50192

Определение теплопроводности твердого тела (пластина)

Лабораторная работа

Физика

Плеханова технический университет Кафедра Общей и технической физики лаборатория виртуальных экспериментов Определение теплопроводности твердого тела пластина Методические указания к лабораторной работе № 18 для студентов всех специальностей САНКТПЕТЕРБУРГ 2010 УДК 531 534 075. Цель работы: определить коэффициент теплопроводности твердых тел методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала. Поток тепла dQ протекающего через однородную перегородку толщиной и площадью при разности температур определяется формулой...

Русский

2014-01-17

213 KB

10 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 твердого тела (пластина)

Методические указания к лабораторной работе № 18

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 твердых тел методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала.

Поток тепла dQ, протекающего через однородную перегородку толщиной  и площадью  при разности температур , определяется формулой

   [1]

где   - коэффициент теплопроводности, характеризующий свойства среды.

Значение коэффициента теплопроводности может быть определено непосредственно из формулы [1], если измерить на опыте величины dQ, dT, d и S. Однако точное определение dQ практически невозможно, поэтому в настоящей работе производится сравнение теплопроводности исследуемого материала 1 с теплопроводностью некоторого другого эталонного материала с хорошо известным значением коэффициента 2. При этом можно избежать измерения dQ. Суть метода следующая. Две пластинки, изготовленные из материалов с коэффициентами теплопроводности 1 и 2, зажимаются между стенками, температуры которых равны T1 и  T2 и поддерживаются постоянными во время опыта. Если толщины пластинок (d1 и d2) достаточно малы по сравнению с наименьшим линейным размером их поверхности, то можно пренебречь потерей тепла через боковые поверхности. Тогда можно считать, что тепловой поток протекает только от горячей стенки к холодной через пластины. В этом случае

       и          [2]

Из [2] получаем окончательно

     [3]

где  dT1 и dT2  - перепады температур на пластинках.

Зная теплопроводность материала одной из пластинок, используя формулу [3] легко определить на опыте теплопроводность другой пластинки. Необходимо помнить о том, что формула [3] получается в предположении сохранения теплового потока неизменным через обе пластинки, что оправдано при толщине, очень малой по сравнению с радиусом пластинки, и при теплоизоляции боковых поверхностей пластинок.

Экспериментальная установка

Схема установки изображена на рисунке ниже:

Назначение и характеристика основных элементов установки:

1. Установка состоит из пластин (2) и (3), зажатых между нагревателем (1) и холодильником (4). Пластина (2) изготовлена из материала с известным коэффициентом теплопроводности, пластина (3) - из исследуемого материала. Толщина пластины (2) - dэт, толщина пластины (3) - dиссл. Форма пластин - диск, радиус 20 см, причем толщина пластины более чем в 10 раз меньше диаметра. Между всеми соприкасающимися поверхностями проложена термопроводящая паста.

2. Нагреватель (1) подключен к регулируемому блоку питания (6). Управление термостатом осуществляется с пульта блока питания (7). Сопротивление спирали нагревателя R - 50 Ом, максимальная мощность - 800 Вт.

3. Холодильник (4) представляет толстую медную пластину, в которой просверлены каналы, по которым циркулирует вода из термостата заданной температуры. Температура холодильника Tхол принимается равной температуре воды, установленной на термостате - 20С, не регулируется. Вся установка в теплоизоляционном кожухе.

4. Температура поверхностей пластин измеряется термопарами (8), (9) и (10), зажатыми между пластинами. Индикация температуры - на табло (11), (12) и (13) соответственно.

ЗАДАНИЕ

1. Запустите работу.

2.  Запишите материал и толщину образцовой пластины.

3.   Включите термостат в режим "НАГРЕВ" и "ЦИРК". Включите блок питания.

4.  Если проводится эксперимент с металлическими пластинами, то  установите напряжение 25 В. Для прочих материалов установите напряжение 10 В.

5. Дождитесь установления теплового равновесия. Для ускорения процесса можно использовать функцию программы "Скачок во времени". Для металлических пластин достаточно 1015 мин, для неметаллов - 3040 мин.

6. Запишите разности температур на пластинах.

7. Повторяйте п.п.46 для напряжений:

- металлические пластины   25 В, 50 В, 100 В, 200 В.

- прочие материалы   10 В, 20 В, 35В, 50 В.

Физ. величина

U

T1

T2

T3

dT1

dT2

2

2ср

Ед. измерения

Номер измерения

В

оС

оС

оС

К

К

8. Рассчитайте для каждого значения напряжения коэффициент теплопроводности, найдите среднее значение.

9. По справочнику определите материал исследуемой пластины.

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.

10

9

8

1

2

3

4

5

6

7

13

12

11

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77854. Ответственность за вред, причиненный н/л 29 KB
  Ответственность за вред причиненный н л Причиненный до 14 возлагается на его родителей усыновителей или опекунов либо на соответствующее учреждение юридическое лицо если малолетний находился в нем или был под его надзором во время причинения вреда. Родители усыновители и опекуны отвечают за вред причиненный малолетними при наличии общих оснований деликтной ответственности: противоправность причинно-следственная связь вина. Причиненный от 14 до 18 самостоятельно несут ответственность за причиненный вред на общих основаниях. В...
77855. Особенности возмещения вреда при повреждении здоровья и причинения смерти гражданину 29 KB
  Однако результатом причиненного здоровью потерпевшего вреда может стать и стойкая или невосстановимая утрата им трудоспособности. Учитывается также грубая неосторожность самого потерпевшего содействовавшая возникновению или увеличению вреда. При этом размер возмещения уменьшается пропорционально степени вины потерпевшего. В случае смерти потерпевшего имущественные потери возникают у близких ему лиц которых он полностью или частично содержал при жизни будучи их кормильцем а также у лиц понесших расходы на его погребение.
77856. Компенсация морального вреда 23.5 KB
  Компенсация морального вреда Моральный вред физические или нравственные страдания испытываемые гражданином при нарушении его личных неимущественных или иных нематериальных благ. В случае причинения морального вреда по решению суда он подлежит денежной компенсации которая определяется с учетом...
77857. Неосновательное обогащение 30.5 KB
  Фактический состав порождающий обязательства из неосновательного обогащения или сбережения имущества состоит из следующих элементов: а одно лицо приобретает или сберегает имущество за счет другого; Приобретение означает увеличение объема имущества у одного лица и одновременное уменьшение его объема у другого. Это могут быть действия самого потерпевшего уплата чужого долга; действия 3 лиц ошибочная выдача груза железной дорогой не получателю указанному в накладной а другому лицу; действия самого приобретателя имущества...
77858. Неустойка и задаток 27.5 KB
  Законная неустойка подлежит применению в случаях когда условие о неустойке не включено в договор или размер договорной неустойки меньше размера неустойки установленной законом. Стороны не могут своим соглашением уменьшить размер законной неустойки но при отсутствии прямого запрета в законе могут увеличить размер законной неустойки. Зачетная неустойка позволяет кредитору помимо неустойки требовать возмещения убытков в части не покрытой неустойкой то есть с зачетом неустойки. При штрафной неустойке кредитор вправе требовать возмещения в...
77859. Перемена лиц в обязательстве 29.5 KB
  Перемена лиц в обязательстве Договором или законом: в результате универсального правопреемства в правах кредитора; по решению суда о переводе прав кредитора на другое лицо когда возможность такого перевода предусмотрена законом; вследствие исполнения обязательства должника его поручителем или залогодателем не являющимся должником по этому обязательству; при суброгации страховщику прав кредитора к должнику ответственному за наступление страхового случая; в других случаях предусмотренных законом. Перемена кредитора: 1 в порядке...
77860. Понятие гражданского права как частного права 29 KB
  Понятие гражданского права как частного права С позиций учения о частном праве ГП следует определить как основную отрасль права регулирующего частные взаимоотношения граждан а также созданных ими юр. ГК закрепляет основные начала частного права: равенство участников имущ. В советское время после отказа от деления права на П и Ч из ГП в качестве самостоятельных правовых отраслей выделились С и ТП. организаций объединяемые понятиями права компаний или корпоративного права.
77861. Источники гражданского права 32 KB
  Из всех деловых обыкновений законодатель особо выделяет обычаи делового оборота которые применяются в сфере ПД. Указанные правила становятся источником лишь в том случае если они закреплены в каком-либо НА входящем в систему граж.
77862. Понятие, содержание и виды граж. правоотношений 28 KB
  Классификация гражданских правоотношений преследует не только теоретические но и практические цели заключающиеся в правильном уяснении прав и обязанностей сторон определении круга правовых норм подлежащих применению в процессе возникновения реализации и прекращения правоотношения....