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

14399. Основные измерения с электронным осциллографом 342.5 KB
  Отчет по работе №130 Основные измерения с электронным осциллографом Цель работы: ознакомится с устройством осциллографа и выполнить различные измерения с его помощью. Приборы: осциллограф типа С15 вольтметр потенциометр проволочный реостат магазин сопроти
14400. Исследование магнитоэлектрического зеркального гальванометра 312.5 KB
  Отчет по работе №138 Исследование магнитоэлектрического зеркального гальванометра Цель работы: определить внутреннее сопротивление гальванометра среднюю чувствительность изучить зависимость периода колебаний логарифмического декремента затухания и време...
14401. Изучить принцип работы форвакуумного насоса 187.5 KB
  Лабораторная работа № 9 Цель работы: Изучить принцип работы форвакуумного насоса определить скорость откачки зависимость давления от времени откачки определить объем системы. Приборы и материалы: Форвакуумный насос масляный манометр термопарный вакуумметр. ...
14402. Экономическое поведение (действие) 19.11 KB
  Экономическое поведение действие поведение людей добровольно или вынужденно руководствующихся рыночными целями законами и ограничениями. Таково широкое определение экономического поведения. Более узкая трактовка предполагает сознательное стремление к выгоде пр
14403. Современные отношения молодежи, в частности группы 40.5 KB
  Современные отношения молодежи в частности группы. Общество 21 века это информационное общество оно в корне отличается от традиционного общества и далеко ушло от индустриального. Так что же изменилось за многие столетия Что нового мы можем наблюдать в совре...
14404. Экономическое отношение современной молодежи 28 KB
  Экономическое отношение современной молодежи. Я решил рассмотреть отношение современной молодежи к определенному предмету сотовые телефона и смартфоны. Почему именно сотовые телефоны потому что они есть у всех по ним можно узнать информацию о хозяине.Для старшеклассни...
14405. Экономические отношения современной молодёжи в университете 30.5 KB
  Сочинение. Тема: Экономические отношения современной молодёжи в университете. ЧТО ЗА НАЧАЛО Современная молодёжь это особая социальнаявозрастная группа людей отличающаяся возрастными рамками и своим статусом в обществе: переход от детства и юности и социальной о
14406. Экономические отношения молодежи в университете 27 KB
  Сочинение на тему: Экономические отношения молодежи в университете. XXI век тяжелое время для России. Кризисы девальвация рубля низкая заработная плата упадок экономики непомерные счета которые выставляют ЖКК. Основные затраты каждой семь это продукты питания на ко...
14407. Экономические отношения современной молодежи 33.5 KB
  Экономические отношения современной молодежи. В моем сочинении речь пойдет об экономических отношения молодежи России. Для начала нужно дать определение экономическим отношениям. Экономические отношения объективно складывающиеся отношения между людьми по поводу...