Тема . МКТ. Тепловые явления

.03 Теплопроводность

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела мкт. тепловые явления
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#100262

Имеется прямоугольник 1234 изготовленный из металлических стержней одинакового материала и одинакового сечения, причем длины сторон прямоугольника относятся как

1 − 2 : 1 − 4 = 1 : 2

Вершины 2 и 4 связаны таким же (но кривым) стержнем с длиной, втрое большей длины стержня 1-2. Температуры вершин 1 и 3 поддерживается постоянными и равными t1 = 100∘ , t3 = 0∘ . Найти температуры вершин 2 и 4?
Указание. Тепловой поток между точками, температуры которых поддерживаются постоянными, пропорционален разности температур точек, обратно пропорционален расстоянию между ними и коэффициенту теплопроводности среды между ними (закон Фурье). Считать, что боковые поверхности стержней теплоизолированы.

(Росатом, 2018, 10)

PIC

Источники: Росатом, 2018, 10

Показать ответ и решение

Очевидно, что в равновесии (когда все температуры не меняются) тепловой поток по стержню 1-2 равен сумме тепловых потоков по стержням 2 − 3  и 2 − 4  . Поэтому из закона Фурье имеем

t1 − t2   t2 − t3   t2 − t4
-------=  -------+ -------
   l        2l        3l

где l  - длина стержня 1-2. Отсюда

6t1 + 3t3 = 11t2 − 2t4

Аналогично, тепловой поток по стержню 4-3 равен сумме тепловых потоков по стержням 2 − 4  и 1 − 4  . Поэтому

t4 −-t3-   t1 −-t4  t2 −-t4-
   l   =    2l   +   3l   .

Откуда

3t1 + 6t3 = − 2t2 + 11t4. (∗∗)

Решая систему уравнений (*)-(**) получим:

     72t1 + 45t3               45t1 + 72t3
t2 = -----------=  61,5∘C, t4 = ----------- = 38, 5∘C
        117                        117

Ответ:     ∘
38,5 C  .
(Официальное решение Росатом)

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!