Rezolvare test complemente de fizică

Curs 1

1. Care sunt mecanismele transferului de caldura?

Mecanismele tranferului de caldura sunt : conductia, convectia si radiatia termica.

Conductivitatea termica este mecanismul de transfer de caldura care se realizeaza la nivel molecular ca rezultat al ciocnirilor elastice intre moleculele sau ionii substantei ca urmare a oscilatiilor sau deplasarii lor. Moleculele cu energie mai mare prin ciocnire cu moleculele sau ionii cu energie mai mica le cedeaza o parte din energia lor cinetica, astfel incat caldura se transmite din aproape in aproape in tot corpul.

Convectia este mecanismul de transfer in interiorul aceleiasi faze sau intre faza diferite, care se realizeaza ca efect al deplasarii si amestecarii macroscopice a fluidului.

Altfel spus un fluid in miscare transporta cu sine o cantitate de caldura.

In functie de cauza care determina deplasarea fluidului, convectia poate fi libera (naturala) sau fortata.

Convectia libera este datorata deplasarii curentului de fluid incalzit , care prin ridicarea temperaturii, si-a micsorat densitatea si capata o miscare ascendenta.

Convectia fortata este datorata unor curenti de fluid pus in miscare prin alte cauze decat micsorarea densitatii adica, deplasarea si amestecarea fluidului este rezultatul unei forte exterioare transmisa fluidului printr-un mijloc mecanic cum ar fi o pompa, un ventilator, etc.

Radiatia termica este mecanismul de transmitera a caldurii prin propagarea radiatiilor termice care sunt de natura electromagnetice cu lungimea de unda, λ, cuprinsa intre 750nm si 40 μm. Transformarea caldurii in energie radianta si invers are loc printr-un fenomen complex de oscilatie interatomica si intraatomica. Energia radianta este transportata prin spatiu de radiatiile termice care se transforma partial sau total in caldura atunci cand acestea intalnesc un corp mai rece.

2. Marimile caracteristice transferului de caldura?

Temperatura este un parametru de stare scalar care este o functie de coordonatele spatiale si de timp.

Se numeste camp de temperatura. O regiune oarecare din spatiu unde fiecarui punct i se poate atasa o temperatura. Un camp de temperatura poate fi exprimat prin relatia: T=f(x,y,z,t) sau T=f( ,t) unde x,y,z sunt coordonatele punctului caruia i se atasaza marimea T ,iar t este timpul.

Daca timpul nu figureaza explicit atunci:

si regimul de temperatura este stationar iar functia de temperatura devine: T=f(x,y,z,)

In cazul in care temperatura variaza in timp regimul de temperatura este nestationar sau variabil.

Intr-un camp de temperatura, locul geometric al tuturor punctelor dintr-un corp in care, la un anumit moment, temperatura are o anumita valoare formeaza in spatiu o suprafata izoterma. Un camp poate fi reprezentat printr-o familie de suprafete izoterme corespunzand unor valori ale temperaturii care variaza dupa o anumita regula. Cum intr-un punct oarecare al campului, la un moment dat, temperatura are o valoare determinata, suprafetele izoterme nu se intersecteaza. Suprafetele izoterme sunt stationare pentru un camp stationar. Ele se deplaseaza si se pot deforma cand campul este variabil.

Fie doua suprafete izoterme avand temperaturile T, respectiv T+dT. Consideram un punct P pe suprafata de temperatura T si traiectoria ortogonala Γ a familiei de suprafete izoterme, care trece orin P. Fie Q punctul in care curba Γ intersecteaza suprafata de temperatura T+dT. Cele doua suprafete fiind infinit vecine, dreapta PQ este normala comuna la ambele suprafete. Daca este distanta PQ putem scrie gradientul de temperatura:

Fluxul termic unitar (sau densitatea de suprafata a fluxului termic) reprezinta cantitateade caldura transferata in unitatea de timp prin unitatea de suprafata (solicitare termica sau incarcare termica), si este notat cu q.

Fluxului termic si fluxului termic unitar li se poate atribui un caracter vectorial deoarece reprezinta o propagare dirijata a cantitatilor de caldura.

Regimul de transfer de caldura poate fi:

-permanent , regimul in care transferul nu depinde de timp, corpul se afla in echilibru termic

-tranzitoriu, regimul in care transferul se modifica in timp, corpul se incalzeste sau se raceste

3. Ecuatia Fourier pentru conductia termica?

Ecuatia care exprima fluxul de caldura transferat prin conductie, in regim stationar se numeste Legea Fourier