Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Обработка экспериментальных данных

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 13Следующая ⇒

Обработка экспериментальных данных

Коэффициент теплопроводности металла, из которого изготовлен, например, стержень А, определяется из выражения

где: - количество тепла, переданного через стержень за время , Дж

где - масса воды в сосуде А. кг;

- масса воды в сосуде Б. кг;

- 4190 Дж/(кг К) удельная теплоемкость воды

и - температура воды соответственно в конце и начале интервала

замера. °С;

и =160 мм - длина стержня;

=100 °С - температура воды в центральном сосуде;

- средняя температура в сосуде А за время .

- сечение стержня, ;

d - диаметр стержня, м;

- интервал времени между двумя замерами, с.

Аналогично определяем теплопроводности металла, из которого изготовлен стержень Б.

Полученные значения сравнить с табличными и написать вывод.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ:

1. Работу начинать только с разрешения преподавателя.

2. Подключать электрические приборы с разрешения преподавателя.

3. Аккуратно обращаться с измерительными приборами.

4. По окончанию работы все переносные приборы сдаются преподавателю (лаборанту).

Контрольные вопросы

1. Объяснить физическую сущность передачи тепла

теплопроводностью в твердых телах

2. Отчего зависит интенсивность передачи тепла в твёрдых телах.

3. В чём заключается метод стержня при определении коэффициента

теплопроводности металлов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ТЕПЛА ИЗЛУЧЕНИЕМ

Цель работы: Познакомится с методом определения степени черноты.

Изучить влияние степени чернота на нагрев.

Общие сведения

В нагретом теле всегда часть тепловой энергии превращается в лучистую, степень превращения определяется тепловым состоянием тела, его температурой. Носителем лучистой энергии являются электромагнитные колебания с длиной волны , от долей микрометра до многих метров Длина волны колебаний определяется из соотношения

где с - скорость распространения колебаний (в пустоте )

- число колебаний в 1 с.

Основное количество тепловой энергии при температурах печей переносится электромагнитными колебаниями с длинами волн 0, 6-50 мкм.

За единицу лучистой энергии принимают количество ее, эквивалентное 1 Дж. Энергия Q, излучаемая телом в единицу времени, выражается в ваттах. Количество энергии, излучаемое единицей поверхности в единицу времени, называется излучательной или лучеиспускательной способностью тела и обозначается буквой Е.

Следовательно, - тепловому потоку излучением.

Интенсивность излучения представляет собой энергию, излучаемую телом в диапазоне длин от до , отнесенную к рассматриваемому интервалу длин волн ,

Лучеиспускание свойственно всем телам, и каждое из них излучает энергию непрерывно. Лучистая энергия распространяется в лучепрозрачной среде и пустоте. Попадая на поверхность другого тела или в лучепоглощающую среду, лучистая энергия поглощается, отражается или проходит полностью или частично в зависимости от свойств тела, характеризуемых коэффициентами поглощательной способности тела А, отражательной способности R и способности пропускать лучистую энергию D. A+R+D=l.

В зависимости от свойств различают:

а) абсолютно черное тело, которое способно поглощать лучи всевозможной длины от 0 до бесконечности и поглощает их на 100%. A=l, R=0, D=0:

б) абсолютно белое тело, способное отражать всю падающую на него лучистую энергию. А=0, R=l, D=0; если отражение происходит правильно, то тело называют зеркальным;

в) прозрачное тело, способное пропускать сквозь себя всю падающую на него лучистую энергию. А=0, R=0, D=l;

г) серое тело, способное поглощать волны всевозможной длины от 0 до бесконечности поглощение неполное. < 100%. и степень поглощения лучей различной длины волны одинакова. Непоглощенные лучи серое тело отражает. Серые тела различаются способностью поглощения лучистой энергии, степенью черноты (относительным коэффициентом излучения);

д) цветное тело или селективное обладает способностью поглощать и отражать лучи различной длины волны по-разному;

е) тело с монохроматической лучеиспускательной способностью излучает лучи в узком диапазоне длин волн.

Всякое тело излучает энергию, но и отражает лучи, падающие на него от излучения окружающих тел. Фактически мы замеряем приборами и ощущаем суммарное, а не собственное излучение тела. Это фактическое излучение тела, состоящее из собственного и отраженного излучения, называется эффективным излучением. Так как падающее излучение определяется температурой и свойствами окружающих тел, то физические качества собственного и отраженного излучения не одинаковы, их спектры различны. Однако для тепловых расчетов это различие не имеет значения, поскольку в теплопередаче рассматривается лишь энергетическая сторона процесса.

Тепловое излучение в сильной мере зависит от температуры. Максимум тепловой энергии при данной температуре испускается абсолютно черным телом и количественно определяется законом Стефана-Больцмана:

где - коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;

- абсолютная температура абсолютно черного тела;

F - площадь излучательной поверхности, ;

Реальные тела являются серыми и для них закон Стефана-Больцмана имеет вид:

где - коэффициент излучения серого тела, ;

Т - абсолютная температура серого тела.

В рассматриваемой лабораторной работе процесс передачи тепла излучением происходит от разогретой муфельной печи к жидкости разного цвета. Так как начальная температура жидкости равна 20 , то с допущением (с учетом рассеивания небольшой части излучаемой энергии в окружающую среду) можно записать тепловой баланс: