„Termodinamika példák - Lineáris hőmérsékletprofil” változatai közötti eltérés

A Fizipedia wikiből
(Megoldás)
a
6. sor: 6. sor:
 
| tárgynév    = Kísérleti fizika 3. gyakorlat
 
| tárgynév    = Kísérleti fizika 3. gyakorlat
 
| gyaksorszám = 1
 
| gyaksorszám = 1
| példasorszám = 1
 
 
| témakör    = Termodinamika - Kinetikus gázelmélet, transzportfolyamatok
 
| témakör    = Termodinamika - Kinetikus gázelmélet, transzportfolyamatok
| előző  = Termodinamika - Állapotváltozás, I. főtétel
+
| rövid      = Kinetikus gázelmélet, transzport
| következő  = Termodinamika - Állapotváltozás, I. főtétel
+
| előzőpélda = Termodinamika példák - Gázcsere tartályok közt
+
| következőpélda = Termodinamika példák - Jég fagyása
+
 
}}
 
}}
 
== Feladat ==
 
== Feladat ==

A lap 2013. április 23., 20:25-kori változata

Navigáció Pt·1·2·3
Kísérleti fizika 3. gyakorlat
Gyakorlatok listája:
  1. Kinetikus gázelmélet, transzport
  2. Állapotváltozás, I. főtétel
  3. Fajhő, Körfolyamatok
  4. Entrópia, II. főtétel
  5. Homogén rendszerek
  6. Fázisátalakulások
  7. Kvantummechanikai bevezető
Kinetikus gázelmélet, transzport
Feladatok listája:
  1. Id. g. nyomása belső energiával
  2. Stern-kísérlet
  3. Energia szerinti eloszlás
  4. Vákuum
  5. Diffúzió és belső súrlódás
  6. Gáz szökése
  7. Gázcsere tartályok közt
  8. Gázcsere két gázzal
  9. Lineáris hőmérsékletprofil
  10. Jég fagyása
  11. Hővezetés
© 2012-2013 BME-TTK, TÁMOP4.1.2.A/1-11/0064

Feladat

  1. Egy \setbox0\hbox{$d$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% vastagságú, nagy felületű, homogén anyagréteg két ellentétes felületén a hőmérséklet állandó \setbox0\hbox{$T_1$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% és \setbox0\hbox{$T_2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%, az anyag hővezetési tényezője hőmérséklet- és helyfüggetlen. A hővezetés alapegyenlete segítségével mutassuk ki, hogy a rétegben a hőmérséklet lineárisan változik az egyik felülettől mért \setbox0\hbox{$z$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% távolsággal, és írjuk fel a \setbox0\hbox{$T(z)$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% függvényt a megadott mennyiségekkel!

Megoldás

A \setbox0\hbox{$j_z=-\lambda \frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}z}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% hőáramra felírt egyenletet vonatkoztassuk most egy rögzített \setbox0\hbox{$A$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% keresztmetszetre, így a hővezetésnek egy új alakját, a \setbox0\hbox{$J_Q=\frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% átadott hőteljesítményt kapjuk:

\[\frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}=-\lambda A \frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}z}\]

Mivel stacionárius esetben hő nem halmozódhat fel, \setbox0\hbox{$J_Q$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% állandó minden \setbox0\hbox{$A$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% nagyságú keresztmetszetre, bármely \setbox0\hbox{$z$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% magasságban legyen is az.

Ebből viszont következik, hogy \setbox0\hbox{$\frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}z}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% állandó, aminek megoldása \setbox0\hbox{$T(z) = T_0 + c_T z$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% lineáris függvény.

A \setbox0\hbox{$T(0)=T_1,\,T(d)=T_2$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% peremfeltételekre illesztve
\[T(z)=T_1+\frac{T_2-T_1}{d}z\]

adódik.