Compreender Condução de Calor e os fatores que o afetam
Condução transfere o calor através de material diretamente, através do contato. Graças à física, sabemos que a condução é afectada pela diferença de temperatura, a zona de condução, a distância que o calor tem que viajar, e a quantidade de tempo que passa.
Dê uma olhada na panela de metal na figura e seu metal guiador o pote foi a ferver durante 15 minutos. Você gostaria de retirá-la do fogo, agarrando a alça sem uma luva de forno? Provavelmente não. A alça é quente por causa da condução de calor através da alça de metal.
Ao nível molecular, as moléculas perto da fonte de calor é aquecido e começa a vibrar mais rápido. Eles saltam fora moléculas próximas e levá-los a vibrar mais rápido. Que o aumento do salto é o que aquece uma substância.
Você tem que ter diferentes propriedades de objetos em conta quando se pretende examinar a condução que ocorre. Se você tem uma barra de aço, por exemplo, você tem que considerar a área da seção transversal do bar e comprimento, juntamente com a temperatura em diferentes partes do bar.
Dê uma olhada na segunda figura, onde uma barra de aço está sendo aquecido em uma extremidade e o calor está viajando por condução para o outro lado. você pode descobrir a energia térmica transferida? Sem problemas.
Estes são os fatores que afetam a taxa de condução:
diferença de temperatura. Quanto maior for a diferença de temperatura entre as duas extremidades da barra, maior será a taxa de transferência de energia térmica, de modo que mais calor é transferido. O calor, Q, é proporcional à diferença de temperatura:
área transversal. Uma barra de duas vezes mais larga conduz o dobro da quantidade de calor. Em geral, a quantidade de calor conduzida, Q, é proporcional à área de secção transversal, UMA, como isso:
Comprimento (calor distância deve viajar). Quanto maior a barra, menos calor que irá torná-lo todo o caminho. Por isso, o calor conduzido é inversamente proporcional ao comprimento da barra, eu:
Tempo. A quantidade de calor transferido, Q, depende da quantidade de tempo que passa, t - o dobro do tempo, duas vezes o calor. Veja como você expressar essa idéia matematicamente:
Agora você pode colocar as variáveis em conjunto, utilizando k como uma constante de proporcionalidade, que é ainda a ser determinado.
Aqui está a equação para a transferência de calor por condução através de um material:
Esta equação representa a quantidade de calor transferido por condução de uma determinada quantidade de tempo, t, abaixo de um comprimento eu, em que a área de secção transversal é UMA. Aqui, k é o material de Condutividade térmica, medido em joules por segundo metros graus Celsius, ou
