 |
A P. 5385. feladat (2022. február) |
P. 5385. Hányadrészére csökken az ablakon kiszökő hőáram, ha az egyrétegű, \(\displaystyle d_\textrm{üveg}=3\) mm vastag üvegből készült ablakot ugyanilyen üvegtáblából készült, kétrétegű ablakra cseréljük, melynek üvegei között \(\displaystyle d_\textrm{levegő}=7~\textrm{mm}\)-es levegőrés van? A levegő és az üveg hővezetési tényezője \(\displaystyle \kappa_\textrm{levegő}=0{,}025~\mathrm{W/(m\,K)}\) és \(\displaystyle \kappa_\textrm{üveg}= 1{,}2~\mathrm{W/(m\,K)}\).
Példatári feladat nyomán
(4 pont)
A beküldési határidő 2022. március 16-án LEJÁRT.
Megoldás. A Newton-féle hővezetési törvény szerint (állandósult állapotban) az időegységenként és felületegységenként átáramló hőmennyiség egyenesen arányos a hőmérsékletkülönbséggel és fordítottan arányos a réteg vastagságával:
\(\displaystyle \frac{Q}{At}=\kappa \frac{\Delta T}{d}.\)
Egyrétegű üvegtábla esetében
\(\displaystyle \frac{Q_1}{At\Delta T}=\frac{\kappa_\textrm{üveg}}{{d_\textrm{üveg}}}=400~\frac{\rm W}{\rm m^2\,K}.\)
Kétrétegű ablaknál 2 db 3 mm-es üveg között 7 mm-es levegőréteg van. Az üveg sokkal jobb hővezető, mint a levegő, és a két üvegréteg együttes vastagsága kicsit kisebb, mint a levegőréteg vastagsága. Emiatt a kétrétegű ablak hővezetésénél elhanyagolhatjuk az üvegrétegek hatását, és elegendő csak a levegőréteggel foglalkozzunk. Erre pedig
\(\displaystyle \frac{Q_2}{At\Delta T}=\frac{\kappa_\textrm{levegő}}{{d_\textrm{levegő}}}\approx 3{,}6~\frac{\rm W}{\rm m^2\,K}.\)
A két esetet összehasonlítva látjuk, hogy ugyanakkora felületen és ugyanakkora hőmérsékletkülönbségnél
\(\displaystyle \frac{Q_2}{Q_1}\approx\frac{3{,}6}{400}\approx 0{,}009,\)
vagyis a kétrétegű ablak hővesztesége nem a fele, hanem mindössze csak 1%-a az egyrétegűének.
Statisztika:
36 dolgozat érkezett. 4 pontot kapott: Albert Máté, Beke Bálint, Dóra Márton, Elekes Dorottya, Gábriel Tamás, Kürti Gergely, Nemeskéri Dániel, Schmercz Blanka, Seprődi Barnabás Bendegúz, Somlán Gellért, Szabó Márton, Téglás Panna, Veszprémi Rebeka Barbara, Vig Zsófia. 3 pontot kapott: Antalóczy Szabolcs, Bacsó Dániel, Brezina Gergely, Hegedűs Máté Miklós, Katona Attila Zoltán, Sándor Dominik, Tatár Ágoston. 2 pontot kapott: 2 versenyző. 1 pontot kapott: 7 versenyző. 0 pontot kapott: 3 versenyző. Nem versenyszerű: 1 dolgozat.
A KöMaL 2022. februári fizika feladatai