726

Определение теплопроводности твёрдого тела (пластина).

Лабораторная работа

Физика

Определить коэффициент теплопроводности твёрдых тел методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала. Физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Коэффициент теплопроводности алюминия методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала (латуни).

Русский

2013-01-06

133.5 KB

430 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный университет

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №18

Определение теплопроводности твёрдого тела (пластина).

По дисциплине  __________________________________________________________

________________________________________________________________________

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

    

Автор: студент гр.   ________       ____________________  /________________/

                    (подпись)   (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _____________

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ

Преподаватель      ___________           ________________          /________________/

                   (должность)                                      (подпись)                                                 (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2012 год

Цель работы: определить коэффициент теплопроводности твёрдых тел методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала.

Краткие теоретические сведения: 

  1.  Явление, изучаемое в работе: теплопроводность.
  2.  Основные определения:

Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Температура - физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы и определяющая направление теплообмена между телами, [Т]=К.

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала.

Теплопроводность - это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения.

Энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие.

  1.  Используемые законы:

Закон Фурье:

В установившемся режиме поток энергии, передающийся посредством теплопроводности, пропорционален градиенту температуры:

 

jE = −λ*(dTdx),

где , jE - плотность теплового потока – величина, определяемая энергией, переносимой в форме теплоты в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси х,

λтеплопроводность (Вт/(м*К),

 dTdxградиент  температуры, равный скорости изменения температуры на единицу длины х в направлении нормали к этой площадке (К/м).

Знак минус показывает, что энергия переносится в направлении убывания температуры.

λ = 1/3*cVρ<υ><ℓ>,

где cV – удельная теплоёмкость газа при постоянном объёме (Дж/(кг*К)), ρ – плотность газа (Па),

<υ> - средняя скорость теплового движения молекул (м/с),

<ℓ> - средняя длина свободного пробега (м).

  1.  Теоретически ожидаемый результат:

χ= 80 Вт/(м*К)

Схема установки:

1 - нагреватель, 2,3 – пластины, 4 – холодильник, 5 – стенки, 6 – блок питания, 7 – пульт термостата, 8,9,10 – термопары, 11,12,13 – табло термопар, 14 – блок питания

Технические характеристики установки:

Эталонная пластина – латунь.

Исследуемая пластина – алюминий.

d1 эталонной пластины = 6 мм = 6 * 10-3 м

d2 исследуемой пластины = 10 мм =10-2 м

χ1 эталонного материала = 110 Вт/(м*К)

Расчётные формулы:

(1)

где χ1 – коэффициент теплопроводности эталонной пластины, d1 – толщина эталонной пластины, d2 – толщина исследуемой пластины, ΔТ1 – перепад температур на эталонной пластине,  ΔТ2 – перепад температур на исследуемой пластине.

        ΔТ1 = Т1 - Т2   (2)

где Т1 – температура на 1 термопаре, Т2 – температура на 2 термопаре.

        ΔТ2 = Т2 – Т3   (3)

где Т2 – температура на 2 термопаре, Т3 – температура на 3 термопаре.

Погрешности прямых измерений:

U прибора =1 B

Δ(ΔТ1) прибора = ±0,01К

Δ(ΔТ2) прибора = ±0,01К

ΔТ1 прибора = ±0,01ºС

ΔТ2 прибора = ±0,01ºС

ΔТ3 прибора = ±0,01ºС

Δd1 прибора = ±0,001 м

Δd2 прибора  = ±0,001 м

Расчёт абсолютной погрешности косвенных измерений:

-абсолютная погрешность коэффициента теплопроводности:

Результаты измерений:

Таблица 1

Физ. величина

U

Т1

Т2

Т3

ΔТ1

ΔТ2

χ2

Δχср

 Ед. изм.

№ измерения

В

ºС

ºС

ºС

К

К

Вт/(м*К)

Вт/(м*К)

1

25

20,04

20,02

20,00

0,02

0,02

183,3

155,18

2

50

20,14

20,08

20,00

0,06

0,08

137,5

3

100

20,56

20,31

20,00

0,25

0,31

147,85

4

200

22,25

21,23

20,00

1,02

1,23

152,03

Пример вычислений:

χ2 = (110*10-2*0,06)/(6*10-3*0,08) =137,5 Вт/м*К

Δχср = (183,3+ 137,5 + 147,85 + 152,03)/4 =155,18 Вт/м*К

Расчёт погрешностей косвенных измерений:

Δχ2 = 155,18* (0,001/0,01+0,02/20,04+1/110+0,001/0,006+0,02/20,02) = 0,43 Вт/м*К

Окончательный результат:

χ2= 137,5±0,43 Вт/м*К

Вывод: В ходе работы определен коэффициент теплопроводности алюминия методом сравнения с теплопроводностью эталонного материала (латуни) χ = 137,5±0,43 Вт/м*К. Табличное значение коэффициента теплопроводности латуни χ = 110 Вт/м*К. Полученное значение отличается от исходного примерно  на 25 %.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26631. САНОЦЕНКА ТУШ И ОРГАНОВ ПРИ ПАРАТУБЕРКУЛЕЗЕ КРС 3.81 KB
  Кроме общих признаков недомогания наблюдают профузный понос отеки в межчелюстной области в области подгрудка и в нижней части живота отекают веки появляется шилозадость. При наличии патологоанатомических изменений в кишечнике в брыжеечных лимфоузлах гортани отеке межчелюстной области головы измененные внутренние органы и кишечник с брыжейкой направляют на утилизацию а тушу и другие продукты убоя выпускают без ограничения.
26632. САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ТУШ И ОРГАНОВ ПРИ ПАСТЕРЕЛЛЕЗЕ 3.17 KB
  При сверхостром и остром: повыш t угнетение конъюнктивит в области головы и шеи отеки опухание языка; у свиней затрудненное дыхание красные пятна на коже живота за ушами не бледнеющие при надавливании. В области головы и шеи студенистые инфильтраты в п к при разрезе прозрачная янтарная жидкость.
26633. САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ТУШ И ОРГАНОВ ПРИ ПОВАЛЬНОМ ВОСПАЛЕНИИ ЛЕГКИХ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ КАТАРАЛЬНОЙ ГОРЯЧКЕ. 3ЛОКАЧЕСТВЕННАЯ КАТАРАЛЬНАЯ ГОРЯЧКА 17.24 KB
  САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ТУШ И ОРГАНОВ ПРИ ПОВАЛЬНОМ ВОСПАЛЕНИИ ЛЕГКИХ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ КАТАРАЛЬНОЙ ГОРЯЧКЕ. В легких иногда находят лобулярную катаральногнойную пневмонию. Контагиозное заболевание характеризующееся крупозной пневмонией и плевритом с последующим развитием анемических некрозов секвестров в легких. При сверхостром течении болезни резко выражены признаки поражения плевры экссудативный плеврит или легких.
26634. САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ТУШ О ОРГАНОВ ПРИ ТУЛЯРЕМИИ И ЛЕЙКОЗЕ. ТУЛЯРЕМИЯ 6.47 KB
  ПРЕДУБОЙНАЯ ДИАГНОСТИКА: крс увеличение л у маститы параличи конечностей бессимптомно. ПОСЛЕУБОЙНАЯ ДИАГНОСТИКА: у овец на внут. ПРЕДУБОЙНАЯ ДИАГНОСТИКА: протекает скрытно. ПОСЛЕУБОЙНАЯ ДИАГНОСТИКА: резко увеличенные л у повть разреза набухшая саловидная серобел с очагов кровоизл казеозными очагами некроза.
26635. САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ТУШ И ОРГАНОВ ПРИ ЧУМЕ КРС 9.74 KB
  Акт дефекации болезненный слизистая оболочка прямой кишки выпячивается приобретает темнокрасный цвет. При подостром течении отмечают снижение температуры заживление язв и эрозий на слизистых оболочках ротовой полости исчезновение признаков поражения желудочнокишечного тракта. Слизистая оболочка стенки ротовой полости покрыта толстым слоем тягучей слизи. Слизистая оболочка зева покрасневшая отечная местами покрыта крупозными пленками которые иногда снимаются легко а иногда после снятия их остается изъязвленная поверхность.
26636. САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ТУШ И ОРГАНОВ ПРИ ЧУМЕ СВИНЕЙ И БОЛЕЗНИ АУЕСКИ 6.13 KB
  САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ТУШ И ОРГАНОВ ПРИ ЧУМЕ СВИНЕЙ И БОЛЕЗНИ АУЕСКИ. БОЛЕЗНЬ АУЕСКИ острое инфекционное вирусное заболевание животных характеризующееся поражением ЦНС органов дыхания и сильным зудом в месте проникновения возбудителя; у свиней зуда не бывает. У взрослых свиней доброкачественно 13 дня выздоровление. У свиней овец отек гортани легких в дыхательных путях пенистая жидкость; часто поражаются гортань трахея.
26637. СЕПАРИРОВАНИЕ МОЛОКА. РАСЧЕТ ВЫХОДА СЛИВОК 7.84 KB
  СЕПАРИРОВАНИЕ МОЛОКА. Сепаратор аппарат служащий для разделения цельного молока на сливки и обезжиренное молоко. Через соответствующие отверстия разделенные фракции молока направляются в приемники рожки. Сепараторы могут быть открытые с поступлением молока и отводом сливок и обезжиренного молока открытыми потоками.
26638. СОЗРЕВАНИЕ МЯСА. ТОКСИКОИНФЕКЦИИ ПАРАТИФОЗНОГО ХАРАКТЕРА 21.82 KB
  СОЗРЕВАНИЕ МЯСА. Мясо только что убитого животного имеет плотную консистенцию при варке дает неароматный бульон из такого мяса почти невозможно выделить мясной сок реакция его близка к нейтральной оно жесткое плохо усваивается. В течение первых 24 часов после убоя животного в зависимости от температуры и других факторов пищевые качества и внешние показатели мяса резко меняются: мясо становится нежным мясной сок легко отделяется при варке мясо дает прозрачный ароматный бульон реакция его смещается в кислую сторону мясо хорошо...
26639. СОРТИРОВКА ЖИВОТНЫХ ПО УПИТАННОСТИ 26.52 KB
  Животные как сырье для мясоперерабатывающих предприятий должны отвечать определенным категориям упитанности. 1 категория мускулатура развита удовлетворительно формы туловища несколько угловатые лопатки выделяются бедра слегка подтянуты; остистые отростки спинных и поясничных позвонков седалищные бугры и маклоки выступают но не резко; отложения подкожного жира прощупываются у основания хвоста и на седалищных буграх щуп выполнен слабо; у волов мошонка слабо заполнена жиром и на ощупь мягкая. II категория мускулатура развита менее...