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

13 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

44473. Разработка металлоконструкции дополнительного стрелового оборудования автомобильного крана грузоподъемность 25 т. КС-45717 3.88 MB
  Стреловое оборудование подразделяется на основную телескопическую стрелу и сменный гусек (удлинитель). Угол наклона телескопической стрелы изменяют с помощью гидравлических цилиндров. Подъем и опускание груза производится грузовой лебедкой, а вращение поворотной части - механизмом поворота
44474. Технология приготовления кулинарных блюд из рыбы 39.27 MB
  Как скажем можно к столу подать целую рыбу одна треть которой была жареной одна треть вареной одна треть просоленной Морская рыба была в почете и в Древнем Риме здесь ее солили мариновали коптили и в Азии. Однако доставлять морскую рыбу в Москву и Петербург было делом нелегким. Вот один из них: Поймавши рыбу приколоть обмакнуть в воду и валять в снегу пока хорошенько обледенеет и укладывать в воз почему рыба если ее сваришь будет точно такая вкусом как живая. Покрытая несколькими слоями льда рыба сохранялась так...
44475. Психологический портрет преступника 224 KB
  Понятие и виды психологического портрета преступника Понятие и виды психологического портрета преступника. Психологические особенности личности серийного преступника. Криминалистический психиатрический и психологический подходы к выявлению признаков неустановленного преступника.
44476. Модернизация оборудования промывного отдела варочно-промывного цеха производства Целлюлозы ОАО АЦБК 1.43 MB
  К их работе можно отнести следующие недостатки: процесс промывки на фильтрах связан с рядом последовательных разбавлений и сгущений массы в результате чего приходиться перекачивать значительные количества жидкости; невозможность создать на барабане фильтра одинаковую по толщине и структуре массную папку и равномерно распределить промывную жидкость что вызывает очень неравномерное вытеснение исходного щелока промывной жидкостью; очень непродолжительное время промывки в связи с чем исключается возможность протекания диффузии; низкая...
44477. Определения виктимности поведения жертвы преступления 136.5 KB
  Однако при всем при том на проступки потенциального правонарушителя существенное влияние оказывает также и конкретная жизненная ситуация его окружение поведение потерпевшего до и в момент совершения преступления. Целью моей работы является проведение анализа сравнений тактик ситуаций и наконец таки определения виктимности поведения жертвы преступления опираясь на научную литературу и множество книг посвященной этой теме. На мой взгляд понятие “Жертва преступления†– понятие более широкое чем “потерпевшийâ€. Жертва преступления...
44479. Бойові властивості ЗМУ і запалювальних засобів 116 KB
  Стисла характеристика біологічних засобів та особливості ураження ними особового складу. Хімічна зброя ХЗ – одна з видів зброї масового ураження вражаюча дія якої основана на використанні бойових токсичних хімічних речовин БТХР. До бойових токсичних хімічних речовин відносяться отруйні речовини ОР і токсини що вражаюче впливають на організм людей і тварин а також фітотоксиканти які можуть застосовуватися в воєнних цілях для ураження різноманітних видів рослинності. В якості засобів доставки хімічної зброї до об’єктів ураження...
44480. Учёт краткосрочных активов и анализ эффективности их использования 768 KB
  Оценка и учёт денежных средств и их эквивалентов Признание оценка и учёт краткосрочных финансовых инвестиций Признание оценка и учёт краткосрочной дебиторской задолженности Признание оценка и учёт запасов АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КРАТКОСРОЧНЫХ АКТИВОВ ТОО ШАРЫКТАС Анализ движения денежных средств Анализ краткосрочных расчётов с дебиторами Анализ эффективности использования производственных запасов ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ВВЕДЕНИЕ...
44481. Разработка мероприятий по совершенствованию учета основных средств и повышению экономической эффективности их использования в ООО «Бельки» Касимовского района Рязанской области 696 KB
  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УЧЕТА И АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АПК Экономическое содержание учета основных средств Анализ движения и экономической эффективности использования основных средств БУХГАЛТЕРСКИЙ УЧЕТ ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ