ZESTAW 2.5

1. Prawo Newtona, Stefana-Boltzmanna.

2. Podstawy wymiany ciepła przez konwekcje oraz promieniowanie.

1. Metalowy drut o długości 2m, grubości 0,3 cm jest podlączony do żródła prądu. Natężenie prądu I = 1,5A, różnica napięć wynosi V = 60V. Temperatura na powierzchni druta T_p = 152ºC, temperatura otoczenia T_∞ = 15ºC. Jaki jest współczynik konwekcji ciepła między powierzchnią druta i otoczeniem?

2. 
   Osoba stojąca w pokoju o temperaturze 25ºC ma średnią temperature powierzchni ciała (A_p = 1.4 m²) T_p = 30ºC, jaki jest strumień ciepła które promieniuje z powierzchni ciała jeżeli ściany pokoju mają temperature T₁ = 10ºC (zimą) oraz T₂ = 25ºC (latem). Emisyjność skóry człowieka wynosi 0.95.

3. Obliczyć strumień ciepła oraz gęstość strumienia ciepła z zadania 2. jeżeli dodatkowo znany jest współczynnik konwekcji α = 6 W/m2ºC.

4. 
   Obliczyć strumień ciepła między dwoma dużymi równoległymi płytami o temperaturach T₁ = 300K, T₂ = 200K oddalonych od siebie o 1 cm, (emisyjność płyt wynosi 1) jeżeli przestrzeń pomiedzy płytami wypełniona jest

- powietrzem ( λ = 0,0219 W/mºC)

- próżnią

- polyuretanem ( λ = 0,026 W/mºC)

- super-izolacja ( λ = 0,00002 W/mºC)

5. 
   Styropianowy (λ = 0,033 W/mºC) pojemnik na kostki lodu ma zewnętrzne wymiary 30cm x 40 cm x 40 cm, ściany pojemnika mają grubość 3 cm. Do pojemnika wlożono 40kg lodu o temperaturze T = 0ºC (wewnętrzne ściany pojemnika utrzymują taką samą temperature przez cały czas). Ciepło topienia lodu przy temperaturze 0ºC wynosi h_f = 333,7 kJ/kg. Jak długo zajmie kompletne roztopienie lodu jeżeli temperatura zewnętrznych ścian pojemnika wynosi 8ºC?

6. 
   Tranzystor o wysokości 0,4 cm i średnicy 0,6 cm jest chlodzony przepływającym powietrzem, współczynnik konwekcji wynosi 30 W/m²ºC. Jaką maksymalną moc może mieć tranzystor jeżeli temperatura powietrza wynosi 55ºC i temperatura obudowy tranzystora nie może przekroczyć 70ºC.

---