50189

Определение теплопроводности газов методом нагретой нити

Лабораторная работа

Физика

Плеханова технический университет Кафедра Общей и технической физики лаборатория виртуальных экспериментов Определение теплопроводности газов методом нагретой нити Методические указания к лабораторной работе № 17 для студентов всех специальностей САНКТПЕТЕРБУРГ 2010 УДК 531 534 075. Цель работы: определить коэффициент теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде. Для цилиндрически симметричной установки в которой поток тепла направлен к стенкам...

Русский

2014-01-17

138 KB

15 чел.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)

Кафедра Общей и технической физики

(лаборатория виртуальных экспериментов)

Определение теплопроводности газов методом нагретой нити

Методические указания к лабораторной работе № 17

для студентов всех специальностей

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010

УДК 531/534 (075.83)

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА: Лабораторный практикум курса общей физики. Смирнова Н.Н., Фицак В.В. Чернобай В.И. / Санкт-Петербургский горный институт.  С-Пб, 2010, 14 с.

Лабораторный практикум курса общей физики по статистической физике и термодинамике предназначен для студентов всех специальностей Санкт-Петербургского горного института.

С помощью учебного пособия студент имеет возможность, в предварительном плане, ознакомиться с физическими явлениями, методикой выполнения лабораторного исследования и правилами оформления лабораторных работ.

Выполнение лабораторных работ практикума проводится студентом индивидуально по графику.

Табл. 3. Ил. 2. Библиогр.: 5 назв.

Научный редактор доц. Н.Н. Смирнова

©   Санкт-Петербургский горный институт   им. Г.В. Плеханова, 2010 г.

Цель работы: определить коэффициент теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде.

В работе используются: вертикальная трубка с двойными стенками с натянутой внутри проволокой; магазин сопротивлений; эталонное сопротивление 10 Ом и нагрузочное сопротивление; гальванометр; источник питания; термостат.

Если внутри сосуда с газом существует градиент температур, в газе возникают процессы, приводящие к выравниванию температуры. В обычных условиях среди этих процессов наибольшую роль играет конвекция. Конвекция появляется из-за того, что легкий теплый газ поднимается вверх, а на его место опускаются более холодные массы газа. Конвекция не возникает, если температура газа повышается с высотой, если объем газа невелик или если он разбит на небольшие каналы или ячейки. В последних случаях возникновению конвекционных потоков мешает вязкость. При отсутствии конвекции процесс переноса тепла замедляется, но не прекращается. Он происходит благодаря теплопроводности газа, связанной с тепловым движением молекул. Выравнивание температуры получается при этом из-за непрерывного перемешивания "горячих" и "холодных" молекул, происходящего в процессе их теплового движения и не сопровождающегося макроскопическими перемещениями газа. В данной работе исследуется этот случай.

Для цилиндрически симметричной установки, в которой поток тепла направлен к стенкам цилиндра от нити, расположенной по его оси, справедлива формула:

 [1]

Уравнение [1] может служить для определения коэффициента теплопроводности . При этом нужно знать радиусы нити r, цилиндра rц, длину цилиндра L, поток тепла Q и разность температур газа у поверхностей нити и цилиндра Tr  Tц.

Нить цилиндра нагревается электрическим током. После того как устанавливается стационарный режим, тепловой поток Q становится равен Джоулевому теплу, выделяемому в нити, которое тепло легко рассчитать, зная сопротивление нити и силу протекающего по ней тока. Наибольшую трудность вызывает измерение температуры нагретой нити, по доступной непосредственному измерению.

Экспериментальная установка.

Схема установки представлена на рисунке ниже:

Проволока 5 натянута между упорами 3-4 внутри трубки 2. Трубка имеет двойные стенки, между которыми циркулирует вода с заданной температурой. Температура стенок трубки поддерживается термостатом 8, который управляется с пульта 8 – управления термостата. Нить нагревается электрическим током, ее температура определяется по изменению электрического сопротивления. Нить 5 включена в схему измерительного моста Уитстона (6), состоящего из магазина сопротивлений в), гальванометра г), нагрузочного б) и эталонного сопротивлений а). Параметры моста подобраны таким образом, что при балансе моста сопротивление магазина сопротивлений в 10 раз больше сопротивления нити. Вся схема подключена к источнику питания Е, параметры которого задаются с пульта 7.

Технические характеристики установки:

- диаметр проволоки (1)    0,1 мм;

- внутренний диаметр цилиндра (5)  8 мм;

- длина проволоки (1)    0,5 м;

- материал проволоки    вольфрам;

- коэффициент температурного сопротивления

- величина Rэт     3,5 Ом;

- величина  rн     35 Ом.


ЗАДАНИЕ

1. Запустите работу.

2.   Снимите при комнатной температуре зависимость сопротивления нити R от протекающего через установку тока I. Провести измерения для 45 минимальных значений напряжения.

Результаты измерений занести в таблицу №1:

Физ. величина

TR

U

I

R

Ед. измерений

Номер опыта

К

В

А

Ом

1

2

3

4

5

Постройте график зависимости . Продлите график до пересечения с осью ординат, для определения значения сопротивления нити при I = 0. Запишите определенное значение Ro - сопротивление проволоки при комнатной температуре.

3.   Нажать кнопки «Нагрев» и «Цирк». Для различных температур стенок трубки TR (20, 40, 60, 80) проведите измерения зависимости сопротивления нити R от протекающего через установку тока I при различных значениях напряжения, от 1 В до 15 В, увеличивая напряжение с шагом 23 вольта. Записывайте в таблицу значения установленного напряжения U, протекающего тока I, сопротивления проволоки R.

4. Для каждого набора значений предыдущего упражнения рассчитать поток тепла, переносимый воздухом с проволоки:

   [2]

и температуру поверхности проволоки:

   [3]

Используя результаты вычислений по формулам [2] и [3] рассчитать по формуле [1] среднеинтегральные коэффициенты теплопроводности (Tср),

где   - среднеарифметическая температура.

5. Постройте график зависимости   .  Сравните полученные значения со справочным.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу №2:

Физ. величина

TR

U

I

R

Q

Tr

Tср

Ед. измерений

Номер опыта

оС

В

А

Ом

Вт

К

К

1

20

2

40

3

60

4

80

6) рассчитать погрешность косвенных измерений;

7) привести окончательный результат.

библиографический список

учебной литературы

  1.  Калашников Н.П. Основы физики. М.: Дрофа, 2004. Т. 1
  2.  Савельев И.В. Курс физики. М.: Наука, 1998. Т. 2.
  3.  Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 2000.
  4.  Иродов И.Е  Электромагнетизм. М.: Бином, 2006.
  5.  Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1998.

8

7

8

6

г)

а)

в)

б)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45237. Взаимодействие ПР-служб организации со СМИ: приоритеты, формы, содержание, условия взаимовыгодных партнерских отношений 25 KB
  Взаимодействие ПР-служб организации со СМИ: приоритеты формы содержание условия взаимовыгодных партнерских отношений. СМИ являются основным инструментов связи с общественностью. Отношения со СМИ – двусторонний процесс: фирма предоставляет информацию для СМИ а СМИ выпускают новости. Формы контактов со СМИ: 1.
45238. Работа пресс-центра фирмы: структура и функции пресс-службы; критерии выбора СМИ, этика и принципы профессионального общения с журналистами 26 KB
  Работа пресс-центра фирмы: структура и функции пресс-службы; критерии выбора СМИ этика и принципы профессионального общения с журналистами В среднем бизнесе за рекламу и PR отвечает один сотрудник. самый простой способ связаться с общественностью – сделать это через посредника массмедиа СМИ. Пресссекретарь должен уметь соотносить события внутренней жизни компании с информационной повесткой дня которая находится в центе внимания СМИ и прогнозировать ее. Функции прессслужбы: Аналитика: мониторинг рынка СМИ мониторинг информационных...
45239. Сущность, функции, принципы и технологии организации информационного паблисити 21 KB
  Существует негативная практика продвижения информации паблисити коммерческая информация. Темы некоммерческой информации паблисити: история компании; темы связанные с экологией; социальные темы; технологии компании; фото-архив фирмы; фирменная статистика; неформальная жизнь компании; нетрадиционное использование продукции фирмы конкурс. Сбор информации паблисити: силами всех сотрудников фирмы или силами прессотдела. Принципы: некоммерческая основа движения информации.
45240. PR-текст как форма маркетинговой коммуникации: жанровая разновидность, технология создания 29.5 KB
  Жанровая разновидность: Оперативно-новостной: приглашение пресс-релиз краткая новостная информация. Комбинированные тексты подборка информационных материалов простых текстообъединенных общей тематикой в фирменные папки для пресс-конференции: пресс-релиз приглашение байлайнер пресскит. Прессрелиз: формат А4; тема текущие новости организационные новости комментарии к событиям некоммерческая информация; адресаты доставки редакции СМИ информационные агентства; формы распространения факс электронная почта; этикет...
45241. ПР - текст как форма маркетинговой коммуникации: жанровая разновидность, технологии создания 44.5 KB
  ПР текст как форма маркетинговой коммуникации: жанровая разновидность технологии создания. И в том и в другом случае единицей коммуникации является текст который организуется с целью достижения максимального воздействия на реципиента. В узком смысле: Текст результат речетворческого процесса который характеризуется признаками: завершенность связность цельность жанровая оформленность. Как организованное множество языковых знаков текст приобретает смысл лишь в процессе коммуникации т.
45242. Этапы и технологии формирование материалов паблисити 28 KB
  Источник сообщения ничего не платит прессе за размещение. Этапы формирования: подготовительный сбор информации о фирме и ее деятельности статистика история маркетинговая информации: анализ информации в зависимости от вида СМИ; структурирование материала – выстраиваем структуру фирменный бланк и различия в соответствии с формой подачи – прессрелиз и т. Жанровая разновидность паблисити: Оперативноновостной: приглашение прессрелиз краткая новостная информация. Комбинированные тексты подборка информационных материалов...
45243. статья. Технология создания: Приглашение: адресное обращение к аудитории четкая социальная ориентация; . 32 KB
  Исследовательско-новостной комментирующий новость: бэкграундер не сама новость а то что под ней лист вопросов-ответов. Прессрелиз сто сообщение содержащее важную новость или полезную информацию для широкой аудитории.; шрифт – 14; интервал – 15; принцип перевернутой пирамиды: заголовок – суть и интрига; 1 абзац – лидерабзац содержит новость; комментарии и иллюстрации к новости – 34 позиции в порядке убывания; резюме; призыв к действию; даты написания прессрелиза и публикации в СМИ; координаты специалиста составившего...
45244. Информационные ПР-акции: функции, формы, каналы коммуникации 29.5 KB
  Формы: пресс-конференция конференция брифинг семинар симпозиум день открытых дверей телемост имиджевые теле и радио интервью и т. Теле и радио интервью: информационные цели – формирование информационного имиджа; представление руководства. Классификация интервью: интервьюмнение интервьюфакт имиджевое интервью. Инициаторы интервью: журналисты прессслужба.
45245. Брифинг как информационная ПР - акция: цели, аудитория, методика подготовки 28 KB
  Брифинг как информационная ПР акция: цели аудитория методика подготовки Брифинг это плановое мероприятие которое проводится с регулярной периодичностью и посвящается распространению текущей информации о деятельности организации или компании. Например брифинги регулярно проводит министерство иностранных дел. На брифингах министерства внутренних дел проходящих раз в неделю можно услышать официальную статистику ДТП раскрытых преступлений узнать о планируемых профилактических мерах по борьбе с организованной преступностью. Еще одна...