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

41753. Организация управления ЭВМ 120.47 KB
  Область стека зарезервированная для системных программ устанавливается в БУП а адрес возврата записывается в стек. Наконец инициализируется область стека пользователя записью туда стартового адреса и номера карты памяти содержащей коды программы. Модуль 1 PROCEDURE иницпроцесспольз адресбуп стартовыйадрес приоритет адрес объем карта кодсобытня картапрограммы объемданных бл данных картадаин встатьвочередь очередьвсехпроцессов адресбуп приоритет ■ приоритет[адресбуп] SET системныйфлагпроцесса ТО...
41756. Исследование частотных характеристик разомкнутых линейных САУ и изучение соединений звеньев 461.14 KB
  Для последовательного соединения W1 W2 W3: в одной системе координат построить ЛАЧХ каждого из звеньев и ЛАЧХ всей системы; определить наклоны низкочастотной и высокочастотной асимптот ЛАЧХ; в одной системе координат построить ФЧХ каждого из звеньев и ФЧХ всей системы; 2. Для параллельного соединения W1 W2 W3: построить ЛАЧХ и ФЧХ; определить наклоны низкочастотной и высокочастотной асимптот ЛАЧХ; 3. Для соединения W1 W2 W3 приведенного ниже: произвести эквивалентные преобразования структурной схемы с целью получить систему...
41757. Определение группы соединений обмоток трехфазного трансформатора 160.23 KB
  Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. В двухобмоточном трансформаторе различают обмотку высокого напряжения ВН и обмотку низкого напряжения НН. В однофазных трансформаторах они обозначаются буквами А Х у обмоток высокого напряжения а х  обмоток низкого напряжения. В трехфазных трансформаторах начала и концы фазных обмоток высокого напряжения...
41758. Построение графиков функций. Изучение графических возможностей пакета MS Excel 362.94 KB
  Приобретение навыков построения графика функции на плоскости средствами пакета. Построить график функции см. В ячейку В1 вводится значение функции вычисляемое по формуле =1^213^1 3. Для построения графика функции лучше выбрать точечную диаграмму со значениями соединенными сглаживающими линиями без маркеров.
41759. Работа менеджера с электронной записной книжкой Microsoft OneNote 2010 73.27 KB
  В отличие от бумажных систем текстовых редакторов приложений электронной почты и других офисных программ OneNote позволяет собирать и упорядочивать текстовые заметки рисунки цифровой рукописный текст аудио и видеозаписи и другие материалы в одной цифровой записной книжке на компьютере. OneNote может повысить эффективность работы поскольку вся нужная информация находится под рукой а время которое приходится тратить на поиск сведений в сообщениях электронной почты бумажных записных книжках папках и распечатках сокращается. OneNote...
41760. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИЯ СЕЛЬСКОЙ РАДИАЛЬНОЙ СЕТИ И ВЫБОР НАДБАВОК У ТРАНСФОРМАТОРОВ 65.17 KB
  Замкнутой называют электрическую сеть магистральные линии которой получают питание не менее чем с двух сторон. Расчетная схема линии с двухсторонним питанием Рис. Схема трёхфазной распределительной линии с двухсторонним питанием а и её однофазная модель переменного тока б Рис. Результаты опыта при номинальном режиме работы линии Условия опыта 1.
41761. Исследование протокола FTP (File Transfer Protocol) 272.9 KB
  Получить практические навыки в использовании протокола FTP File Trnsfer Protocol. Провести сеансы работы с FTPсервером в активном и пассивном режимах используя Windows Commnder. Провести сеансы работы с FTPсервером в активном и пассивном режимах с помощью стандартного FTPклиента Windows.