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

5 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

58952. Вечір-реквієм до Дня Перемоги 40.5 KB
  Жива людська пам’ять, не старіє вона з роками. Вона стукає в наші серця дзвоном Хатині, попелом Лідіце, обелісками в полі. І поки існуватиме наш рід, існуватиме і пам’ять, бо без неї немає в нас майбутнього. А майбутнє в наше в наших дітях.
58953. Стежинами рідного міста 153 KB
  Сьогодні ми з вами поговоримо про місто Донецьк. І тому я пропоную сьогодні здійснити подорож до краєзнавчого музею і якомога більше дізнатися про наше чудове місто.
58954. Володимир Винниченко. «Федько - халамидник». Щедрий на добро внутрішній світ героя. Федько як особистість. Образи Федька і Толі 57 KB
  Мета: допомогти учням розібратися в складнощах характерів та вчинків героїв оповідання; розвивати навички виразного читання, переказу, виділення головних епізодів та деталей, висловлення власного ставлення до прочитаного, обґрунтування своєї думки...
58955. Микола Вороний. «Євшан – зілля». Поема про необхідність повернення людині історичної пам’яті, усвідомлення своєї національної приналежності 51 KB
  Мета: створити умови для ознайомлення учнів із життям і творчістю Миколи Вороного з історичною основою та змістом поеми Євшан-зілля; сприяти розвитку навичок вдумливого виразного читання; коментування прочитаного визначення особливостей літературного твору...
58956. Пристрої введення та виведення інформації 178.71 KB
  Що таке інформація За допомогою чого передають інформацію Види інформації Як називають повідомлення яке не несе корисної інформації Що називають елементною базою компютера Що таке швидкодія Що розуміють під терміном апаратне забезпечення...
58957. Виховний захід: «Прощавай, початкова школо!» 87.5 KB
  Всі вони народилися в одному селі ходили до однієї незвичайної школи і навіть вчилися в одному класі. Вперше чую Важко уявити Це мабуть був клас одних вундеркіндів Їх що збирали в клас з усього селища Ведуча. Починаємо пряму трансляцію із загальноосвітньої школи...
58958. Вплив антропогенних факторів на репродуктивну функцію людини 162 KB
  І кожен з вас мріятиме щоб його дитина була гарною розумною а головне здоровою. Коли маля росте здоровим розвивається фізично і розумово то батьки безмежно щасливі. Щоб вона стала здоровою батьки йдуть на все.
58959. Урок. Пори року 348 KB
  Мета: розвивати початкові навички використання елементів взаємодії з комп’ютером – списків та закладок у діалогових вікнах; ознайомити учнів з особливостями погоди в різні пори року; розвивати елементи логічного мислення, пам’ять, увагу, кмітливість...
58960. Аналіз поеми М. Гоголя «Мертві душі». Чичиков герой нашого часу? 57 KB
  Мета: проаналізувати образ Чичикова; вдосконалювати вміння висловлювати та доводити свої думки аргументувати свої вислови узагальнювати; розкривати творчі здібності учнів; прищеплювати звичку з повагою ставитися до думок інших людей...