Preveden delovni zvezek (pdf format)

Raziskava 19.4: Ravnovesje toplote
Animacija kaže inkubator za pišance. V zaboju je grelec s
spremenljivim napajanjem. Inkubator ima termino prevodnost
0.15 W/m*K in debelino 2 cm. Dimenzija inkubatorja, ki je ne
vidimo (globina pravokotno na zaslon) je 0.3 m (položaj je
podan v desetinkah metra, temperatura v stopinjah
Celzija). Po spreminjanju napajanja grelnika opazujmo
spremembo notranje ravnovesne temperature, pri emer
prihaja do izgube energije skozi stene proti zunanjosti.
Ponovni zagon.
Zaboj mora biti obleen s svetlo odbojno snovjo (folijo), tako
da ni bistvenih prispevkov s sevanjem toplote. Edini bistven
proces izmenjave energije je prevajanje.
a. Animacija kaže pri spremembah napajanja grelnika takojšno spremembo temperature.
Pojasni, zakaj to ni v skladu s fiziko (temperatura se v resnici ne spremeni takoj). Kaj
doloa, kako dolgo bo trajalo, da sistem doseže ravnovesje
b. Ko uporabljamo grelec 50 W, izraunaj izgubo energije s prevajanjem z uporabo P =
(kS/x) T, pri emer je k termina prevodnost (v našem primeru 0.15 W/m*K), S je
površina zaboja, x je debelina sten zaboja, T je temperaturna razlika med notranjostjo
inkubatorja in njegovo zunanjo okolico. To naj bi bilo enako energiji, ki jo posreduje
grelnik (50 W).
c. Z izenaenjem energije na asovno enoto v zaboju (od grelnika) z izgubo energije iz
zaboja (s prevodnostjo skozi steno) napovej potrebno mo grelnika, da bi držal zaboj na
temperaturi 27 o C.
d. Preveri svojo napoved s spreminjanjem moi grelnika. Pomislimo, da bi v primeru, ko bi
bili v zaboju pišanci, tudi ti sevali toploto in bi morali toploto grelnika zmanjšati.
163