Порядок проведения эксперимента

7. Начертить схему установки.

8. Записать данные установки, условия опыта.

9. Убедиться в том, что все приборы выключены. Повернуть регулятор напряжения блока питания против часовой стрелки до упора. Включить стенд тумблером 3. Включить источник питания (4), мультиметр (1) и измеритель температуры (2).

10. Определить (задает преподаватель) значения электрических напряжений, при которых проводятся измерения. Рекомендуемые значения напряжений, устанавливаемые на блоке питания: 6, 8, 10, 12, 16 Вольт.

11. Переключить тумблер (5) в положение U_н. Установить первое значение электрического напряжения на нити, следя за показаниями вольтметра. Произвести отчет напряжения на нити U_н1.

12. Переключить тумблер (5) в положение U₀. Произвести отсчет напряжения на образцовом сопротивлении U_о1.

13. Спустя 10-15 мин, необходимого для установления стационарного режима теплообмена, определить температуру стенки трубки t₂ по показаниям измерителя температур (2).

14. Пункты 4-5 повторить для следующих значений электрических напряжений, устанавливаемых на нити.

15. Убрать напряжение нити. Выключить прибор и стенд.

7. Данные установки и таблица результатов эксперимента

Диаметр вольфрамовой проволоки d₁ = 1, 4 10^{-4 м.}

Внутренний диаметр трубки d₂ = 6 10^{-3 м.}

Образцовое сопротивление R₀ = 0, 1 Ом.

Сопротивление нити при ⁰ С R_о.н. = 1, 6 Ом.

Температурный коэффициент сопротивления вольфрама α = 4 10^-3, 1/К.

Длина нити l = 0, 45 м.

Измеряемые величины: U_н, U₀, t₁, t₂.

Расчетные величины: I = ; R_н = ; t₁ = ;

; ε ₁ = .

Таблица 1 Обработка результатов эксперимента

№ п/п	t1, 0С	Т1, К	t2, 0С	Т2, К	Uн, B	U0, мB	I, A	Ф, Вт	С	ε 1

Контрольные вопросы.

 

1. Какие тела называют абсолютно черными?

2. Запишите и объясните закон Стефана-Больцмана.

3. Что такое коэффициент излучения абсолютно черного тела и серого тела?

4. Что такое степень черноты тела?

5. Опишите экспериментальную установку для определения коэффициента излучения и интегральной степени черноты тела.

6. Назовите измеряемые и подсчитываемые по формулам величины. Как они измеряются? Как подсчитываются?

 

Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СЛОЯ

 

Цель работы - закрепление знаний по теории теплопроводности и получение практических навыков в проведении эксперимента.

Задание

1. Определить численные значения коэффициента теплопроводности λ исследуемого материала;

2. Обработать результаты опытов и установить характер изменения коэффициента теплопроводности в зависимости от температуры образца;

3. Составить отчет.

 

Основы теории

Теплопроводность – способ передачи теплоты посредством соприкосновения частиц (тел) с различной температурой.

В чистом виде имеет место только в твердых телах, т.к. в жидкостях и газах она, как правило, сопровождается конвекцией.

Согласно закону Фурье плотность, распространяющегося путем теплопроводности теплового потока, пропорциональна градиенту температуры

= – λ qrad t = , (1)

где – вектор плотности теплового потока, Вт/м²;

qrad t = – градиент температуры, к/м;

– единичный вектор, направленный по внешней (т.е. в сторону возрастания температуры) нормами к изотермической поверхности;

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м К)

Коэффициент теплопроводности характеризует способность материала проводить теплоту путем теплопроводности. Его значение зависит от структуры материала тела, влажности, температуры и др.

Так

для газов 0, 005 < λ < 0, 6 Вт/(м К).

для жидкостей 0, 07 < λ < 0, 7 Вт/(м К).

для металлов 3 < λ < 450 Вт/(м К).

для неметаллов (диэлектриков) 0, 023 < λ < 3 Вт/(м К).

Как видно из приведенных данных, коэффициент теплопроводности металлов намного выше, чем неметаллов (диэлектриков). Это обусловлено наличием свободных электронов в металлах, которые в них являются основными переносчиками теплоты. Переносчиками теплоты в газах и жидкостях являются хаотически перемещающиеся молекулы, при этом, чем меньше размер молекул, тем выше коэффициент теплопроводности, т.к. подвижность молекул тем больше, чем меньше их размер.

В скалярной форме уравнение (1) имеет вид

(2)

Для стационарного теплового потока Ф (Вт), распространяющего путем теплопроводности через цилиндрическую стенку (трубку), интегрирование уравнения (2) приводит к результату

(3)

где d₁, d₂ – внутренний и наружный диаметр трубы, м;

l – длина трубы, м;

t_ст.1, t_ст.2 – температура внутренней и наружной стенки трубы, ⁰С;

λ – коэффициент теплопроводности материала трубы, (Вт/м К).

Из уравнения (3) имеем

, (4)

Зная величины l, d₁, d₂ и измеряя t_ст.1, t_ст.2 и Ф, из уравнения (4) можно найти коэффициент теплопроводности λ.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I . Порядок проведения контрольной проверки тормозов на станции
2. III. Порядок проведения конкурса
3. III. Условия и порядок проведения конкурса
4. V. Организационные мероприятия по обеспечению безопасного проведения работ в электроустановках
5. V. Условия и порядок проведения конкурса
6. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
7. Без проведения целевого инструктажа допуск к работе запрещается.
8. Блок 3. Тренинг проведения совещаний.
9. Виды банковских счетов для проведения расчетов, порядок их открытия, проведения операций, закрытия. Очередность платежей с банковского счета клиента.
10. Виды и формы проведения идентификации (по Ф. П. Сове)
11. Виды рубок ухода и время их проведения
12. Вопрос 36. Начало научно-технической революции в СССР.Первые попытки проведения реформ в промышленности и сельском хозяйстве.