ZESTAW IV NIEUSTALONE PRZEWODZENIE CIEPŁA

Zadanie 1

Stalowa kula o średnicy 5 cm i temperaturze początkowej T

0

= 450°C umieszczono w ośrodku

o temperaturze T

ot

= 100°C i współczynniku wnikania ciepła α= 10 W /m

2

K. Oblicz czas po jakim

temperatura kuli osiągnie wartość 150 °C. .

Właściwości fizyczne kuli: c= 0,46 kJ/kgK, λ= 35 W/mK, ρ= 7800 kg/m

3

Zadanie 2

Temperaturę przepływającego gazu zmierzono termoelementem, którego złącze można
przedstawić w przybliżeniu jako kulę o średnicy 1 mm. Właściwości fizyczne złącza są
następujące: c = 320 J/kgK, λ = 35 W/mK, ρ = 8500 kg/m

3

. Współczynnik wnikania ciepła

pomiędzy złączem i gazem wynosi α = 210 W/m

2

K. Oblicz ile czasu upłynie zanim termopara

wskaże 99 % początkowej wartości różnicy temperatury pomiędzy złączem, a opływającym gazem.

Zadanie 3

Studenci kończą zajęcia o 18.45. Droga na Miasteczko Studenckie trwa 15min, uwzględniając wizytę
w sklepie w celu kupienia sześciopaku piwa Lech. Niestety lodówka w sklepie była pusta i spragnieni
studenci kupili ciepłe piwo. Po jakim czasie chłodzenia w 1) zamrażarce 2) w lodówce, piwo będzie
zdatne do spożycia?

Założenia: piwo powinno mieć temperaturę ~7°C do degustacji, a ~3°C do szybkiego ugaszenia
pragnienia (proszę wybrać wg własnych preferencji). Temperatura początkowa piwa to 23°C,
temperatura w lodówce 5°C, w zamrażalniku -18°C. Współczynnik wnikania ciepła w lodówce
α

l

= 8W/m

2

K, w zamrażalniku α

z

= 10W/m

2

K. Typowa puszka piwa ma wymiary D=65mm,

H=166mm. Własności fizyczne piwa: ρ=996,64 kg/m

3

, c

p

=4182,71 J/kgK.

Zadanie 4

O godzinie 17:00 w pomieszczeniu o temperaturze T

ot

= 20°C znaleziono martwego

mężczyznę, którego temperatura ciała wynosiła T

c

= 25 °C. Współczynnik wnikania ciepła

pomiędzy ciałem, a otoczeniem oszacowano na poziomie α= 8 W/m

2

K. Przybliżając kształt

ludzkiego ciała walcem o średnicy 30 cm i długości 170 cm, oszacuj o której godzinie nastąpił zgon.

Zadanie 5.

Początkowo, 1000 W żelazko, którego płyta grzewcza wykonana jest ze stopu aluminium o grubości
0,5 cm (ρ= 2770 kg/m3, cp = 875 J/kgK, a = 7.3· 10-5 m2/s) powierzchni 0.03 m2 znajduje się
w równowadze termodynamicznej z otaczającym powietrzem o temperaturze 22°C. Przyjmując,
że współczynnik wnikania ciepła wynosi 12 W/m2K oraz zakładając, że 85% ciepła
generowanego przez opór przewodu elektrycznego dociera do powierzchni grzejnej żelazka, oblicz
ile czasu upłynie zanim osiągnie ona temperaturę140 °C.