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

56469. Подвижные игры 96.5 KB
  Коммуникативная компетенция Умение педагога взаимодействовать с детьми младшего школьного возраста в рамках учебного процесса. Личностная компетенция...
56470. Толерантність врятує світ. Виховна година 64 KB
  Ваша думка для мене глибоко ворожа але за ваше право її висловити я ладен віддати своє життя. Вольтер Мета заходу: вміти пояснювати поняття толерантність; розповідати про значення толерантності в житті людей...
56471. ЗРОБИ КРОК НАЗУСТРІЧ 47 KB
  Мета: дати теоретичне уявлення учням про поняття «толерантність», розширити його зміст; закріпити знання учнів про компоненти толерантності; формувати навички ефективного, толерантного спілкування...
56472. Толерантність - ксенофобія 45 KB
  МЕТА: ознайомити десятикласників з поняттям толерантність ксенофобія; вибудувати синонімічний ряд та знайти антоніми до слова толерантність; продемонструвати візуально та аудіально значення слова...
56474. Топливно – энергетический комплекс мира 623 KB
  Цели: сформировать представления о топливном балансе мира; рассмотреть рост производства различных видов топлива; дать характеристику газовой, нефтяной, угольной промышленности мира, сформировать понятия об электроэнергетике мира...
56475. Вигоди в торгівлі 103 KB
  Закріпити поняття формування ціни товару та на конкретному прикладі показати вплив витрат на виготовлення та транспортування готової продукції на його ціну і вигоди та збитки виробника при цьому. Використати знання та вміння учнів працювати з географічною картою.