Trong 1 giờ nhiệt lượng truyền qua bề mặt S=1m^2 là bao nhiêu?

Chúng ta hãy xem xét vấn đề truyền nhiệt qua bề mặt băng. Gọi S = 1 m2 là diện tích bề mặt của băng và h = 25 cm là độ dày của băng.

Nhiệt độ không khí phía trên mặt băng là t1 = 20°C và nhiệt độ nước ở mặt băng là t2 = 0°C. Cần xác định lượng nhiệt truyền qua bề mặt băng trong 1 giờ.

Để giải bài toán, người ta sử dụng công thức tính truyền nhiệt qua lớp phẳng:

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

Trong đó Q là lượng nhiệt sẽ truyền qua lớp trong 1 giờ, k là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, S là diện tích bề mặt, t1 và t2 lần lượt là nhiệt độ ở một mặt và mặt kia của lớp , h là độ dày của lớp.

Đối với nước đá, hệ số dẫn nhiệt k = 2,22 W/(m K).

Thay thế các giá trị đã biết, chúng ta nhận được:

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

Do đó, 355,2 W nhiệt sẽ truyền qua bề mặt băng trong 1 giờ.

Để trả lời câu hỏi thứ hai, hãy xét cường độ truyền nhiệt qua không khí và băng khi không có sự truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ.

Cường độ truyền nhiệt qua không khí được xác định theo công thức:

Qв = α * S * (t1 - t2)

Trong đó α là hệ số truyền nhiệt, tùy thuộc vào tốc độ không khí, S là diện tích bề mặt, t1 và t2 lần lượt là nhiệt độ ở một phía và phía bên kia của bề mặt.

Đối với không khí ở trạng thái nghỉ α ≈ 10 W/(m²·K).

Thay thế các giá trị đã biết, chúng ta nhận được:

Qв = 10 * 1 * (20 - 0) = 200 W.

Như vậy, cường độ truyền nhiệt qua băng cao hơn khoảng 1,8 lần (355,2 W/200 W) so với truyền nhiệt qua không khí khi không có sự truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ.

Bao nhiêu nhiệt lượng sẽ truyền qua bề mặt S=1m^2 trong 1 giờ?

Sản phẩm kỹ thuật số của chúng tôi là một máy tính tiện lợi để tính toán lượng nhiệt sẽ truyền trong 1 giờ qua bề mặt băng có độ dày 25 cm và diện tích 1 mét vuông ở nhiệt độ không khí và nước nhất định. Công cụ này sẽ hữu ích cho những người liên quan đến các cơ sở và công trình về băng như phòng bảo quản lạnh, sân trượt băng và đấu trường băng.

Với máy tính của chúng tôi, bạn có thể nhanh chóng tính toán lượng nhiệt sẽ truyền qua bề mặt băng trong 1 giờ bằng cách sử dụng công thức tính nhiệt truyền qua một lớp phẳng. Ngoài ra, trong máy tính của chúng tôi, bạn có thể tìm hiểu cường độ truyền nhiệt qua băng cao hơn bao nhiêu lần so với qua không khí, trong trường hợp không có sự truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ.

Máy tính của chúng tôi rất dễ sử dụng và có thể được sử dụng bởi cả chuyên gia và người nghiệp dư. Chỉ cần nhập nhiệt độ không khí và nước, cũng như diện tích bề mặt băng và nhấp vào nút "Tính toán". Kết quả sẽ được hiển thị trên màn hình trong vòng vài giây.

Nhiệm vụ là xác định lượng nhiệt sẽ truyền qua bề mặt băng trong 1 giờ ở những điều kiện nhất định. Cũng cần xác định cường độ truyền nhiệt qua băng cao hơn bao nhiêu lần so với qua không khí, trong trường hợp không có sự truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ.

Từ điều kiện bài toán, ta biết diện tích bề mặt băng là S = 1 m2, độ dày băng là h = 25 cm, nhiệt độ không khí phía trên bề mặt băng là t1 = 20°C, và nhiệt độ nước gần bề mặt băng là t2 = 0°C. Hệ số dẫn nhiệt của nước đá k = 2,22 W/(m K).

Để giải bài toán, người ta sử dụng công thức tính truyền nhiệt qua lớp phẳng: Q = k * S * (t1 - t2) / h

Trong đó Q là lượng nhiệt sẽ truyền qua lớp trong 1 giờ, k là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, S là diện tích bề mặt, t1 và t2 lần lượt là nhiệt độ ở một mặt và mặt kia của lớp , h là độ dày của lớp.

Thay thế các giá trị đã biết, chúng ta nhận được: Q = 2,22 * 1 * (20 - 0) / 0,25 = 355,2 W

Do đó, 355,2 W nhiệt sẽ truyền qua bề mặt băng trong 1 giờ.

Để xác định cường độ truyền nhiệt qua nước đá lớn hơn qua không khí bao nhiêu lần, khi không có sự truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ, ta sử dụng công thức tính cường độ truyền nhiệt qua không khí: Qв = α * S * (t1 - t2)

Trong đó α là hệ số truyền nhiệt, tùy thuộc vào tốc độ không khí, S là diện tích bề mặt, t1 và t2 lần lượt là nhiệt độ ở một phía và phía bên kia của bề mặt.

Đối với không khí ở trạng thái nghỉ α ≈ 10 W/(m²·K).

Thay thế các giá trị đã biết, chúng ta nhận được: Qv = 10 * 1 * (20 - 0) = 200 W

Như vậy, cường độ truyền nhiệt qua băng cao hơn khoảng 1,8 lần (355,2 W/200 W) so với truyền nhiệt qua không khí khi không có sự truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ.

Do đó, lượng nhiệt sẽ truyền trong 1 giờ qua mặt băng S=1m2 có độ dày h=25cm, nếu nhiệt độ không khí là t1=20°C, và nhiệt độ nước ở mặt băng là t2=0°C , bằng 355,2 W và cường độ truyền nhiệt qua băng cao hơn khoảng 1,8 lần so với truyền nhiệt qua không khí khi không có sự truyền nhiệt bằng đối lưu và bức xạ.

***

Để giải quyết vấn đề này cần sử dụng định luật dẫn nhiệt Fourier.

Từ các điều kiện bài toán, người ta biết rằng nhiệt độ ở một phía của bề mặt băng là 20°C (nhiệt độ không khí) và ở phía bên kia là 0°C (nhiệt độ nước ở bề mặt băng). Người ta cũng biết rằng độ dày của băng là 25 cm (tức là h = 0,25 m).

Cường độ truyền nhiệt qua băng có thể được tính bằng công thức:

Q = k * S * ΔT / d,

Trong đó Q là lượng nhiệt truyền qua bề mặt trong một đơn vị thời gian (trong trường hợp này là 1 giờ), k là hệ số dẫn nhiệt của băng, S là diện tích bề mặt (trong trường hợp này S = 1 m^2), ΔT là chênh lệch nhiệt độ giữa các bề mặt băng (20°C - 0°C = 20°C), d - độ dày băng (0,25 m).

Giá trị của hệ số dẫn nhiệt của nước đá có thể được tìm thấy trong bảng tính chất vật lý của các chất. Đối với nước đá ở nhiệt độ 0°C, hệ số dẫn nhiệt k ≈ 2,2 W/(m K).

Do đó, thay thế các giá trị đã biết vào công thức, chúng ta nhận được:

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

Trả lời: 63,36 kW nhiệt sẽ truyền qua bề mặt băng dày 25 cm trong 1 giờ.

Để trả lời phần thứ hai của câu hỏi, cần tính cường độ truyền nhiệt qua không khí. Để làm điều này, bạn có thể sử dụng một công thức tương tự:

Q = k * S * ΔT / d,

Trong đó k là hệ số dẫn nhiệt của không khí, thấp hơn độ dẫn nhiệt của nước đá, S và d giống như trước, ΔT là chênh lệch nhiệt độ giữa các bề mặt (20°C - 0°C = 20°C ).

Hệ số dẫn nhiệt của không khí ở nhiệt độ phòng (20°C) là k ≈ 0,026 W/(m·K).

Thay thế các giá trị đã biết vào công thức, chúng ta nhận được:

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

Như vậy, cường độ truyền nhiệt qua băng cao hơn khoảng 67 lần so với qua không khí (63,36 kW / 0,94 kW ≈ 67).

***

1. Rất hài lòng với việc tôi mua một sản phẩm kỹ thuật số! Mọi thứ đều dễ dàng và nhanh chóng, chất lượng sản phẩm thì đơn giản là tuyệt vời.
2. Tôi rất ngạc nhiên khi nhận được sản phẩm kỹ thuật số của mình nhanh đến thế. Thật dễ dàng để tải và hoạt động tuyệt vời!
3. Một lựa chọn tuyệt vời về sản phẩm và giao diện thuận tiện để mua hàng hóa kỹ thuật số. Đây không phải là lần đầu tiên tôi sử dụng dịch vụ này và tôi chưa bao giờ thất vọng.
4. Tôi không rành về công nghệ nhưng tôi rất ngạc nhiên khi thấy việc tải xuống và sử dụng sản phẩm kỹ thuật số này dễ dàng đến thế nào. Nó giúp tôi tiết kiệm rất nhiều thời gian và tiền bạc!
5. Thật vui khi tôi có thể truy cập các sản phẩm kỹ thuật số của mình mọi lúc, mọi nơi. Điều này rất thuận tiện cho tôi vì tôi thường xuyên phải di chuyển.
6. Tôi đã mua một sản phẩm kỹ thuật số và nó vượt quá sự mong đợi của tôi! Nó rất dễ dàng để tải và hoạt động hoàn hảo. Tôi đánh giá cao sản phẩm này.
7. Tôi đã nhận được sản phẩm kỹ thuật số của mình ngay sau khi mua! Thật nhanh chóng và tiện lợi. Tôi rất hài lòng với việc mua hàng của mình.
8. Tôi đã mua sản phẩm kỹ thuật số và nó thậm chí còn tốt hơn tôi mong đợi! Nó rất dễ sử dụng và giúp tôi tiết kiệm rất nhiều thời gian. Cảm ơn cho một sản phẩm tuyệt vời!
9. Tôi đã mua một số sản phẩm kỹ thuật số từ trang này và tất cả chúng đều tuyệt vời! Tôi thực sự giới thiệu dịch vụ này cho bất kỳ ai đang tìm kiếm các sản phẩm kỹ thuật số chất lượng.
10. Tôi rất ấn tượng với chất lượng của sản phẩm kỹ thuật số tôi đã mua. Nó rất dễ tải và hoạt động rất tốt. Tôi chắc chắn sẽ mua nhiều hơn nữa!

Đặc thù:

Sản phẩm kỹ thuật số vượt quá mọi mong đợi của tôi - nó rất dễ sử dụng và rất tiện lợi!

Sản phẩm kỹ thuật số này đã giúp tôi tiết kiệm rất nhiều thời gian và công sức - tôi không thể tưởng tượng cuộc sống của mình nếu không có nó nữa!

Tôi rất hài lòng với sản phẩm kỹ thuật số này - nó hoạt động đáng tin cậy và chính xác.

Tôi đã được hưởng lợi rất nhiều từ sản phẩm kỹ thuật số này - nó đã giúp tôi đơn giản hóa công việc và cải thiện đáng kể năng suất của mình.

Sản phẩm kỹ thuật số này rất dễ sử dụng và nhanh chóng giúp tôi đạt được kết quả mong muốn.

Tôi rất ngạc nhiên về tốc độ hoàn thành công việc của sản phẩm kỹ thuật số này.

Sản phẩm kỹ thuật số này là sự lựa chọn hoàn hảo đối với tôi - nó cung cấp cho tôi tất cả các tính năng cần thiết mà tôi đang tìm kiếm.

Tôi giới thiệu sản phẩm kỹ thuật số này cho bất kỳ ai đang tìm kiếm giải pháp đáng tin cậy cho nhu cầu của họ.

Tôi rất ấn tượng với cách sản phẩm kỹ thuật số này giúp tôi cải thiện kết quả và tăng lợi nhuận.

Sản phẩm kỹ thuật số này rất dễ sử dụng và giúp tôi giảm thời gian thực hiện các công việc.