Тепловые процессы: теплопередача, тепловой баланс и КПД двигателя — тест

Перегрев — одна из самых частых причин отказа техники: горячий драйвер двигателя, деформированная печатная деталь, лопнувший стакан с кипятком. Набор проверяет, понимает ли ученик, как тепло переходит от тела к телу, сколько его нужно, чтобы нагреть или расплавить вещество, и почему тепловой двигатель не может превратить в работу всю полученную теплоту.

Какие темы охватывает набор

Три вида теплопередачи — теплопроводность, конвекция и излучение — и их применение: радиаторы, термоизоляция, охлаждение электроники. Количество теплоты при нагревании $Q = cm\Delta t$, удельная теплоёмкость, удельная теплота плавления и парообразования. Уравнение теплового баланса для смеси. Тепловой двигатель: нагреватель, рабочее тело, холодильник, КПД и его предел для цикла Карно. Линейное тепловое расширение и его учёт в конструкциях, термопара и терморезистор как датчики температуры.

Как устроена работа

Пятнадцать заданий: выбор ответа, соответствие технического устройства и преобладающего вида теплопередачи, порядок участков графика нагревания льда, вставка терминов и расчёты — теплота на нагрев воды, температура смеси, КПД двигателя и наибольший КПД по температурам нагревателя и холодильника.

Разбор и подготовка

В заданиях повышенного уровня теория применяется к инженерным решениям: зачем у радиатора тонкие рёбра, почему у моста оставляют температурные зазоры и отчего нельзя поднять КПД двигателя выше предела Карно, сколько ни совершенствуй трение. Пояснения показывают расчёт по шагам.

Кому пригодится

Учителю — перед лабораторными работами по калориметрии и измерению температуры датчиками. Ученику — как опора к проектам, где нужно охлаждать электронику или учитывать нагрев деталей.

Где и как проходить тест

Работа доступна и на компьютере, и на мобильном телефоне: интерфейс сам подстраивается под размер экрана. Период выполнения задаётся гибко, поэтому работу проводят и в классе, и дома. Предусмотрен контроль честности: переключение на другие вкладки и приложения во время теста отслеживается.