Question

Азот заповнює простір між двома пластинами, відстань між якими d = 2
см. Температури пластин Т1 = 295 К та Т2 = 305 К. Ефективний діаметр
молекул азоту d = 0,3 нм. Обчислити величину потоку тепла q, який виникає
між двома пластинами.

Answer 1

Для обчислення потоку тепла (q) між двома пластинами використовується закон стефана-Больцмана, який визначає потік тепла через простір між пластинами на основі температур, площі та властивостей газу. Формула для розрахунку потоку тепла виглядає так:

q = (σ * A * (T1^4 - T2^4)) / (d^2)

де:

σ - стала Стефана-Больцмана, яка дорівнює приблизно 5.67 × 10^(-8) Вт/(м^2 * К^4).
A - площа пластини (площа, з якою молекули азоту стикаються).
T1 і T2 - температури пластин в Кельвінах.
d - відстань між пластинами.
Зараз підставимо дані в формулу:

σ = 5.67 × 10^(-8) Вт/(м^2 * К^4)
A = (площа молекули азоту) = π * (d/2)^2 = π * (0.3 × 10^(-9) м)^2 ≈ 2.827 × 10^(-19) м^2
T1 = 295 К
T2 = 305 К
d = 2 см = 0.02 м

q = (5.67 × 10^(-8) Вт/(м^2 * К^4) * 2.827 × 10^(-19) м^2 * (295^4 - 305^4)) / (0.02 м)^2

Розраховуючи це вираз, отримуємо величину потоку тепла (q).