Varmeledning, Eks. 1 stort reservoar stort reservoar. Strøm i serie. Varmetransport (Y&F 17.7+39.5, L&H&L 18.1+2+4, H&S 13) I = I 1 = I 2!



Like dokumenter
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!

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.

Oppgave 1: Blanda drops

Termisk fysikk består av:

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

Folkevandringstelling

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

Løsningsforslag til ukeoppgave 8

Bygningsmaterialer (5/6):

Chapter 2. The global energy balance

Kap Termisk fysikk (varmelære, termodynamikk)

TFY4115 Fysikk Eksamen 6. desember 2018 { 6 sider

Permanentmagneter - av stål med konstant magnetisme. Elektromagneter- består av en spole som må tilkoples en spenning for å bli magnetiske.

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

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

,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.

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 1

Formel III over kan sammenliknes med Ohm`s lov for en elektrisk krets.

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

Løsningsforslag nr.1 - GEF2200

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

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

Innovative skjæreverktøy for profesjonelle

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

ENERGITILTAK KONTROLL OG DOKUMENTASJON AV BYGNINGERS ENERGIEFFEKTIVITET I HENHOLD TIL TEK 10 GNR.:227, BNR.: 350 SEILDUKSGATA 27 FORELØPIG BEREGNING

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

Beregning av kondensfare i en konstruksjon

REHABILITERING OG ETTERISOLERING

Kuldebroer. Foredrag ved Norsk Bygningsfysikkdag 30. november Siv. ing. Håkon Einstabland. SINTEF Byggforsk

Oppgradering til passivhusstandard bygningsfysikk. Ingrid Hole, Norconsult AS

Obligatorisk oppgave nr 4 FYS Lars Kristian Henriksen UiO

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

Fysikkk. Andreas. Støvneng Tlf.: Eksamensdato: Rottmann, boksen. Dato. Sign

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 19/3 2018

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 2

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

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

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

- Kinetisk og potensiell energi Kinetisk energi: Bevegelses energi. Kinetiske energi er avhengig av masse og fart. E kin = ½ mv 2

Innovative skjæreverktøy

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

Strålingsintensitet: Retningsbestemt Energifluks i form av stråling. Benevning: Wm -2 sr - 1 nm -1

XFR. Firkant rør / Rectangular tubes Profilene lagerføres ikke av oss.

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

UNIVERSITETET I OSLO

og P (P) 60 = V 2 R 60

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

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

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

Oppgavesett nr.2 - GEF2200

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

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgavesett kap. 4 (1 av 2) GEF2200

Laboratorieoppgave 1: Partielle molare volum

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

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

Eksamensoppgave i TFY4115 FYSIKK

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 3

B4 TEMPERATURER, KRYP OG SVINN

Flervariable funksjoner: Linearisering

Løsningsforslag til øving 9

Kap. 8 Bevegelsesmengde. Kollisjoner. Massesenter.

Rehabilitering av Myhrerenga borettslag

FYS2140 Kvantefysikk, Obligatorisk oppgave 2. Nicolai Kristen Solheim, Gruppe 2

Løsningsforslag nr.2 - GEF2200

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

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

Undersøkelse blant ungdom år, april 2011 Solingsvaner og solariumsbruk

Termisk balanse.

Brannlaster fra olje- og gassbranner

Tre klasser kollisjoner (eksempel: kast mot vegg)

Rehabilitering med passivhuskomponenter Myhrerenga Borettslag, Skedsmo

Merkesystem for VVS. ventus. Formål og bruksområder:

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

BRAVENT: BRANN- OG RØYKSPREDNING I VENTILASJONSKANALER

Ida Bryn Erichsen & Horgen AS

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl august 2018 Nynorsk

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

E3 BEREGNING AV VARMEMOTSTAND OG U-VERDI

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO

Laboratorieoppgave 3: Fordampingsentalpi til sykloheksan

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

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

Løsningsforslag: Oppgavesett kap. 4 (1 av 2) GEF2200

Fasadens innvirkning på innemiljø og energibruk

AST1010 En kosmisk reise

universell utforming og likestilling Detaljer som teller toalett og bad detaljer som teller

TFY4106 Fysikk Eksamen 18. mai 2017 Formelside 1 av 6

Løsningsforslag til øving 1

Hva sier byggereglene om :

Manual til laboratorieøvelse. Solceller. Foto: Túrelio, Wikimedia Commons. Versjon

Løsningsforslag til ukeoppgave 15

NORGES TEKNISK- SIDE 1 AV 3 NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR KJEMISK PROSESSTEKNOLOGI EKSAMEN I FAG TKP4100 STRØMNING OG VARMETRANSPORT

Nullutslipp er det mulig hva er utfordringene? Arne Førland-Larsen Asplan Viak/GBA

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. Konvekson (strømning) Meom egemer: 3. Varmeovergang (meom uike egemer). Varmestråing, Stefan-Botzmanns ov. Q Varmeedning, Eks. 1 stort reservoar stort reservoar T H = T 0 s T L = = 6,0 cm 2 = 6,0 10 - m 2 =,0 cm s = 6,0 cm κ = 80 W/(Km) κ s = 29 W/(Km) Eksempe utregning: 2 2 Q Q ( T T ) H 0 Q Q ( T T ) gir s s 0 L s TH T 100 K Q L 9 W R 1,07 K/W tot der varmeresistans = R R R s tot s s 0,0m R 0,833 K/W 6,0 (10 m) 80W/mK 1,07 K/W Eks. 1: Temperaturforøp Strøm i serie 100 o C T/ o C 100 100 o C ern 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 ΔT i materiae med størst R (best isoason): ΔT = dq/dt R Q Q=Q =Q s! Varmestrøm Fe 21,9 cm 10 cm Q Q s Temperaturfa ΔT = R i Q uik 1

Fouriers varmeedningsov, uike former T 1 Q T x R Q dt dx T Strømtetthetsvektor: Ohms ov, uike former V 1 I V x R I dv dx V E Konduktivitet: og Gradient(drivkraft): T og V E Viktig for atmosfæren og vær Konvekson T 1 Q T 1. Varmeedning, Fouriers ov x R Q dt dx T 2. Konvekson (strømning). 3. Varmeovergang (vegg/uft). Varmestråing, Stefan-Botzmanns ov. Varmeedningsevne, (k = ) κ i = κ ΔT/Δx for uike materiaer ved romtemp Varmeovergangsta: α ute = 25 Wm -2 K -1 α inne = 7,5 Wm -2 K -1 i = α ΔT med Q Beste isoator Tiper & Mosca Tab. 20-3 Y&F Tab 17.5 2

Eks. 2: Temperaturforøp dob.gassvindu 25,0 1. Varmeedning, Fouriers ov T/oC 20,0 15,0 10,0 Varmeovergang 2. Konvekson (strømning) 3. Varmeovergang (vegg/uft). Varmestråing, Stefan-Botzmanns ov 5,0 Varmeedning 0,0 0 5 10 15 20 x/mm Hva hvis konvekson meom rutene gør seg gedende? Josef Stefan, eksperimenter 1879 e egemer sender ut e.m.stråing: Infrarødt ved romtemp, rødt - hvitt ved høyere temperaturer Ludvig Botzmann, teori 188 = e σ T /κ R konv, mye mindre enn 0,385 => større => T -T 5 mindre Figure 18.20 tomer vibrerer, kraftigere o høyere temperatur Vibrason = akseerason kseererende eektroner sender ut ems Ikke-synig varmestråing kan detekteres av IR-kamera o F e egemer sender ut ems (eektromagnetisk stråing): Infrarødt ved romtemp, rødt - hvitt ved høyere temperaturer Årsak: termiske vibrasoner i moekyer = akseererende eektroner. Fra: https://en.wikipedia.org/wiki/back-body_radiation 3

Materiae Emissivitet e for uike materiaer 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 e Liten Stor = e σ T Emissivitet e = absorpsonsevne a Fra Handbook og Physics & Chemistry: www.hbcpnetbase.com/ og www.engineeringtoobox.com/ emissivity-coefficients-d_7.htm Eks. 3 Termisk stråing fra soa so = eσt so = 1 5,67 10-8 (5778) W/m 2 = 63,2 MW/m 2 so i ae retninger => tota effekt: P so = so π R so2 = 3,85 10 26 W R so =696 10 6 m so inn,ord = P so / πr s2 = 1,37 kw/m 2 so nde r = 0,306 refekteres i atm.: ordoverfate = (1-r) 1,37 kw/m 2 = 0,99 kw/m 2 P inn = ordoverfate πr 2 = 121 10 15 W Energibaanse gir ordas «svartstråingstemperatur» T = -18,8 o C (ikke + 7 o C som forrige fore.) vvik ti ordas snittemp. +1 o C skydes drivhuseffekten. Sooverfata: T so = 5778 K (5500 6000 K) so so R s =1,96 10 11 m Jorda R =6371 km Varmestråing: e egemer/overfater stråer ut e.magn.stråing: Stefan-Botzmanns ov: = e σ T (W/m 2 ) Eks. : Menneskekroppen: T = 32 O C = 305 K, e = 0,8 = 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) Varmestråing 100 10000 K http://phet.coorado.edu/en/simuation/backbody-spectrum

Pancks stråingsov d/dλ = 5 d 2 I( ) 2hc d hc exp 1 k T f λ = c = ysfart 3 d 2h f I( f ) 2 df c hf exp 1 k T B B Max Panck (1858 197) Grunnegger kvantemekanikk: 1900: Stråingens bøgeengdefordeing 1918: Nobepris fysikk Pancks stråingsov: 5 d 2 I( ) 2hc d hc exp 1 k T B Y&F Figure 39.32 λ max øker når T avtar λ max = 2898 μm K / T Wiens forskyvningsov (Wihem Wien 1893, fra termodyn.) Interaktiv graf: phet.coorado.edu/en/simuation/backbody-spectrum Rottmann Høst 2012 n = 2 α = 1 Bernouita B = 1/30 => π /15 http://phet.coorado.edu/en/simuation/ backbody-spectrum 5

Eks 5: Temperaturforøp dob.gassvindu T H edning: stråing: inn = fσt L T/oC 25,0 20,0 15,0 10,0 varmeedning: = (T H -T L ) / ΣR i, 5,0 0,0 0 5 10 15 20 x/mm ΣR i = (R overgang + R gass + R uft ) = 0,83 m 2 K/W varmestråing: s = ut inn = fσt H - fσt L fσ T m 3 (T H -T L ) = 3,60 W/m 2 K (T H -T L ) T L f 0,7 inkuderer, transmison, refekson, absorpson og emison Totat: = (1,2 + 3,6) W/m 2 K (T H -T L ) Stråing vesentig bidrag! ut = fσt H f 0,7 for toagsgass Vinduer og vegger: U-verdi (tidigere k-verdi) Def: = U ΔT Enhet: W/m 2 K Q T 1 1/ R U T U R der R = varmeresistansen (K/W) www.enova.no: 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, U-verdi 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 ΔT/Δ = ΔT/R er ik for ae ag gennom f.eks. vindu. Varmestrømtetthet (W/m 2 ): = dq/dt / = - κ dt/dx Konvekson (materietransport) i gasser og væsker Varmeovergang meom to materiaer = - α ΔT Varmestråing e egemer/overfater stråer ut e.magn.stråing, som øker sterkt med temperaturen T : Stefan-Botzmanns ov: = e σ T e = a e = 1 het sorte overfater; e = 0 het banke overfater Linearisering: = σ (T H -T L ) σ T m3 (T H -T L ), T m meom T H og T L Pancks stråingsov: Bøgeengdefordeingen for stråingsintensiteten: (λ,t). Wiens forskyvningsov: λ max T = 2898 μm K 6