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

323 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

36102. Інформаційні системи та технології. Опорний конспект лекцій 420 KB
  В сучасних умовах стрімко зростає попит на інформацію та інформаційні послуги. В зв’язку з цим технологія опрацювання інформації намагається використовувати найширший спектр технічних засобів і, передусім, комп’ютерну техніку та цифрові електронні засоби комунікації. На їх основі створюються обчислювальні системи і мережі не лише для накопичення, збереження та перетворення інформації, а й для максимального наближення термінальних пристроїв до робочого місця фахівця або керівника, який приймає рішення.
36103. КОМЕРЦІЙНЕ ПРАВО 1.44 MB
  Навчальний посібник розрахований для студентів неюридичних навчальних закладів I – IV рівня акредитації які вивчають трудове право України а також для всіх хто цікавиться проблемами господарського законодавства. МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВОЇ ПОЛІТИКИ АГРАРНОЇ ОСВІТИ ТА НАУКИ НАВЧАЛЬНОМЕТОДИЧНИЙ ЦЕНТР ПО ПІДГОТОВЦІ МОЛОДШИХ СПЕЦІАЛІСТІВ КОМЕРЦІЙНЕ ПРАВО ПРОГРАМА ІЗ СПЕЦІАЛЬНОСТІ 5. Вивчення господарського законодавства передбачає вміння майбутніх фахівців на практиці застосовувати набуті знання вміння та...
36104. Кримінальне право України 468 KB
  Конституція України. Кримінальний Кодекс України від 5квітня 2001р. Кримінальний процесуальний Кодекс України від 28 грудня 1960р.
36105. КОМУНІКАТИВНІ ПРОЦЕСИ У НАВЧАННІ 162 KB
  Тому спілкування з людьми – це наука й мистецтво. Тут важливі не тільки природні здібності людини та її бажання спілкуватись але й знання законів спілкування. Майбутні фахівці повинні зрозуміти що для успішної діяльності вони можуть і повинні навчитись орієнтуватись у психологічних підходах до партнерів адекватно розуміти реальність обирати такі способи ділового спілкування які будуть сприяти успіху як у професійній діяльності так і у житті. Студенти повинні звернути особливу увагу на те що проблема спілкування є одною з найважливіших...
36106. Міжнародний інноваційний менеджмент 350.5 KB
  Переваги міжнародного інноваційногоСпівробітництва І. Міжнародне співробітництво як запорука інноваційного процесу в національній економіці С. Міжнародне співробітництво як запорука інноваційного процесу в національній економіці С. Переваги міжнародного інноваційногоСпівробітництва І.
36107. МАТЕМАТИЧНЕ ПРОГРАМУВАННЯ 1.78 MB
  Загальна постановка задачі лінійного програмування ЗЛП полягає в наступному.2 називається припустимим рішенням або припустимим планом ЗЛП. Говорять що ЗЛП розвязна якщо вона має оптимальний план. ЗЛП може бути нерозвязною тільки з наступних двох причин: а ОПР порожня; б ОПР непорожня але цільова функція не обмежена на ОПР зверху якщо в ЗЛП шукається її максимум або не обмежена знизу якщо в ЗЛП шукається мінімум цільової функції.
36108. Основи Охорони праці 1.03 MB
  Основи охорони праці. Конспект лекцій з дисципліни Основи охорони праці для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форми навчання. Методичні вказівки спрямовані на надання методичної допомоги студентам усіх форм навчання під час вивчення дисципліни Основи охорони праці.
36109. ОСНОВИ МЕРЕЖНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 1.03 MB
  Загальні відомості про комп’ютерні мережі. Виникнення комп’ютерних мереж. Практично відразу після появи ЕОМ виникло питання про налагодження взаємодії комп'ютерів один з одним щоб більш ефективно обробляти інформацію використати програмні й апаратні ресурси. З'явилися й перші мережі у той час об’єднавши тільки найбільші ЕОМ у великих комп'ютерних центрах.
36110. Організація діяльності (галузева). КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 254.69 KB
  Концепція сучасної організаційної функції 5 ЗМ 1 Зміст організаційної функції в менеджменті 5 ЗМ 2 Цілі та стратегії господарської діяльності основа побудови організації 24 ЗМ 3 Проектування організаційної структури 55 М 2 Організація виробничих процесів на підприємствах 79 ЗМ 4 Організація основного виробництва 79 Перелік використаних джерел 97 ВСТУП В курсі €œОрганізація діяльності€ вивчаються конкретні економічні механізми принципи організації підприємницької діяльності функціонування виробничих...