La ce temperatură va fi încălzit firul de cupru cu o secțiune transversală de 1 mm 2 și o lungime de 30 cm, fiind un timp t = 2 s sub o tensiune de 220 volți. Conductibilitatea termică a cuprului este de 390 V / (m • K).
Am venit eu însumi datorită nevoii extreme de a încălzi un amestec de carbonat de sodiu și cărbune (pentru a obține peroxid de sodiu). Sârmă de cupru, acoperită foarte repede cu un film de oxid, va fi restaurată și mai repede de sodiul format pe ea.
P.S. Poate că sunt prost, iar ideea mea este o dovadă clară a acestui fapt?
Decizia mea
Singurul lucru pe care l-aș putea obține: din legea Wiedemann-Franz este rezistivitatea exprimată prin temperatura T. Aceasta corespunde ecuației:
ρ • 390 = 3,1416 2 • (k / e) 2 • T / 3.
p = 6,26 • 10-11 • T.
R = ρ • (0,3 / 0,000001) = 0,00002 • T.
I = U / (0.00002 • T) = 10000000 • T = √ (1.38 • 10-23 • T / (Rt)).
Vom scrie legea lui Joule-Lenz:
Q = U 2 δt / R = U 2 δtS / (ρl).
unde ρ este rezistivitatea cuprului (ρ = 1,7 x 10 -8 Ω • m).
Q = 220 2 × 2 × 10 -6 / (1,7 × 10 -8 × 0,3) = 1,9 × 10 7 J.
Problema este că nu-mi amintesc cum să traduc joulele în grade, dar formula pare să fie așa.
Există 2 puncte:- Sârmă se va încălzi, și aceasta necesită energie pur și simplu din cauza capacității de căldură a metalului.
- Sârmă va produce căldură spre exterior, deoarece va fi fierbinte.
În special, este necesar să se decidă modul în care energia va fi descărcată de pe fir. Poate pur și simplu prin schimbul de căldură, probabil reacția chimică de pe suprafață va fi endotermă, poate și radiație. În cazul schimbului de căldură, atunci trebuie să decideți dacă va exista convecție sau va fi un mediu în picioare, care nu se bulează și nu se amestecă. În cazul unei reacții chimice, trebuie să decideți cât de multă energie va lua de pe fir și cum această cantitate de energie depinde de temperatură. Este posibil ca la temperaturi mai ridicate procesul chimic să devină mai activ. Radiația nu este, de asemenea, banală, dar putem presupune că firul emite un corp negru absolut.
Acum, dacă decideți cu privire la aceste probleme, atunci puteți deja evalua ce se va întâmpla cu firul și cum se va încălzi.
P.S. Jolie în Kelvin? E = kT. Dar această formulă nu ar trebui utilizată aici.
În ceea ce privește E = kT. Se pare că temperatura este aproape de zero absolută!
Într-adevăr, nu este necesar să se aplice. Și apoi, este aceeași formulă pentru gaz, iar cuprul nu poate fi numit. Și poate din cauza capacității de căldură sau ceva în acest spirit.
Din anumite motive, nu este necesar să explicăm nimănui că "lipirea" unui anumit circuit electric în serie cu o bucată de lemn de rezistență (conductor), obținem efectul unei terminări a lanțului.
Dar trebuie să demonstrăm că, prin obturarea obiectului conducător de căldură (metalic) cu un izolator de căldură (aer), nu primim o îndepărtare de căldură "semnificativă" din metal. Diferența de conductivitate termică este de 10.000 de ori.
Cred că problema este că laboratorul. Lucrul pentru determinarea conductivității termice a corpurilor nu este foarte popular în atelierele fizice.
Desigur, principalele pierderi de căldură apar din cauza radiațiilor. Cu toate acestea, acestea cresc în esență doar înaintea topirii firului. Această fază este foarte scurtă.
Ivan, uite. Îndepărtăm firul în apă. Porniți comutatorul. Există un curent. Apa scade slab caldura. Firul este încălzit rapid (temperatura de suprafață din cupru 50 ° C), firul încălzește apa începe amestecarea prin convecție, dar procesul este lent și nu poate oferi nici acceptabil, deși o temperatură de răcire crește sârmă (pentru 80 ° C).
Temperatura firelor ajunge la 100 ° C. Apa se evaporă la contact simplu cu firul, se fierbe și bulează în sus. Există o tranziție bruscă spre stadiul de îndepărtare eficientă a căldurii, tk. Procesul de evaporare este foarte scump pentru căldură.
Apoi, puteți încerca să faceți fără fierbere. Apa conduce caldura slab, dar are cea mai mare capacitate de caldura. Prin urmare, este necesar să se asigure că apa este spălată în jurul firului, atunci va fi întotdeauna apă rece pentru a contacta firul, iar eficiența răcirii va crește cu ordine de mărime. Acest tip de răcire se numește răcire cu apă și este folosit de la răcirea computerelor și mașinilor industriale la răcirea elementelor active din laser. Această metodă este considerată una dintre cele mai ieftine și mai eficiente. Dezavantajul este cerința pentru echipamentul suplimentar (țevi, pompe).
Apropo, ordinul de magnitudine al q (fluxul de căldură radiant, legea lui Stefan-Boltzmann) pentru problema în cauză se ridică la o unitate de Watt. La o putere de vârf de ordinul a sute de kilowați.
Despre integrare. Nimic, scrie - voi încerca să înțeleg, este mai bine decât nimic.
În ceea ce privește dacă cred că pierderile de căldură sunt nesemnificative - nu, nu cred, dar încă nu înțeleg cum să le iau în calcul "în mod corect".
Cum arată un amestec de carbonat de sodiu și cărbune? cum ar fi peroxidul de sodiu?
Este lichid? nisip? un corp solid?
Care sunt capacitățile lor de căldură și conductivitățile termice?
Reacția chimică are loc cu absorbția sau eliberarea căldurii?
Cum se presupune că este calcinat? Puneți firul, porniți comutatorul și așteptați?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: