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

62122. Рациональное питание в формировании здорового образа жизни. Принципы рационального питания. Методические рекомендации 34.25 KB
  Значение темы: На протяжении многих тысячелетий вплоть до середины XIX века человечество принимая пищу в зависимости от ситуации не задумывалось о смысле и сути питания. В середине XIX века возникла первая серьезная теория...
62123. Оценка фактического питания (подсчет калорий, основного обмена, использование «эскиз-диета»). Разработка плана действий по изменению пищевого поведения. Методические указания 44.77 KB
  Значение темы: Питание является важнейшим фактором, определяющим здоровье человека. Рациональное питание следует рассматривать как одну из главных составных частей здорового образа жизни...
62124. Расчет электрических цепей постоянного тока 578.7 KB
  В работе приводится: номер и название работы; задание к работе; схема электрической цепи; исходные данные к расчету в соответствии с вариантом; результаты расчетов с краткими комментариями. Расчет многоконтурной линейной электрической цепи...
62126. Дослідження особливостей предмета та методології макроекономічної науки 35.61 KB
  Завдання заняття: Закріпити теоретичні знання студентів шляхом опитування пройденого лекційного матеріалу за темою: Макроекономіка як наука. Макроекономіка в системі економічних наук: а рівневий підхід до вивчення економіки: мікроекономіка та макроекономіка; б предмет дослідження макроекономіки...
62128. Англійська мова. Методичні вказівки 73.1 KB
  В даній розробці викладені основні теоретичні положення лексичної основи перекладу. Знання лексичної основи перекладу будуть корисними при перекладі спеціальної літератури. Робота з текстами розширить знання студентів з предмету,розвине навички добування корисної інформації.