13319

ВИЗНАЧЕНИМ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ МЕТАЛІВ КАЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ

Лабораторная работа

Физика

Лабораторна робота №4 ВИЗНАЧЕНИМ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ МЕТАЛІВ КАЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ Мета роботи: а вивчення явища тепло переносу; б експериментальне визначення коефіцієнта теплопровідності. Прилади та матеріали: калориметрична установка ваги з ...

Украинкский

2013-05-11

242 KB

8 чел.

Лабораторна робота №4

ВИЗНАЧЕНИМ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ МЕТАЛІВ КАЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ

Мета роботи: а) вивчення явища тепло переносу; б) експериментальне визначення коефіцієнта теплопровідності.

Прилади та матеріали: калориметрична установка, ваги з гирьками, електрокип'ятильник, секундомір, лід.

Теоретичні відомості та опис приладів. Коефіцієнт теплопровідності являється важливою фізичною характеристикою матеріалів, що застосовуються в техніці, будівництві, побуті та ін. Він визначає кількість тепла, що проходить через одиницю площі поперечного перерізу в напрямку перпендикулярному до нього за одиницю часу при умові, що градієнт температури дорівнює одиниці. Градієнт температури показує зміну температури на одиничному відрізку. Він має напрямок, який протилежний напряму поширення тепла (тепло поширюється від більш нагрітих областей до менш нагрітих, а градієнт температури напрямлений в протилежний бік, тобто від області з меншою температурою до області з більшою температурою),

Для визначення коефіцієнта теплопровідності існує декілька методик. Але всі вони здебільшого основані на використанні основного рівняння теплопровідності Фур'є;

     (4.1)

де dQ кількість тепла, що переноситься за час  через площину dS у напрямі нормалі х до цієї площини у бік зменшення температури; градієнт температури, к - коефіцієнта теплопровідності. Знак "-" відображає факт різнонаправленості потоку тепла та градієнта температури.

Коефіцієнт теплопровідності визначається за допомогою пристрою (мал. 4.1) у вигляді циліндра, в середині якого знаходиться досліджуваний металевий стержень 1. Для запобігання теплових втрат бокова поверхня стержня теплоізольована. До нижнього кінця стержня через трубку підводиться пара від кип'ятильника 2, а на верхній кінець, який являється дном калориметричного стакана 3, кладеться лід.

В даній роботі використовується калориметричний метод. Потік тепла через стержень одномірний (тепло поширюється вздовж вісі стержня). Для цього бокові стінки його теплоізольовані.

До нижнього кінця стержня підводиться водяна пара при температурі кипіння, яку при даному атмосферному тиску визначають за формулою:

t1=100+ 0.03750(pатм-760)      (4,2)

Верхній кінець стержня знаходиться в тепловому контакті з льодом в стані плавлення. Його температура t2=0°C. Температури двох кінців стержня та його довжина дозволяють визначити зміну температури вздовж стержня.

Час проходження тепла  вимірюється секундоміром. Площа поперечного перерізу, через яку проходить тепло визначається з геометричних розмірів стержня.

Оскільки тепло, яке передається парою, повністю переходить через переріз стержня до льоду (дякуючи теплоізоляції бічної поверхні стержня) за рахунок чого він плавиться, то кількість цього тепла можна підрахувати знаючи масу розплавленого льоду m та його питому теплоту плавлення r за формулою:

Q=rm ,(4,3)

З іншого боку, відповідно 4.1:

,(4.4)

ь

де l - довжина стержня,  S - площа його перерізу.

Враховуючи, що  (d- діаметр стержня), та порівнюючи (4.3) з (4.4), маємо:

Звідки отримуємо робочу формулу:

Примітка

Розміри стержня: l = (49,35 ± 0,01)мм ; d = (34,40 ± 0,01)мм.

Правила техніки безпеки: в процесі експерименту не торкатися нагрітих частин приладу.

Порядок виконання роботи

  1.  Покласти лід в калориметр 3.
  2.  До нижнього кінця стержня через трубку почати пропускати пару від кип'ятильника 2, і зробити відлік часу.
  3.  Визначити температуру пари, відповідно барометричному тиску.
    1.  Визначити масу розплавленого льоду за деякий час  .
    2.  Дослід провести два рази.
    3.  За формулою (4.6) визначити коефіцієнт k.
    4.  Вивести формулу для обчислення відносної та абсолютної похибок k і визначити похибки.

п/п

m

l

d

d

t1

t1

t2

t2

  k

,%

Контрольні запитання

  1.  Які існують способи теплообміну?
    1.  В чому полягає механізм переносу тепла в твердих тілах?
      1.  Який фізичний зміст коефіцієнта теплопровідності?

Література

  1.  Мойсова Н.Н. Практикум по курсу загальної фізики.
    1.  Кікоїн І.К., Кікоїн А.К. Молекулярна фізика. -М., 1976.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52780. Додавання і віднімання десяткових дробів 45 KB
  Завдання Переведи звичайні дроби у десяткові та заповни таблицю. Кожній групі учнів учитель видає аркуш ватману кольорові маркери завдання записані на аркушах кольорового паперу. Суть методу Графіті: кожен учень виконує завдання свого кольору на ватмані та в зошиті. Коли всі учні однієї команди виконали свої завдання завдання мають різний рівень складності вони обмінюються ватманами з другою командою яка виконувала інший варіант перевіряють...
52781. Властивості додавання і віднімання десяткових дробів 1.02 MB
  Сума і різниця картки з завданнями для самостійної і естафетної роботи. Вона одержала завдання приготувати запитання і вправи для уроку. Дівчинка виконала його але вранці йдучи до школи була не уважною читала бігборди то ворон рахувала і загубила підготовлені завдання. Потрібно відірвати пелюстку прочитати завдання і виконати його.
52782. Немає друга шукай, а знайшов тримай. Виховна година 91 KB
  Учитель Дуже важливо путь важкий пройти Друга вірного собі в житті знайти Втішити засмучену людину І до щастя відшукать стежину Дружби перекинути мости Бо із другом завжди легше йти. Учитель Скільки б іграшок книжок розваг у тебе не було без справжнього друга сумно і нецікаво. Не бігай не метушись а іди по волі й пильнуй щоб угледіти друга який усміхаєтся до тебе.
52783. Якщо друг у тебе є, життя радісним стає 41.5 KB
  Мета: Виховувати почуття справжньої дружби колективізму чесності щирості у відносинах відповідальності перед другом уміння допомогти у важку хвилину. Вірші про дружбу Якщо друг у тебе є 4 Якщо друг у тебе є Життя радісним стає. Разом можна все зробити Ти не зрадь його ніколи Тож без друга не прожити.
52784. Я + МЫ = Дружба 63 KB
  Все расселись по местам никому не тесно по секрету скажу вам будет интересно Упражнение Я рад с тобой общаться Дети поворачиваясь друг к другу называют товарища по имени говорят: Я рад с тобой общаться Правила работы в группе Четко и громко проговаривать все слова Активно работать Обращаться друг к другу только по имени Внимательно слушать говорящего Не...
52785. Година спілкування на тему: «Добре там жити, де вміють дружити» 76 KB
  Робота в парах Збери прислів’я Без вірного друга дорожчі від багатства. Людина без друга велика туга. Друга шукай як дерево без коріння. Людина без друга як їжа без солі.
52786. Сценарий воспитательного мероприятия «В поисках дружбы» 62.5 KB
  Нас ДРУЖБА учит жизнью рисковать В огонь и в воду за друзей идти. 2 Пират Кругом сокровища лежат Все вместе: Вперёд и прочь тревоги Ждёт где-то нас заветный клад и новые дороги 3 Пират: О капитан Вражда впереди на горизонте шхуна Дружба Что прикажете делать Ведь там же множество детей А с ними сказочных затей. С неё начинается дружба. Музыка Если с другом вышел в путь Учитель: Народная мудрость говорит Дружба великая сила.
52788. Классный час. Наши меньшие друзья 109.5 KB
  Параскевич Олененок Однажды пограничники шли из наряда на заставу. Пограничники осторожно подошли к дереву и увидали маленького олененка. Следов оленихи пограничники не обнаружили и взяли олененка с собой. Пограничники давали олененку печенье и конфеты.