Prevajanje toplote in toplotni stroji

1. naloga
Kolikšen toplotni tok gre skozi 2 dm² veliko in 1.5 mm debelo dno železnega lonca (lambda = 88 W/mK), če je na zunanji površini temperatura 105 °C, znotraj pa je vrela voda (100 °C)? Koliko vode povre na minuto?

2. naloga
Leseno steno, debelo 20 cm, nadomestimo s steno iz rdeče opeke. Kako debela mora biti opečna stena, da se prepuščeni toplotni tok pri enaki temperaturni razliki ne spremeni? Toplotna prevodnost lesa je 0.1 W/mK, opeke pa 0.6 W/mK.

3. naloga
Na strehi leži taleči se sneg; na podstrešju je temperatura 30 °C. Koliko snega se stali na m² strehe vsako uro zaradi toplote, ki prihaja s podstrešja? Streha je debela 5 cm, njena toplotna prevodnost je 0.4 W/mK.

4. naloga
V hladilni torbi s površino 1.0 m² in debeline sten 2.0 cm, je 0.5 kg ledu pri 0 °C. Koliko časa se temperatura v notranjosti torbe ne bo dvignila nad 0 °C, če je zunaj 25 °C? lambda = 0.035 W/mK.

5. naloga
Skozi steno debeline d prehaja toplotni tok P. Polovico površine stene obložimo z enakim materialom debeline 2d. Kolikšen je novi toplotni tok?

6. naloga
Koliko W (infrardeče) svetlobe oddaja črn lonec s površino 10 dm² in s temperaturo 100 °C?

7. naloga
Volframska žica v neki žarnici je dolga 6 cm in debela 0.2 mm. Ko priključimo žarnico na napetost 12 V, troši 100 W. Kolikšno temperaturo doseže žica, če računamo, kot da je črna?

8. naloga
Koliko joulov energije (v obliki toplotnega sevanja) odda tanka počrnjena ploščica v eni uri, če je njena temperatura stalno enaka 800 °C?Ploščica je kvadratne oblike s stranico 5 cm in sveti z obeh strani.

9. naloga
Kvadratni meter peči pri temperaturi 1000 °C seva z močjo 100 kW. Ko temperatura pade za 200 °C, seva le še z močjo:
a) 41 kW
b) 50 kW
c) 63 kW
d) 80 kW.

10. naloga
Bencinski motor porabi vsako uro 10 kg bencina s sežigno toploto 8.0 kWh/kg. Kolikšna je moč motorja, če dela kot toplotni stroj z mehanskim izkoristkom 40 %?

11. naloga
Toplotni stroj na paro dela z močjo 20 kW, pri čemer vsako uro potroši 80 kg premoga s sežigno toploto 14 MJ/kg. Kolikšen je mehanski izkoristek tega toplotnega stroja?

12. naloga
Avtomobil porabi na poti 100 km 7.0 dm³ bencina, če vozi s hitrostjo 85 km/h in z močjo 17 kW. Kolikšen je mehanski izkoristek njegovega motorja? Sežigna toplota bencina je 45 MJ/kg, gostota je 0.70 g/cm³.

13. naloga
Bencinski motor dela z močjo 6.4 kW in porabi 5.2 l bencina na uro. Koliko energije ostane na uro neizkoriščene? Kolik je izkoristek?

14. naloga
Koliko odstotkov cenejša je poraba električne energije, ki jo za ogrevanje prostora troši toplotna črpalka, v primerjavi z električnim grelcem? Učinek toplotne črpalke (hladilnega stroja) je 2.

15. naloga
Toplotna črpalka oddaja zunanjemu zraku vsako uro 6.2 kWh toplote, za kar se troši električna moč 1.2 kW. Kolikšen je njen izkoristek (in kolikšen učinek)? Koliko toplote odvzema hladnejšemu rezervoarju vsako uro?