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

17 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

40266. Принципы формирования учетной политики 29.5 KB
  Допущение непрерывности деятельности означает что организация будет продолжать свою деятельность в обозримом будущем у нее отсутствуют намерения и необходимость ликвидации или существенного сокращения деятельности и следовательно обязательства будут погашаться в установленном порядке. Допущение временной определенности факторов хозяйственной деятельности означает что эти факты относятся к тому отчетному периоду в котором они имели место независимо от фактического времени поступления или выплаты денежных средств связанных с этими...
40267. Продовольственная безопасность страны 37.5 KB
  Вторым важнейшим показателей состояния продовольственной безопасности страны является динамика среднедушевого производства зерна. При этом практика многих стран мира свидетельствует что солидная государственная поддержка АПК способствует росту отечественного производства и обеспечению страны собственным продовольствием. Достижение продовольственной безопасности в России обусловлено достаточностью размеров земельных ресурсов сельского хозяйства и биоклиматического потенциала для производства в необходимых размерах основных продуктов питания....
40268. Планирование аудита 42.5 KB
  Цель задачи и содержание планирования Аудиторская проверка достаточно сложный процесс. Исходя из изложенного выше целью планирования является обеспечение проведения проверки наилучшим оптимальным образом с точки зрения выбранного критерия. Для эмпирического приближения к оптимальному варианту проведения проверки в ходе планирования решают следующие задачи: сбор информации о потенциальном клиенте в частности о его бизнесе организации бухгалтерского учета и внутреннего контроля на его предприятии; оценка уровня существенности...
40269. Планирование и организация системы внутреннего контроля 34.5 KB
  Для обеспечения рациональности и адекватности окружающим условиям самого курса действий и общей стратегии для обеспечения соответствия управленческих решений самой возможности их успешной реализации с точки зрения потенциалов организации также необходим контроль. Если в стадию планирования не включить элемент контроля ошибочность планирования в лучшем случае проявится на стадии организации и регулирования. На стадиях организации и регулирования реализации управленческих решений необходим контроль правильности хода реализации принятых...
40270. Подготовительный этап аудиторской проверки 60.5 KB
  Подготовительный этап включает в себя несколько моментов: предварительное планирование; сбор общих сведений о клиенте; получение информации о правовых обязательствах клиента; оценка уровня существенности; ознакомление с системой внутреннего контроля; анализ рисков; разработка общего плана и программы аудита. Доказательная информация и правовые обязательства клиентов получение адекватной информации необходимо также для ознакомления с бизнесом клиента. Источниками информации могут служить публикации на общеэкономические...
40271. Показатели уровня и экономической эффективности интенсификации 40.5 KB
  При рассмотрении интенсификации сельского хозяйства необходимо различать два ее аспекта: уровень интенсивности производства и экономическую эффективность интенсификации. Уровень интенсивности сельскохозяйственного производства отражает степень концентрации средств производства и труда на одной и той же земельной площади. К основным показателям уровня интенсивности сельскохозяйственного производства И относятся следующие. В условиях инфляции и резкого повышения цен для объективной оценки уровня интенсивности производства необходимо...
40272. Показатели экономической эффективности использования ресурсов 36 KB
  Стоимостные: Землеотдача Зот выражает отношение стоимости валовой ВП товарной продукции ТП сельского хозяйства или растениеводства валового дохода ВД чистого дохода ЧД прибыли от реализации с. продукции П к стоимости земельных ресурсов Сз или к земельной площади ПЛз: Для определения стоимости земли используют или рыночную цену или нормативную цену земли. Натуральные показатели эффективности использования земли: урожайность сельскохозяйственных культур; производство основных видов продукции растениеводства зерна...
40273. Покупатель customer и client 20 KB
  А client клиент чаще всего адвоката или банка а также постоянный покупатель и постоялец в гостинице но в основном это слово сейчас используется в компьютерной терминологии.
40274. Положение о бухгалтерской службе 41 KB
  Общие положения Главная бухгалтерия является самостоятельным структурным подразделением предприятия на правах отдела подчиняется главному бухгалтеру. Организация учета финансовохозяйственной деятельности предприятия. Структуру и штаты главной бухгалтерии утверждает директор предприятия в соответствии с типовыми структурами аппарата управления и нормативами численности специалистов и служащих с учетом объемов работы и особенностей производства. Организация учета основных фондов сырья материалов топлива готовой продукции денежных средств...