Title CĐ Bồi dưỡng HSG Vật Lý lớp 10 - Chương 12 - TRUYỀN NHIỆT- KHUẾCH TÁN.docx ✅

1 CHƯƠNG XII. TRUYỀN NHIỆT- KHUẾCH TÁN XII.1 TRUYỀN NHIỆT. 2 XII. 2 KHUẾCH TÁN 13 XII.1 LỜI GIẢI TRUYỀN NHIỆT 14 XII. 2 LỜI GIẢI KHUẾCH TÁN 41
2 XII.1 TRUYỀN NHIỆT. Bài 1. Không gian giữa hai bản lớn song song chứa đầy heli. Khoảng cách giữa các bản là l=50mm. Một bản được giữ ở nhiệt độ t 1 =20 0 C, bản kia ở nhiệt độ t 2 =40 0 C. Tính mật độ thông lượng nhiệt q. Thực hiện phép tính với các trường hợp khi áp suất trong chất khí là: a) p=100kPa b) p=10mPa. ĐS: a. 220/;qWm b. 20,21/qWm Bài 2. Một thanh được bọc một vỏ cách nhiệt và một đầu của nó tiếp xúc nhiệt với một bình điều nhiệt có nhiệt độ T 1 , còn đầu thứ hai tiếp xúc với một bình điều nhiệt có nhiệt độ T 2 (T 1 >T 2 ). Thanh gồm hai phần có các chiều dài là l 1 và l 2 và các hệ số dẫn nhiệt 1 và 2 . Tìm mật độ thông lượng nhiệt q và gradient nhiệt độ dT dX trong mỗi phần của thanh. ĐS: 1221 1212 12211221 12 ,,TTdTqdTq q lldXlldXll         Bài 3. Trong không gian giữa hai bản lớn đặt song song với nhau chứa một môi trường có hệ số dẫn nhiệt biến đổi với nhiệt độ theo quy luật 0   , trong đó 0 là hằng số đối với môi trường đã cho. Các nhiệt độ T 1 và T 2 của các bản được giữ không đổi (T 1 >T 2 ). Khoảng cách giữa các bản là ℓ . Tìm mật độ thông lượng nhiệt q và nhiệt độ T trong môi trường theo x, trong đó x là khoảng cách được tính từ bản có nhiệt độ T 1 . ĐS: 012 1 21 ln, X l TT qTT lTT    
3 Bài 4. Không gian giữa hai mặt cầu đồng tâm chứa một chất đồng tính và đẳng hướng. Các bán kính của các quả cầu bằng 1r và 212rrr . Mặt của quả cầu trong được giữ ở nhiệt độ T 1 , mặt của quả cầu ngoài ở nhiệt độ T 2 . Người ta biết thông lượng nhiệt qua các mặt cầu bằng q. Tìm hệ số dẫn nhiệt  của chất nằm giữa hai mặt cầu, gradient nhiệt độ dT dr và nhiệt độ T trong khoảng giữa các mặt cầu theo r. Giả thử rằng  không phụ thuộc vào nhiệt độ. ĐS:      211221122112 122121211 11 ,, 4 qrrrrTTrrTTdT TT rrTTdrrrrrrrr       Bài 5. Một khí lý tưởng đơn nguyên tử chiếm khoảng không gian giữa hai hình trụ rất dài và đồng trục. Đường kính hiệu dụng của các phân tử khí là d, khối lượng của phân tử là m. Các bán kính của các hình trụ là 1r và 2r ( 12rr ). Hình trụ trong được giữ ở nhiệt độ T 1 , hình trụ ngoài ở nhiệt độ T 2 . Tìm thông lượng nhiệt q chuyển qua một đơn vị chiều dài của các hình trụ. Giả thử rằng không có sự đối lưu của chất khí và quãng đường tự do của các phân tử khí nhỏ hơn khoảng cách giữa các hình trụ nhiều. ĐS: 2211 2 2 1 4 3 ln BB TTTT kk q rdm r    Bài 6. Một khí lý tưởng lưỡng nguyên tử dãn đoạn nhiệt đến một thể tích lớn gấp đôi lúc đầu. Xác định xem hệ số truyền nhiệt  và hệ số khuếch tán D của khí biến đổi như thế nào? Biết rằng các phân tử là rắn và đường kính hiệu dụng của các phân tử không đổi. ĐS: Hệ số truyền nhiệt  giảm 52 lần, hệ số số khuếch tán D tăng 452 . Bài 7. Áp suất của một khí lý tưởng lưỡng nguyên tử sau khi bị nén tăng gấp 10 lần. Xác định sự biến đổi của quãng đường tự do  của các phân tử và hệ số nhớt  của khí. Khảo sát các trường hợp nén: a) Đẳng nhiệt
4 b) Đoạn nhiệt. ĐS: a.  giảm 10 lần,  không đổi; b.  giảm 5710 ,  tăng 710 . Bài 8. Một lớp nước đá dày 1cm đóng băng trên mặt ao. Mặt trên của đá có nhiệt độ - 20 0 C. a. Xác định tốc độ tăng độ dày của lớp băng. b. Sau bao lâu bề dày của lớp băng tăng gấp đôi. ĐS: a. 1 .; . T v zpL  b. t = 22211. 2 L zz T    =20phút Bài 9. Một đầu thanh được bọc bằng vỏ cách nhiệt , được giữ ở nhiệt độ T 1 còn đầu kia ở nhiệt độ T 2 . Thanh gồm hai phần có độ dài ℓ 1 , ℓ 2 và có độ dẫn điện χ 1 và χ 2 . Hãy xác định nhiệt độ tiếp xúc giữa phần đó của thanh. ĐS: 12 12 12 12 12 TT ll T ll      Bài 10. Hai thanh có chiều dài lần lượt là ℓ 1 , ℓ 2 và có độ dẫn điện χ 1 và χ 2 được gắn với nhau ở một đầu. Hãy tìm độ dẫn điện của thanh đồng tính có chiều dài ℓ 1 + ℓ 2 để nó dẫn nhiệt giống hệ hai thanh trên. Mặt bên các thanh được bọc cách nhiệt. ĐS: 12 12 12 ll ll     Bài 11. Một máy lạnh bên trong là một hệ có nhiệt dung C và nhiệt độ T 2 ít biến đổi. Sự cách nhiệt là không lí tưởng, nó trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài có nhiệt độ T 1 một công suất nhiệt tỉ lệ với chênh lệch nhiệt độ P 1 = k(T 1 - T 2 ). Động cơ làm cho máy