Определение коэффициента теплопроводности резины.
Цель работы: калориметрический методом определить коэффициент теплопроводности резины, оценить точность эксперимента. Теоретический материал: Физическая сущность процессов переноса. Стационарные и нестационарные процессы и их уравнения. Элементарная теория явлений переноса. Теплопроводность в газах. Выражение коэффициента теплопроводности через величины, характеризующие молекулярное движение. Физические явления в ультраразреженных газах. Теплоперенос при малых давлениях. Теплопроводность в твердых телах.
В системе, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, температура Т во всех точках системы одинакова. При отклонении температуры от равновесного значения в некоторой области возникает перенос тепла в таком направлении, чтобы сделать температуру во всех точках системы одинаковой, то есть вернуть систему в состояние термодинамического равновесия. Связанный с этим движением перенос теплоты называется теплопроводностью. В одномерном случае, когда тепло переносится в одном направлении, дифференциальное уравнение теплопроводности имеет следующий вид
Для определения коэффициента теплопроводности резины в настоящей работе используется толстостенная резиновая трубка, внешний радиус которой Внутренняя и внешняя поверхности трубки находятся при разных температурах
![]() При установившемся режиме это количество тепла Разделяя переменные в уравнении (2) и интегрируя в пределах измерения переменных
Откуда
Описание эксперимента. Входящий в (3) ежесекундный поток тепла через трубку Считая, что переданное за время
Подставив (4) в (3), получим
Все величины, входящие в формулу (5), могут быть измерены, кроме величины
Здесь Порядок проведения эксперимента. 1.Измерить длину трубки 2.Взвесить корпус калориметра и мешалку. Взвесить крышку калориметра. (Корпус и крышка калориметра сделаны из разных материалов: корпус выполнен из алюминия, крышка из железа). 3.Укрепить резиновую трубку в калориметре. Мерным стаканом наполнить калориметр водой настолько, чтобы вся трубка была погружена в воду. Записать массу воды, залитой Вами в калориметр. 4.Вычислить теплоемкость калориметра 5.Когда пар начнет интенсивно выходить из отверстия парообразователя, соедините трубку, подающую пар, с резиновой трубкой, и, непрерывно перемешивая воду мешалкой, приступайте к измерению температуры воды в калориметре термометром, вставленным в крышку калориметра. 6.Показания термометра записываются через каждую минуту, пока температура воды в калориметре не станет на 15-20 градусов выше комнатной. 7. Выключить парообразователь. Результаты измерения температуры наносят на график, где по оси абсцисс откладывается время, по оси ординат- температура. Скорость возрастания температуры определяется по тангенсу угла наклона касательной к получившейся кривой к оси абсцисс. Лучше всего скорость возрастания температуры определить в момент, когда температура воды в калориметре совпадает с температурой воздуха в помещении, так как при этом отсутствует теплообмен между калориметром и окружающей средой. Результаты измерений подставляются в рабочую формулу и вычисляется коэффициент теплопроводности Обработка результатов. Оценка точности определения коэффициента теплопроводности проводится по общепринятой методике. Пользуясь выражением (5а) запишите формулу для вычисления погрешности. Обратите внимание на то, что точность измерения всех величин, входящих в эту формулу, кроме
Контрольные вопросы: 1. Какое явление называется теплопроводностью? Почему явления теплопроводности, вязкости и диффузии объединяются под одним общим названием – явления переноса? 2. Запишите закон Фурье. Что такое градиент температуры? Чему равен поток тепла, если градиент температуры равен нулю? Каков физический смысл коэффициента теплопроводности? В каких единицах он выражается? Является ли теплопроводность, а также другие процессы переноса: вязкость и диффузия обратимыми процессами? 3. Объясните механизм теплопроводности в твердых телах. Сравните с механизмом теплопроводности в газах и жидкостях. Чем объяснить высокую теплопроводность металлов по сравнению с неметаллами? 4. На чем основан метод определения коэффициента теплопроводности в данной работе? Выведите расчетную формулу для коэффициента теплопроводности. Какие законы при этом используются? 5. От чего зависит скорость возрастания температуры? Почему скорость возрастания температуры следует определять в тот момент, когда температура воды в калориметре совпадает с температурой окружающего воздуха? 6. Какие величины, определяемые в работе, вносят наибольший вклад в ошибку измерений?
Литература: 1. Методическое указание. 2. А.Н. Матвеев. Молекулярная физика. -М., Высшая школа, 1981, §50-56. 3. А.К. Кикоин, И.К. Кикоин. Молекулярная физика, -M., Наука, 1976, гл. III, § 35-36, 45-47; гл. IV, §51; гл. VII, § 97; гл. IX, §140. Лабораторная работа №9
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|