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HeatFlow1Topicsinthislecture:ConductionConvectionRadiation
ConductionConvectionRadiationMechanismsofHeatFlowEnergytransferredwithinsolidduetocollisionsbetweenvibratingatoms.Energytransferredbymotionoffluid(liquidorgas)duetochangesindensity.Electromagneticwaves.Cantravelthroughavacuum.2
ConductionHeatwillflowwhileatemperaturedifferenceexists.3Lagging
=thermalinsulatingmaterial
Conduction??Q/t=heatflow(J/s)or(W)k=thermalconductivity(W/m.K)A=crosssectionarea(m2)T1–T2=temperaturedifferenceL=lengthofconductor4
InsulationInsulatedbar:ThermalcurrentI(dQ/dt)issameatallpointsalongthebar.5Likeahosepipewithholes?
LikeelectricityLikeV=IRThermalresistance??6
SeriesandParallelSeriese.g.doubleglazingParallele.g.windows,doors,walls,roof,floor
Question7:Aironbar0.5mlongandacopperbar1.2mlongarejoinedendtoend.Thefreeendoftheironbariskeptat80°Candthefreeendofthecopperbariskeptat0°C.Bothbarshavecircularcross-sectionofdiameter0.16mandbotharelagged.InthermalequilibriumthejunctionisattemperatureT1.CalculateTherateofheatflowThetemperatureT1 Thermalconductivityofcopper=390Wm–1K–1andiron=75Wm–1K–18NowPAUSEthevideoandtrytosolveQ7
9?
Graphenek≈5000W/mKhasthehighestthermalconductivityofknownmaterials2-DstructureSpacerockettile
silica(SiO2)hasoneofthelowestthermalconductivities.Toprotectcrewfromheatonentrytoearth’satmosphere10
UValuesTheseareusedbyheatingengineers?Comparesdifferentmaterials.Valuesobtainedbydirectmeasurement(nottheoreticalcalculations)AllowsforimperfectionsinthematerialsHeatflowperunitarea,for1?Cdifference?Lowvaluesgivebetterinsulation.Examples11
Whichofthesegraphs……..ABCDEa.Showsalaggedbarb.Showsanunlaggedbarc.Showsalaggedcompositebar(withthehighest
thermalresistanceontheleft)Question8:Now
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