Пространство между двумя большими параллельными пластинами, расстояние между которыми равно 5 мм, заполнено гелием. Температура одной пластины поддерживается равной 290 К, другой - 310 К. Вычислить плотность теплового потока q. Расчеты выполнить для двух случаев, когда давление гелия равно: 1) 0,1 МПа; 2) 1 МПа.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для расчета плотности теплового потока воспользуемся уравнением Фурье:

q = -k * ΔT / δ,

где q - плотность теплового потока, k - коэффициент теплопроводности гелия, ΔT - разность температур между пластинами, δ - расстояние между пластинами.

Для гелия при давлении 0,1 МПа и температуре 300 К коэффициент теплопроводности k ≈ 0,138 Вт/(м*К).

1) При давлении 0,1 МПа:
ΔT = 310 K - 290 K = 20 K,
δ = 5 мм = 0,005 м.
Тогда
q = -0,138 * 20 / 0,005 = -552 Вт/м^2.

2) Для гелия при давлении 1 МПа и температуре 300 К коэффициент теплопроводности k ≈ 0,153 Вт/(м*К).

Повторив расчеты, получим:
ΔT = 310 K - 290 K = 20 K,
δ = 0,005 м.
Тогда
q = -0,153 * 20 / 0,005 = -612 Вт/м^2.

Итак, плотность теплового потока при давлении 0,1 МПа составляет 552 Вт/м^2, а при давлении 1 МПа - 612 Вт/м^2.