Varmeledning, Eks. 1. Strøm i serie. Varmetransport (Y&F , L&H&L , H&S 13) I = I 1 = I 2! I 2 I 1. Q=Q j =Q s!

Like dokumenter
Varmeledning, Eks. 1 stort reservoar stort reservoar. Strøm i serie. Varmetransport (Y&F , L&H&L , H&S 13) I = I 1 = I 2!

Varmetransport (Y&F , L&H&L , H&S 13) 2. hovedsetning: Varme fra varmt til kaldt legeme (og fra varm til kald del av et legeme)

Varmetransport (Y&F , L&H&L ) 2. hovedsetning: Varme fra varmt til kaldt legeme (og fra varm til kald del av et legeme)

TFY4102 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Løsningsforslag til øving 12.

Termisk fysikk består av:

Flervalgsoppgave. Kollisjoner. Kap. 6. Arbeid og energi. Energibevaring. Konstant-akselerasjonslikninger REP

Termodynamikk ΔU = Q - W. 1. Hovedsetning = Energibevarelse: (endring indre energi) = (varme inn) (arbeid utført)

Kap Termisk fysikk (varmelære, termodynamikk)

Folkevandringstelling

Chapter 2. The global energy balance

Arbeid og energi. Energibevaring.

TFY4102 Fysikk Eksamen 16. desember 2017 Foreløpig utgave Formelside 1 av 6

Løsningsforslag til ukeoppgave 8

T L) = H λ A T H., λ = varmeledningsevnen og A er stavens tverrsnitt-areal. eks. λ Al = 205 W/m K

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

MEKANISK FYSIKK INKL SVINGNINGER. Newtons andre lov: F = dp/dt. p = mv = mṙ. Konstant akselerasjon: v = v 0 +at

MEKANISK FYSIKK INKL SVINGNINGER. Newtons andre lov: F = dp/dt p = mv = mṙ. Konstant akselerasjon: v = v 0 + at x = x 0 + v 0 t at2

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl august 2018 Nynorsk

Fysikkk. Støvneng Tlf.: 45. Andreas Eksamensdato: Rottmann, boksen 1 12) Dato. Sign

Oppgave 1: Blanda drops

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

Obligatorisk oppgave nr 4 FYS Lars Kristian Henriksen UiO

Reversible prosesser: Termisk likevekt under hele prosessen Langsomt og kontrollert. [H&S] Kap.11. (1. hovedsetning.) Kretsprosesser.

Eksamen FY1005/TFY4165 Termisk fysikk kl torsdag 6. juni 2013

TFY4106 Fysikk Eksamen 18. mai 2017 Formelside 1 av 6

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for fysikk

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

TFY4165/FY august 2014 Side 1 av 11

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 1

Kapittel 8. Varmestråling

a) Oppførselen til en gass nær metning eller kritisk punkt vil ikke følge tilstandsligningen for ideelle gasser. Hvordan behandles dette?

Oppsummering - Kap. 5 Termodynamikkens 2. Lov

a) Bruk de Broglies relasjoner for energi og bevegelsesmengde til å vise at et relativistisk graviton har dispersjonsrelasjonen ω(k) = c λ g

9) Mhp CM er τ = 0 i selve støtet, slik at kula glir uten å rulle i starten. Dermed må friksjonskraften f virke mot venstre, og figur A blir riktig.

Bygningsmaterialer (5/6):

Stivt legeme, reeksjonssymmetri mhp rotasjonsaksen: L = L b + L s = R CM M V + I 0!

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS 0100 Generell fysikk Dato: Fredag 13.des 2013 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Administrasjonsbygget: Aud.

Oppgavesett kap. 4 (1 av 2) GEF2200

Innhold. Ø. Holter, F. Ingebretsen og H. Parr: Fysikk og energiressurser. A Enheter 269. B Utledning av nøytronfluxen 272

Eksamen TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

,7 km a) s = 5,0 m + 3,0 m/s t c) 7,0 m b) 0,67 m/s m/s a) 1,7 m/s 2, 0, 2,5 m/s 2 1.

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl mandag 7. august 2017 Bokmål

Eksamen FY1005/TFY4165 Termisk fysikk kl mandag 12. august 2013

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl torsdag 15. desember 2016 Bokmål

Løsningsforslag nr.2 - GEF2200

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Rim på bakken På høsten kan man noen ganger oppleve at det er rim i gresset, på tak eller bilvinduer om morgenen. Dette kan skje selv om temperaturen

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS 0100 Generell fysikk Dato: Onsdag 26.feb 2014 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Aud max.

Løsningsforslag nr.1 - GEF2200

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Kontinuasjonseksamen august 2010

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

TFY4115 Fysikk Eksamen 6. desember 2018 { 6 sider

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

a. Tegn en skisse over temperaturfordelingen med høyden i atmosfæren.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 8. desember 2006 kl 09:00 13:00

Løsningsforslag til ukeoppgave 7

Løsningsforslag EKSAMEN TFY4102 FYSIKK Fredag 10. juni 2011

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 12/6 2017

TFY4106 Fysikk Løsningsforslag til Eksamen 12. august M k = ρv = ρ 4πR 3 /3 = π /3 = 2.10kg. E) 2.10 kg

Løsningsforslag til eksamen i FYS1001, 15/6 2018

Oppgavesett nr.2 - GEF2200

Eks. 1, forts. av: Hvor stor er 1 coulomb? Kap. 23 Elektrisk potensial

EKSAMEN I FY1005 og TFY4165 TERMISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

EKSAMEN I FY1005 og TFY4165 TERMISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

DIFFUSJON I METALLER. DIFFUSJON - bevegelse av atomer. - størkning. foregår hurtigere i gass og smelte p.g.a. mindre effektiv atompakking

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Flerpartikkelsystem. Kap. 8 Bevegelsesmengde. Flerpartikkelsystem. Sentralt elastisk støt. Generell løsning: kap8.

EKSAMEN I FY1005 og TFY4165 TERMISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Elektromagnetisk bølge 1/23/2017. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

EKSAMEN I FAG SIF4002 FYSIKK. Mandag 5. mai 2003 Tid: Sensur uke 23.

Løsningsforslag til ukeoppgave 6

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 19/3 2018

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

TFY4106 Fysikk Eksamen 17. august V=V = 3 r=r ) V = 3V r=r ' 0:15 cm 3. = m=v 5 = 7:86 g=cm 3

Eksamen FY1005/TFY4165 Termisk fysikk kl mandag 2. juni 2014

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

TFY4106 Fysikk Løsningsforslag til Eksamen 9. juni ρ = m/(4πr 3 /3) = 3 130/4π = , i enheten g/cm 3. D) 1.7

Hall effekt. 3. Mål sammenhørende verdier mellom magnetfeltet og Hall-spenningen for to ulike kontrollstrømmer (I = 25 og 50 ma).

De vikagste punktene i dag:

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

1. På figur 1 ser du den observerte rotasjonskurven til en galakse. Hva er egenhastigheten (peculiar velocity) til denne galaksen?

Konstanter og formelsamling for kurset finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side enn selve oppgaven

Oppgave 2 Vi ser på et éndimensjonalt system hvor en av de stasjonære tilstandene ψ(x) er gitt som { 0 for x < 0, ψ(x) = Ne ax (1 e ax (1)

FY6019 Moderne fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Våren Løsningsforslag til øving 4. 2 h

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveis -eksamen i AST1100, 10 oktober 2007, Oppgavesettet er på 6 sider

Vi skal se på: Lineær bevegelsesmengde, kollisjoner (Kap. 8)

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

Kap. 24 Kapasitans og dielektrika. Van de Graaf generator. Kap 24. Van de Graaf-generator i Gamle fysikk, 1952

Side 1/10. EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK Fredag 10. juni 2011 Tid:

EKSAMENSOPPGAVE. Karl Rottmann: Matematisk formelsamling Kalkulator med tomt dataminne

Transkript:

(Y&F 17.7+39.5, L&H&L 18.1+2+, H&S 13) 2. hovedsetning: Varme fra varmt ti kadt egeme (og fra varm ti kad de av et egeme) Uike typer transport: Innen et egeme: 1. Varmeedning, Fouriers ov 2. Konveksjon (strømning) Meom egemer: 3. Varmeovergang (meom uike egemer). Varmestråing, Stefan-Botzmanns ov. j Q Varmeedning, Eks. 1 stort reservoar stort reservoar T H = T 0 s T L = A = 6,0 cm 2 = 6,0 10 - m 2 j =,0 cm s = 6,0 cm κ j = 80 W/(Km) κ s = 29 W/(Km) A k = = ( T -T ) j j H 0 j A k = = ( T -T ) gir T s s 0 L s -T 100 K H 0 = = = Rtot 1,07 K/W der varmeresistans = R R R = + = j s tot j s Ak + j Ak = s 9 W 1,07 K/W Eks. 1: Temperaturforøp Strøm i serie 100 o C T/ o C 100 100 o C jern 21,9 o C søv 0 o C 0 o C Eektrisk strøm R 1 = 1 Ω I 1 I R 2 = 1000 Ω I 2 I = I 1 = I 2! Potensiafa ΔV i = R i I uik Størst temperaturfa T i materiae med størst R (best isoasjon): T = dq/dt R Q Q=Q j =Q s! Varmestrøm Fe 21,9 cm 10 cm Q j Q s Temperaturfa ΔT = R i Q uik 1

Fouriers varmeedningsov, uike former T 1 A T x R dt j A dx j T Strømtetthetsvektor: j Konduktivitet: og Gradient(drivkraft) : Ohms ov, uike former V 1 I A V x R I dv j A dx j V E T og V E p Apropos spørsmå forrige time om isokorer og isobarer i TS-diagram: isobar Prosesskurver i pv og i TS-diagram: isokor isoterm: p α V -1 isentrop (adiabat): p α V -γ V T isoterm isentrop isokor: T α exp(s/nc V ) isobar: T α exp(s/nc p ) S Viktig for atmosfæren og vær Konveksjon T 1 A T 1. Varmeedning, Fouriers ov x R dt j A dx j T 2. Konveksjon (strømning). 3. Varmeovergang (vegg/uft). Varmestråing, Stefan-Botzmanns ov. 2

Varmeedningsevne, (k = ) κ For uike materiaer ved romtemp Tabe Wikipedia../List_of_therma_conductivities Eks. 2: Temperaturforøp dob.gassvindu 25,0 20,0 Varmeovergang Varmeovergangsta: α ute = 25 Wm -2 K -1 α inne = 7,5 Wm -2 K -1 T/oC 15,0 10,0 i j = αδt 5,0 Varmeedning 0,0 0 5 10 15 20 x/mm Beste isoator Tiper & Mosca Tab. 20-3 Y&F Tab 17.5 Gass: Stor varmeedning => negisjerbar T 1. Varmeedning, Fouriers ov 2. Konveksjon (strømning) 3. Varmeovergang (vegg/uft). Varmestråing, Stefan-Botzmanns ov (Y&F 17.7+39.5, L&H&L 18., H&S 13.3) Josef Stefan, eksperimenter 1879 Ludvig Botzmann, teori 188 j = e σ T Varmestråing 100 10000 K Ae egemer sender ut e.m.stråing: Infrarødt ved romtemp, rødt - hvitt ved høyere temperaturer Årsak: termiske vibrasjoner i moekyer = akseererende eektroner. 3

Emissivitet e for uike materiaer Materiae e Omhyggeig poert gu 0,02 0,03 Omhyggeig poert søv 0,02 0,03 Omhyggeig poert messing 0,03 Oksydert messing 0,6 Poert auminium og foie 0,0 0,06 Upoert auminium 0,06 0,07 Sterkt oksydert auminium 0,2 0,3 Karbon: grafitt 0,7 0,8 Karbon: sot på overfate 0,96 Gasert porseen 0,92 Gummi 0,85 0,95 Gips 0,93 Vann 0,95 0,96 Betong 0,85 Wofram (gødetråd) 0, 0,5 Liten Stor j = e σ T Emissivitet e = absorpsjonsevne a Fra Handbook og Physics & Chemistry og www.engineeringtoobox.com/ emissivity-coefficients-d_7.htm Eks. 3 Termisk stråing fra soa j so = eσt so = 1 5,67 10-8 (5800) W/m 2 = 6 MW/m 2 j so i ae retninger => tota effekt: P so = j so π R so2 = 3,9 10 26 W j so R so j so R sj =1,5 10 8 km Sooverfata: T so = 5800 K (5500 6000 K) j so j so Jorda R j =600 km Varmestråing: Ae egemer/overfater stråer ut e.magn.stråing: Stefan-Botzmanns ov: j = e σ T (W/m 2 ) Eks. : Menneskekroppen: T = 32 O C = 305 K, e = 0,8 A = 1,8 m 2 P ut = e σ (305 K) 1,8 m 2 = 707 W (naken kropp) 20 O C omgiveser: P inn = e σ (293 K) = 602 W P netto = 105 W (ut) 0 O C omgiveser: P inn = e σ (273 K) = 5 W P netto = 253 W (ut) Steikende so 1,0 kw/m 2 : P inn = e 1,0 kw/m 2 0,5 m 2 + e σ (293 K) 1,8 m 2 = 1002 W P netto = 295 W (inn) Max Panck (1858 197) Grunnegger kvantemekanikk: 1900: Stråingens bøgeengdefordeing 1918: Nobepris fysikk Pancks stråingsov: -5 dj 2 I( ) = = 2phc d æ hc ö exp -1 çkt è ø B Interaktiv graf: phet.coorado.edu/en/simuation/backbody-spectrum

Høst 2012 Pancks stråingsov dj/dλ = -5 dj 2 I( ) = = 2phc d æ hc ö exp -1 çkt è ø B f λ = c = ysfart 3 dj 2ph f I( f ) = = 2 df c æ hf ö exp -1 ç kt çè ø B http://phet.coorado.edu/en/simuation/backbody-spectrum Y&F Figure 39.32 λ max øker når T avtar λ max = 2898 μm K / T Wiens forskyvningsov (Wihem Wien 1893, fra termodyn.) Rottmann Eks 5: Temperaturforøp dob.gassvindu T H 25,0 T L n = 2 α = 1 Bernouita B = 1/30 => π /15 edning: stråing: j inn = fσt L T/oC 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0 5 10 15 20 x/mm j j ut = fσt H f = (1-r)/(1+r)=0,72 der r = refeksjonskoeffisient 0,16 varmeedning: j = (T H -T L ) / AΣR i, AΣR i = A(R overgang + R gass + R uft ) = 0,83 m 2 K/W varmestråing: j s = j ut j inn = fσt H - fσt L fσ T 3 m (T H -T L ) = 3,70 W/m 2 K (T H -T L ) f = (1-r)/(1+r)=0,72 der r = refeksjonskoeffisient 0,16 Totat: j = (1,2 + 3,7) W/m 2 K (T H -T L ) Stråing vesentig bidrag! 5

Vinduer og vegger: U-verdi (tidigere k-verdi) Def: j = U ΔT Enhet: W/m 2 K DT 1 1 j = = = U DT U = A R A AR der R = varmeresistansen (K/W) www.enova.no: U-verdi Enket gass i ramme 5,0 To gass i kobet vindu 2, Toags isoerrute 2, Toags isoerrute med ett beagt gass og uft 1,6 Toags isoerrute med ett beagt gass og argongass 1, Toags isoerrute med beagt gass, argongass, varmkant, ny ramme og karm 1,2-1,1 Treags isoerrute med to beagte gass, argongass, varmkant, ny ramme og karm 1,1-0,9 Treags isoerrute med to beagte gass, argongass, varmkant, isoert ramme og karm 0,9-0,7 Vårt vindu i Eks. 5 med varmeedning+stråing: U = (1,2+3,7) W/m 2 K =,9 W/m 2 K (svært dårig) Varmeedning (Fouriers ov) Varmestrøm (W): dq/dt = κ A ΔT/Δ = ΔT/R er ik for ae ag gjennom f.eks. vindu. Varmestrømtetthet (W/m 2 ): j = dq/dt/a = - κ dt/dx Konveksjon (materietransport) i gasser og væsker Varmeovergang meom to materiaer j = - α ΔT Varmestråing Ae egemer/overfater stråer ut e.magn.stråing, som øker sterkt med temperaturen T : Stefan-Botzmanns ov: j = e σ T e = a e = 1 het sorte overfater; e = 0 het banke overfater Linearisering: j = σ (T H -T L ) σt m3 (T H -T L ), T m meom T H og T L Pancks stråingsov: Bøgeengdefordeingen for stråingsintensiteten: j (λ,t). Wiens forskyvningsov: λ max T = 2898 μmk 6