22851

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ

Лабораторная работа

Физика

Кількість теплоти Q що переноситься через поверхню площею S за час при градієнті температур визначається як: 1 де коефіцієнт теплопровідності середовища. Таким чином значення коефіцієнта теплопровідності матеріалу можна знайти безпосередньо якщо користуватись формулою 1. для визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл.

Украинкский

2013-08-04

111 KB

3 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №16

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ  ТВЕРДИХ ТІЛ

Вступ. При наявності градієнта температури в системі відбувається довільне перенесення теплової енергії з областей більш нагрітих в області, де температура менша . Це явище відоме як теплопровідність.

Кількість теплоти Q, що переноситься через поверхню площею S за час  при градієнті температур  визначається як:

                                              ,                                                  (1)

де  - коефіцієнт теплопровідності середовища.

           Таким чином, значення коефіцієнта теплопровідності матеріалу   можна знайти безпосередньо, якщо користуватись формулою (1). Проте  експериментально важко точно визначити величину Q. Тому для визначення   існують відносні методи. Зокрема, в даній роботі  застосовується метод, запропонований Христіансеном. для визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл.

     Метою роботи є визначити коефіцієнт теплопровідності ебоніту.

Теоретичні відомості.

   Механізм перенесення тепла в твердому тілі виникає з характеру теплових рухів у ньому. Тверде тіло являє собою сукупність атомів решітки, які здійснюють коливання.  Ці коливання не є  незалежними одне від одного  і ,крім того, вони можуть передаватися  від одних атомів до інших.  В твердому тілі, на відміну від газу, теплопровідність здійснюється не переміщенням самих молекул , а через взаємодію між молекулами,  в результаті якої тепловий рух набуває колективного характеру. Саме тому  тепловий рух молекул у твердих тілах описується як  ідеальний газ фононів.

   Для опису теплопровідності можна повторити  весь шлях, який було зроблено при розгляданні теплопровідності у газах, але заміть  руху молекул газу  треба мати на увазі рух фононів. Для потоку теплоти отримуємо формулу (1).

Теплопровідність твердих тіл набагато вища за теплопровідність газів.

    В металах, крім зазначеної теплопровідності решітки , треба враховувати ще теплопровідність за рахунок переносу теплоти вільними електронами. Для її оцінки приймають до уваги властивості електронного газу. При великих температурах електронна провідність суттєва.

Опис методу.  Прилад Христіансена зображено на рис.1 , де H - нагрівник, через який пропускають водяну пару з кип’ятильника , і Х - холодильник з проточною водою. 1, 2 і 3 - латунні диски з отворами для термопар. Між дисками 1 та 2 розміщують пластинку з матеріалу, коефіцієнт теплопровідності якого визначають. Між дисками 2 та 3 розміщуюють пластинку з відомим коєфіцієнтом теплопровідності. В даній роботі це скляна пластинка; коефіцієнт теплопровідності скла вважається відомим.

Якщо температури нагрівника і холодильника підтримувати сталими, то при стаціонарному процесі кількість теплоти Q1, що за час  передається від диска 1 до диска 2, визначається за формулою:

                                               (2)

де  t1  і t2  -- температури дисків 1 і 2 відповідно, d1  -- товщина пластинки з досліджуваного матеріалу.

Кількість теплоти Q2, що за цей час проходить через еталонну пластинку такого ж перерізу S товщиною d2, виражається аналогічно:

                                             (3)

де t3 -- температура диска 3.

Кількість теплоти, що за цей час проходить через бічну поверхню диска і виділяється в навколишній простір, визначається формулою Ньютона:

                                             (4)

де  - коефіцієнт тепловіддачі,  - температура диска,  - температура оточуючого середовища.

Розміри пластинок вибрані такі, що , і втрати на тепловіддачу можна не враховувати. Тоді  Q1 = Q2  і

                                    (5)

                                          (6)

       Знаходять значення  температур t1, t2 і t3. Ці температури вимірюються після того, як в системі утвориться стаціонарний тепловий потік, тобто, коли температура в будь-якому перерізі системи перестане змінюватися. В даній роботі температуру вимірюють за допомогою термопари. Температури дисків знаходять з графіка, який додається до роботи.

       Визначають величину коефіцієнт теплопровідності ебоніту за формулою (6).

      Оцінюють похибки вимірювання  коефіцієнт теплопровідності ебоніту .

Порядок виконання роботи.

  1.  Вимірюють товщини пластинок d1 і d2 з ебоніту та скла мікрометром.
  2.  Знаходять значення  температур t1, t2 і t3.
  3.  За допомогою перемикача термопари по черзі підключають до потенціометра ПП і визначають термоелектрорушійну силу Е кожної термопари.
  4.  Повторюють вимірювання для ебонітової пластинки іншої товщини.

Література

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.ІІ. Термодинамика и молекулярная физика.- М.: Наука,1990.-592с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46482. Несостоятельность (банкротство) предприятий. Основные понятия 17.1 KB
  К внешним факторам относят: Экономические уровень доходов и накопления населения покупательская способность; платежеспособность экономических партнеров кредитная и налоговая политика государства; изменение рыночных ориентаций потребителя конъюнктуры внутреннего и мирового рынков государственное регулирование уровень развития науки и техники инфляция; Социальные – изменение политической обстановки внутри страны и за рубежом; международная конкуренция уровень культуры предпринимателей и потребителей их продукции организация досуга...
46483. Анализ ликвидности и платежеспособности 17.1 KB
  Критерии банктротства предприятия: неудовлетворительная структура оборотных активов; тенденция к росту доли труднореализуемых активов материальнопроизводственных запасов имеющих медленную оборачиваемость сомнительной дебиторской задолженности может привести к неплатежеспособности организации; замедление оборачиваемости оборотных средств по причине накопления чрезмерных запасов и наличия просроченной задолженности покупателей и заказчиков; преобладание в обязательствах предприятия дорогостоящих кредитов и займов; наличие...
46484. Коммерческая деятельность на рынке товаров и услуг. Коммерческие сделки, контракты купли-продажи 17.14 KB
  Коммерческие сделки контракты куплипродажи. Контракт куплипродажи является основным коммерческим документом оформляющим внешнеторговую сделку в котором содержится письменная договоренность сторон о поставке товара: обязательство продавцаэкспортера передать определенный товар в собственность покупателяимпортера и обязательство покупателяимпортера принять этот товар и уплатить за него определенную денежную сумму или обязательства сторон выполнить условия товарообменной сделки. Согласно действующему законодательству статья 153 ГК РФ...
46485. Дисциплинарная и материальная ответственность за эколо¬гические правонарушения 17.16 KB
  Правовой режим особо охраняемых природных территорий. Особо охраняемые природные территории определены законодательством РФ как участки земли водной поверхности и воздушного пространства над ними где располагаются природные комплексы и объекты имеющие особое природоохранное научное культурное эстетическое рекреационное и оздоровительное значение. Общественные отношения в сфере организации охраны и использования особо охраняемых природных территорий с целью сохранения уникальных и типичных природных комплексов и объектов...
46486. НТР и ее влияние на ход общественного развития 17.19 KB
  Со второй половины XX века человечество вступило в этап научнотехнической революции НТРЧто такое НТР Какое определение ей можно дать Каковы особенности НТР и чем она отличается от революции социальной Если обратиться к справочной литературе то в ней дается следующее определение понятия НТР: НТР это коренное качественное преобразование производительных сил на основе превращения науки в непосредственную производительную силу и соответствующее этому революционное изменение материальнотехнического базиса общественного производства...
46487. Л.С. Выготский. «Вопросы детской (возрастной) психологии 17.22 KB
  Говоря о кризисах он выделяет помимо очевидного негативного характера ребенок становится капризен и трудновоспитуем еще и позитивный то есть возникновения новообразование. В этот период центральным новообразованием является индивидуальное существование собственная психическая жизнь хотя отделяясь от матери физически ребенок еще зависит биологически от нее способ питания новорожденного смешанный внеутробное своеобразен сон составляющий большую часть его времени новорожденный уязвим и беспомощен. Теперь ребенок переходит в период...
46488. Особенности защиты населения от возможных последствий аварий на АЭС 17.25 KB
  Предупреждение накопления радиоактивного йода в щитовидной железе путем приема внутрь лекарственных препаратов стабильного йода йодная профилактика; Впервые два месяца после аварии доза внутреннего облучения обусловлена радионуклидами йода и в первую очередь йода 131. Важное значение также имеет йодная профилактика как наиболее эффективный метод защиты щитовидной железы от радиоактивных изотопов йода. Суть ее в приеме внутрь лекарственных препаратов стабильного йода.
46489. Ставка капитализации 17.29 KB
  Существует несколько методов определения коэффициента капитализации: с учетом возмещения капитальных затрат с корректировкой на изменение стоимости актива; метод связанных инвестиций или техника инвестиционной группы; метод прямой капитализации. Определение коэффициента капитализации с учетом возмещения капитальных затрат. Коэффициент капитализации состоит из двух частей:1 ставки доходности инвестиции капитала являющейся компенсацией которая должна быть выплачена инвестору за использование денежных средств с учетом риска и других...
46490. Распад СССР, образование СНГ. Формирование независимой российской государственности и системы права в нач.1990-х годов 17.38 KB
  Распад СССР образование СНГ.1990х годов РаспадСССР: причины и последствия. Предпосылки распада СССР: идеологический кризис раскол КПСС с ее интернациональной идеологией ее политическая недееспособность создали почву для развития идей национализма и сепаратизма как на уровне СССР так и внутри союзных республик; резкий переход к рыночным отношениям подорвал экономическую опору государственного единства СССР стержнем которой являлись плановая экономика и централизованное распределение материальнотехнических ресурсов. А отсутствие...