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

78367. Структура национальной экономики 43.87 KB
  Структура национальной экономики. Структура национальной экономики: понятие сущность и виды. Теории структурных реформ национальной экономики.Инфраструктура экономики: виды и значение для национальной экономики.
78368. Система потенциалов национальной экономики 36.08 KB
  Система потенциалов национальной экономики. Виды совокупного экономического потенциала национальной экономики. Национальное богатство – часть совокупного экономического потенциала национальной экономики. Совокупный экономический потенциал: понятие и сущность Основным направлением функционирования современной экономики РК ее реформирования является устранение сдерживающих факторов и активизация развития экономики.
78369. Домашние хозяйства, Фирмы и предпринимательство в Казахстане 35.42 KB
  Домашние хозяйства Фирмы и предпринимательство в Казахстане. Домашние хозяйства в экономической системе страны. Домашние хозяйства в экономической системе страны. В системе экономических отношений домашние хозяйства имеют исключительно важное значение поскольку они являются собственниками факторов производства находящихся в частной собственности.
78370. Государство в современном Казахстане и его функции 44.15 KB
  Производство общественных благ. Понятие сущность классификация общественных благ. Специфика потребления общественных благ. Условия эффективного обеспечения общественными благами в национальной экономике.
78371. ФРАКТАЛЬНАЯ ГРАФИКА 311.5 KB
  Понятие фрактала и история появления фрактальной графики. Понятие размерности и ее расчет. Геометрические фракталы. Алгебраические фракталы. Системы итерируемых функций. Стохастические фракталы. Фракталы и хаос.
78372. Растровая графика. Растровые представления изображений 163.5 KB
  Количество цветов растрового изображения. Растровые изображения напоминают лист клетчатой бумаги на котором любая клетка закрашена либо черным либо белым цветом образуя в совокупности рисунок. растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек пиксели расположенных на сетке. В частности изменение размеров растровой графики может привести к разлохмачиванию краев изображения поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке.
78373. Векторная графика. Элементы (объекты) векторной графики. Объекты и их атрибуты 379 KB
  Достоинства и недостатки векторной графики. Элементы объекты векторной графики. Пример векторной графики В отличие от растровой графики в векторной графике изображение строится с помощью математических описаний объектов окружностей и линий. Ключевым моментом векторной графики является то что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для объекта.
78374. Трехмерная графика. Программные средства обработки трехмерной графики 60 KB
  Вид поверхности определяется расположенной в пространстве сеткой опорных точек. Каждой точке присваивается коэффициент величина которого определяет степень ее влияния на часть поверхности проходящей вблизи точки. От взаимного расположения точек и величины коэффициентов зависит форма и гладкость поверхности в целом.
78375. Лінійні підпростори 492.5 KB
  Познайомити з поняттям лінійної оболонки; познайомити з поняттям лінійного підпростору, навчити знаходити перетинання і суму підпросторів; навчити знаходити базис суми і базис перетинання підпросторів лінійного простору. Лінійні оболонки. Підпростори лінійних просторів. Перетинання і сума підпросторів лінійного простору. Підпростір симетричних і підпростір кососиметричних матриць.