Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 13304
2020-02-19 
В длинной трубе, наполненной водой, сделана поперечная перегородка из пробки толщиной 1 см, перегородка делит трубу на две части. Если температуры воды в частях трубы отличаются на 1 градус, поток тепла через перегородку составляет 2 Дж/с. Добавим еще одну перегородку - толщиной 2 см, теперь перегородки "выделяют" в трубе цилиндрическую полость. Слева от этой полости будем поддерживать температуру воды $+50^{ \circ} С$, справа -температуру $+20^{ \circ} С$. Определите установившуюся температуру воды в полости. Определите тепловые потоки через каждую перегородку. Теплопроводность стенок трубы пренебрежимо мала.
Решение:
Для определенности предположим, что температура $+20^{ \circ} C$ поддерживается около более толстой перегородки (противоположный случай так же прост). При стационарном состоянии системы поток тепла от горячей воды в полость равен потоку тепла из полости в холодную воду. Будем считать, что поток тепла пропорционален разности температур с двух сторон перегородки и обратно пропорционален ее толщине. Тогда для установившейся температуры $T$ внутри полости получим соотношение
$(50 - T) = 0,5 (T - 20)$, откуда $T = 40^{ \circ} С$.
Поток тепла через тонкую перегородку при разности температур 10 градусов в 10 раз больше заданной в условии величины 2 Дж/с, следовательно, потоки тепла в полость и из полости составят по 20 Дж/с.
В длинной трубе, наполненной водой, сделана поперечная перегородка из пробки толщиной 1 см, перегородка делит трубу на две части. Если температуры воды в частях трубы отличаются на 1 градус, поток тепла через перегородку составляет 2 Дж/с. Добавим еще одну перегородку - толщиной 2 см, теперь перегородки "выделяют" в трубе цилиндрическую полость. Слева от этой полости будем поддерживать температуру воды $+50^{ \circ} С$, справа -температуру $+20^{ \circ} С$. Определите установившуюся температуру воды в полости. Определите тепловые потоки через каждую перегородку. Теплопроводность стенок трубы пренебрежимо мала.
Решение:
Для определенности предположим, что температура $+20^{ \circ} C$ поддерживается около более толстой перегородки (противоположный случай так же прост). При стационарном состоянии системы поток тепла от горячей воды в полость равен потоку тепла из полости в холодную воду. Будем считать, что поток тепла пропорционален разности температур с двух сторон перегородки и обратно пропорционален ее толщине. Тогда для установившейся температуры $T$ внутри полости получим соотношение
$(50 - T) = 0,5 (T - 20)$, откуда $T = 40^{ \circ} С$.
Поток тепла через тонкую перегородку при разности температур 10 градусов в 10 раз больше заданной в условии величины 2 Дж/с, следовательно, потоки тепла в полость и из полости составят по 20 Дж/с.
