„Termodinamika példák - Hővezetés” változatai közötti eltérés

A Fizipedia wikiből
a (Szöveg koherenssé tétele)
a
15. sor: 15. sor:
 
$$ \frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}=A\alpha \left(T-T_0\right). $$
 
$$ \frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}=A\alpha \left(T-T_0\right). $$
  
A test $\mathrm{d}T$ hőmérséklettel való hűlése $\mathrm{d}Q=-cm\,\mathrm{d}T$ hő elvonásával jár. A kapott differenciálegyenlet a változók szétválasztásának módszerével megoldható
+
A test $\mathrm{d}T$ hőmérséklettel való hűlése $\mathrm{d}Q=-cm\,\mathrm{d}T$ hő elvonásával jár. A kapott
 
$$ -\frac{cm\,\mathrm{d}T}{\mathrm{d}t} = A\alpha \left(T-T_0\right), $$
 
$$ -\frac{cm\,\mathrm{d}T}{\mathrm{d}t} = A\alpha \left(T-T_0\right), $$
az eredményt a $T(0)=T_1$ kezdeti feltételre illesztve
+
differenciálegyenlet a változók szétválasztásának módszerével megoldható, az eredményt a $T(0)=T_1$ kezdeti feltételre illesztve
 
$$ \ln \left(\frac{T-T_0}{T_1-T_0}\right) = \frac{A\alpha}{cm}t.$$
 
$$ \ln \left(\frac{T-T_0}{T_1-T_0}\right) = \frac{A\alpha}{cm}t.$$
  
Ebből a test pillanatnyi hőmérséklete:
+
A test pillanatnyi hőmérséklete:
 
$$ T = T_0+\left(T_1-T_0\right)e^{\textstyle -\frac{A\alpha}{cm}t}. $$
 
$$ T = T_0+\left(T_1-T_0\right)e^{\textstyle -\frac{A\alpha}{cm}t}. $$
 
</wlatex>
 
</wlatex>
 
</noinclude>
 
</noinclude>

A lap 2013. április 27., 11:12-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. \setbox0\hbox{$T_0$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% hőmérsékletű, igen nagy hőkapacitású folyadékba \setbox0\hbox{$T_1>T_0$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% hőmérsékletű, \setbox0\hbox{$m$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% tömegű és \setbox0\hbox{$c$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% fajhőjű, abszolút jó hővezető testet helyezünk a \setbox0\hbox{$t=0$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% pillanatban. A test lehűlése a Newton-féle lehűlési törvény szerint zajlik (\setbox0\hbox{$\text{hőáramsűrűség}=\alpha(T-T_0)$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%), az \setbox0\hbox{$\alpha$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% hőátadási tényező ismert, a test felületének nagysága \setbox0\hbox{$A$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0%. Határozzuk meg a test hőmérsékletét \setbox0\hbox{$t$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% idő eltelte után!

Megoldás

Hővezetés alapegyenlete a Newton-féle lehűlési törvénnyel:

\[ \frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}=A\alpha \left(T-T_0\right). \]

A test \setbox0\hbox{$\mathrm{d}T$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% hőmérséklettel való hűlése \setbox0\hbox{$\mathrm{d}Q=-cm\,\mathrm{d}T$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% hő elvonásával jár. A kapott

\[ -\frac{cm\,\mathrm{d}T}{\mathrm{d}t} = A\alpha \left(T-T_0\right), \]

differenciálegyenlet a változók szétválasztásának módszerével megoldható, az eredményt a \setbox0\hbox{$T(0)=T_1$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% kezdeti feltételre illesztve

\[ \ln \left(\frac{T-T_0}{T_1-T_0}\right) = \frac{A\alpha}{cm}t.\]

A test pillanatnyi hőmérséklete:

\[ T = T_0+\left(T_1-T_0\right)e^{\textstyle -\frac{A\alpha}{cm}t}. \]