Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Экспериментальная установка





Кафедра Общей Физики

Отчет по лабораторной работе № 18

 

«Определение теплопроводности твердого тела»

Выполнил: студенты гр. МГП-18__________________              /Саликов А.А. /

                                                 (подпись)                                  (Ф.И.О.)

 

Проверил: доцент_____________________                        /Гужва М.Е./

                              (подпись)                                          (Ф.И.О.)

 

 

Санкт-Петербург

2018

Цель работы: Определить коэффициент теплопроводности твердых тел методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала.

Общие сведения

Поток тепла dQ, протекающего через однородную перегородку толщиной  и площадью  при разности температур , определяется формулой

                     [1]

где c - коэффициент теплопроводности, характеризующий свойства среды.

       Значение коэффициента теплопроводности c может быть определено непосредственно из формулы [1], если измерить на опыте величины dQ, dT, d и S. Однако точное определение dQ практически невозможно, поэтому в настоящей работе производится сравнение теплопроводности исследуемого материала c1 с теплопроводностью некоторого другого эталонного материала с хорошо известным значением коэффициента c2. При этом можно избежать измерения dQ. Суть метода следующая. Две пластинки, изготовленные из материалов с коэффициентами теплопроводности c1 и c2, зажимаются между стенками, температуры которых равны T1 и T2 и поддерживаются постоянными во время опыта. Если толщины пластинок (d1 и d2) достаточно малы по сравнению с наименьшим линейным размером их поверхности, то можно пренебречь потерей тепла через боковые поверхности. Тогда можно считать, что тепловой поток протекает только от горячей стенки к холодной через пластины. В этом случае

   и                                            [2]

Из [2] получаем окончательно

                        [3]



где dT1 и dT2 - перепады температур на пластинках.

       Зная теплопроводность материала одной из пластинок, используя формулу [3] легко определить на опыте теплопроводность другой пластинки. Необходимо помнить о том, что формула [3] получается в предположении сохранения теплового потока неизменным через обе пластинки, что оправдано при толщине, очень малой по сравнению с радиусом пластинки, и при теплоизоляции боковых поверхностей пластинок.

Вычисление косвенной погрешности

     [4]

 

                                          [5]

 

                                          [6]

 

                                              [7]

                               [8]


Экспериментальная установка

       Схема установки изображена на рисунке ниже:

Рис. 1 Схема установки для определения коэффициента теплопроводности твердых тел методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала.
5
4
3
2
1
8
9
10
11
12
13
7
6

Назначение и характеристика основных элементов установки:

1. Установка состоит из пластин (2) и (3), зажатых между нагревателем (1) и холодильником (4). Пластина (2) изготовлена из материала с известным коэффициентом теплопроводности, пластина (3) - из исследуемого материала. Толщина пластины (2) - dэт, толщина пластины (3) - dиссл. Форма пластин - диск, радиус 20 см, причем толщина пластины более чем в 10 раз меньше диаметра. Между всеми соприкасающимися поверхностями проложена термопроводящая паста.

2. Нагреватель (1) подключен к регулируемому блоку питания (6). Управление термостатом осуществляется с пульта блока питания (7). Сопротивление спирали нагревателя R - 50 Ом, максимальная мощность - 800 Вт.

3. Холодильник (4) представляет толстую медную пластину, в которой просверлены каналы, по которым циркулирует вода из термостата заданной температуры. Температура холодильника T хол принимается равной температуре воды, установленной на термостате - 20°С, не регулируется. Вся установка в теплоизоляционном кожухе.

4. Температура поверхностей пластин измеряется термопарами (8), (9) и (10), зажатыми между пластинами. Индикация температуры - на табло (11), (12) и (13) соответственно.


 

1) Таблица результатов измерений (I-силы тока ,U-напряжения, -температуры в точках 1,2,3) , вычисляемых величин ( -перепад температур на первой и второй пластине, теплоемкость исследуемой пластины) и их погрешностей ( ) :

Расчет измерений

              [3]

1.

2.

3.

4.

5.

Погрешность

Вычисления погрешности для опытов 2-4 производилось по этой же формуле.

Вывод: В данной лабораторной работе был экспериментально определён коэффициент теплопроводности металла, им был серый чугун. Полученный результат имеет небольшую погрешность относительно теоретического значения, что позволяет говорить о точности расчётной формулы и о наличии не очень грубых погрешностей при измерениях.

 





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015- 2021 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.