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

16485. Аскетика 54.5 KB
  Пон об аскетизме. термин аскет определенное искусство людей которые делали из грубых металлов что то благородное затем атлеты их упражнения аскеза. В философии стяжания добродетели. В священном писании аскет у ап. Павла упражнение в добродетели по аналогии с упраж
16486. Византология 30.5 KB
  1. Византийское наследие в оценке русской общественнофилософской мысли. Константин Леонтьев: Византия идеал но оставляет место для жизни тех кто не может или не хочет преодолеть привязанность к миру. 3 этапа истории: 1. Младенческий: всё есть в зачаточном состоянии вс
16487. Византология. Учебное пособие 276.2 KB
  Византология III курс 2е полугодие Пособия к курсу Византологии: 1. Терновский Ф.А. Терновский С.А. ГрекоВосточная Церковь в период Вселенских Соборов. Киев 1883. Само название книги связано с церковной историей. Курс Византологии в Академии до сих пор и это себя оправды...
16488. ЛЕКЦИИ ПО ВИЗАНТОЛОГИИ 218.24 KB
  Феномен Византии - соединение христианской веры, Римской государственности и греческой культуры. Два их этих комп.уже сочетались задолго до Р.Х., и в царствование Константина Великого к ним добавился третий компонент. Царствование его и считают началом Византии
16490. Искусство домонгольской Руси 17.5 KB
  Искусство домонгольской Руси Киевское государство возникшее в IX веке достигло своего могущества в XXI столетиях. При князе Владимире жившем в конце Xначале XI столетия Русь приняла крещение от Византии. Этот акт имел существенные последствия для дальнейшего разви...
16491. Музей боярского быта на примере дома бояр Романовых 37.5 KB
  Тема: Музей боярского быта на примере дома бояр Романовых Музей боярского быта на примере дома бояр Романовых Зарядье один из древнейших районов Москвы который был расположен к востоку от Кремля между улицей Варварка и Москвойрекой. ...
16492. Василий Иванович БАЖЕНОВ (1737–1799) 21.78 KB
  Василий Иванович БАЖЕНОВ 1737-1799 Баженов Василий Иванович художникархитектор сын священника одной из придворных кремлевских церквей. Родился 1 марта 1737 года в Москве. Баженов имел природный талант к искусству который обнаружил еще в детстве срис
16493. Подмосковная усадьба Кусково 37 KB
  Тема: Подмосковная усадьба Кусково В круг памятников архитектуры нельзя не ввести ряд подмосковных усадеб некогда располагавшихся близко от границ столицы а ныне вошедших в ее территорию. Среди них имеются как очень большие типа дворцовых рези