahan panas melalui udara tanpa adanya perpindahan panas secara konveksi dan radiasi.

Berapa banyak kalor yang akan melewati permukaan S= 1m^2 dalam 1 jam?

Produk digital kami adalah kalkulator praktis untuk menghitung jumlah panas yang akan melewati permukaan es dengan ketebalan 25 cm dan luas 1 m² dalam 1 jam pada suhu udara dan air tertentu. Alat ini akan berguna bagi orang-orang yang berhubungan dengan fasilitas dan struktur es seperti ruang penyimpanan dingin, arena skating, dan arena es.

Dengan kalkulator kami, Anda dapat dengan cepat menghitung jumlah panas yang akan melewati permukaan es dalam 1 jam menggunakan rumus menghitung perpindahan panas melalui lapisan datar. Juga di kalkulator kami, Anda dapat mengetahui berapa kali intensitas perpindahan panas melalui es lebih tinggi daripada melalui udara, tanpa adanya perpindahan panas secara konveksi dan radiasi.

Kalkulator kami mudah digunakan dan dapat digunakan oleh para ahli dan amatir. Cukup masukkan suhu udara dan air, serta luas permukaan es, dan klik tombol "Hitung". Hasilnya akan ditampilkan di layar dalam beberapa detik.

Tugasnya adalah menentukan jumlah kalor yang akan melewati permukaan es dalam 1 jam pada kondisi tertentu. Perlu juga ditentukan berapa kali intensitas perpindahan panas melalui es lebih tinggi dibandingkan melalui udara, tanpa adanya perpindahan panas secara konveksi dan radiasi.

Dari kondisi permasalahan diketahui luas permukaan es S = 1 m², ketebalan es h = 25 cm, suhu udara di atas permukaan es t1 = 20°C, dan suhu air di dekat permukaan es adalah t2 = 0°C. Koefisien konduktivitas termal es k = 2,22 W/(m K).

Untuk menyelesaikan soal tersebut, kami menggunakan rumus menghitung perpindahan panas melalui lapisan datar: Q = k * S * (t1 - t2) / jam

di mana Q adalah jumlah panas yang akan melewati lapisan dalam 1 jam, k adalah koefisien konduktivitas termal bahan, S adalah luas permukaan, t1 dan t2 adalah suhu masing-masing pada satu sisi dan sisi lain lapisan. , h adalah ketebalan lapisan.

Mengganti nilai yang diketahui, kita mendapatkan: Q = 2,22 * 1 * (20 - 0) / 0,25 = 355,2 W

Akibatnya, panas sebesar 355,2 W akan melewati permukaan es dalam waktu 1 jam.

Untuk menentukan berapa kali intensitas perpindahan panas melalui es lebih tinggi dibandingkan melalui udara, jika tidak ada perpindahan panas secara konveksi dan radiasi, kita menggunakan rumus untuk menghitung intensitas perpindahan panas melalui udara: Qв = α * S * (t1 - t2)

di mana α adalah koefisien perpindahan panas, bergantung pada kecepatan udara, S adalah luas permukaan, t1 dan t2 masing-masing adalah suhu pada satu sisi dan sisi permukaan lainnya.

Untuk udara diam α ≈ 10 W/(m²·K).

Mengganti nilai yang diketahui, kita mendapatkan: Qv = 10*1*(20 - 0) = 200W

Dengan demikian, intensitas perpindahan panas melalui es kira-kira 1,8 kali lebih tinggi (355,2 W/200 W) dibandingkan perpindahan panas melalui udara tanpa adanya perpindahan panas secara konveksi dan radiasi.

Jadi, banyaknya kalor yang dalam waktu 1 jam akan melewati permukaan es S=1m² dengan ketebalan h=25cm, jika suhu udara t1=20°C dan suhu air di permukaan es t2=0°C , sama dengan 355,2 W, dan intensitas perpindahan panas melalui es kira-kira 1,8 kali lebih tinggi dibandingkan perpindahan panas melalui udara tanpa adanya perpindahan panas secara konveksi dan radiasi.

***

Untuk mengatasi masalah ini perlu menggunakan hukum konduktivitas termal Fourier.

Dari kondisi permasalahan diketahui suhu pada salah satu sisi permukaan es adalah 20°C (suhu udara), dan pada sisi yang lain sebesar 0°C (suhu air pada permukaan es). Diketahui juga bahwa ketebalan es adalah 25 cm (yaitu h = 0,25 m).

Intensitas perpindahan panas melalui es dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Q = k * S * T / d,

dimana Q adalah jumlah panas yang melewati permukaan per satuan waktu (dalam hal ini, 1 jam), k adalah koefisien konduktivitas termal es, S adalah luas permukaan (dalam hal ini S = 1 m^2), ΔT adalah perbedaan suhu antara permukaan es (20°C - 0°C = 20°C), d - ketebalan es (0,25 m).

Nilai koefisien konduktivitas termal es dapat dilihat pada tabel sifat fisik zat. Untuk es pada suhu 0°C, koefisien konduktivitas termal k ≈ 2,2 W/(m K).

Jadi, dengan memasukkan nilai yang diketahui ke dalam rumus, kita mendapatkan:

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

Jawaban: Kalor sebesar 63,36 kW akan melewati permukaan es setebal 25 cm dalam waktu 1 jam.

Untuk menjawab pertanyaan bagian kedua, perlu dihitung intensitas perpindahan panas melalui udara. Untuk melakukan ini, Anda dapat menggunakan rumus serupa:

Q = k * S * T / d,

dimana k adalah koefisien konduktivitas termal udara, yang besarnya lebih kecil dari es, S dan d sama seperti sebelumnya, ΔT adalah perbedaan suhu antar permukaan (20°C - 0°C = 20°C ).

Koefisien konduktivitas termal udara pada suhu kamar (20°C) adalah k ≈ 0,026 W/(m·K).

Mengganti nilai-nilai yang diketahui ke dalam rumus, kita mendapatkan:

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

Dengan demikian, intensitas perpindahan panas melalui es kira-kira 67 kali lebih tinggi dibandingkan melalui udara (63,36 kW / 0,94 kW ≈ 67).

***

1. Sangat senang dengan pembelian produk digital saya! Semuanya mudah dan cepat, dan kualitas produknya sangat bagus.
2. Saya sangat terkejut melihat betapa cepatnya saya menerima barang digital saya. Memuatnya mudah dan berfungsi dengan baik!
3. Pilihan produk yang sangat baik dan antarmuka yang nyaman untuk membeli barang digital. Ini bukan pertama kalinya saya menggunakan layanan ini dan saya tidak pernah kecewa.
4. Saya tidak terlalu paham teknologi, namun saya terkejut melihat betapa mudahnya produk digital ini diunduh dan digunakan. Ini menghemat banyak waktu dan uang!
5. Senang karena saya dapat mengakses produk digital saya kapan saja, di mana saja. Ini sangat nyaman bagi saya karena saya selalu bepergian.
6. Saya membeli produk digital dan hasilnya melebihi ekspektasi saya! Mudah untuk memuat dan bekerja dengan sempurna. Saya sangat merekomendasikan produk ini.
7. Saya menerima produk digital saya langsung setelah pembelian! Itu sangat cepat dan nyaman. Saya sangat senang dengan pembelian saya.
8. Saya membeli produk digital dan ternyata lebih baik dari perkiraan saya! Mudah digunakan dan menghemat banyak waktu saya. Terima kasih untuk produk hebat!
9. Saya telah membeli beberapa produk digital dari situs ini dan semuanya luar biasa! Saya sangat merekomendasikan layanan ini bagi siapa pun yang mencari produk digital berkualitas.
10. Saya sangat terkesan dengan kualitas produk digital yang saya beli. Mudah untuk memuat dan bekerja dengan sangat baik. Saya pasti akan membeli lebih banyak!

Keunikan:

Produk digital melebihi semua harapan saya - mudah digunakan dan sangat nyaman!

Barang digital ini telah membantu saya menghemat banyak waktu dan tenaga - saya tidak dapat membayangkan hidup saya tanpanya lagi!

Saya sangat senang dengan produk digital ini - dapat diandalkan dan akurat dalam pekerjaannya.

Saya mendapat banyak manfaat dari produk digital ini - ini telah membantu saya menyederhanakan pekerjaan saya dan sangat meningkatkan produktivitas saya.

Produk digital ini mudah digunakan dan dengan cepat membantu saya mencapai hasil yang saya inginkan.

Saya sangat terkejut dengan betapa cepatnya produk digital ini menyelesaikan pekerjaan.

Produk digital ini adalah pilihan sempurna bagi saya - memberikan semua fitur yang saya cari.

Saya merekomendasikan produk digital ini kepada siapa saja yang mencari solusi andal untuk tugas mereka.

Saya terkesan dengan bagaimana produk digital ini membantu saya meningkatkan hasil dan keuntungan saya.

Produk digital ini sangat mudah digunakan dan membantu saya mengurangi waktu yang dihabiskan untuk mengerjakan tugas.