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

314 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

25015. Принципы и оценка эффективности PR-деятельности 22.35 KB
  Комплексная оценка эффективности 1997 г. Установление целей и задач – оценка подготовки. Оценка коммуникационного продукта – измерение вложений. Оценка промежуточных результатов Реально достигнутые аудитории по качеству и количеству.
25016. Правовое обеспечение связей с общественностью. Правовое регулирование или формальное регулирование 39.19 KB
  Но их интересы постоянно сталкиваются – юристы заинтересованы в нераспространении информации а PRспециалисты наоборот критикуют политику закрытости. Процесс правового регулирования PR включает в себя следующие законодательные акты: В сфере деятельности органов государственной власти Федеральный закон О порядке освещения деятельности органов государственной власти в государственных средствах массовой информации Закон О государственной тайне Указы Президента РФ О государственном флаге Об управлении Президента РФ по связям с...
25017. Этические проблемы паблик рилейшнз 19.51 KB
  Вопервых это касается этики поведения каждого специалиста PR вовторых этики поведения собственной организации представляемой специалистом. Здесь речь идет о непосредственной зависимости между этикой поведения и успехом компании. Работниками сферы паблик рилейшнз разработано и предложено немало инструкций по этике поведения и руководящих кадров организаций и собственно специалистов данной сферы. Необходимой линией поведения при разрешении большинства из перечисленных проблем является стремление сохранить взаимное доверие между...
25018. Кодексы профессионального поведения специалиста по связям с общественностью 23.79 KB
  Международные кодексы: Кодекс профессионального поведения Международной ассоциации по связям с общественностью IPRA; Международный этический Кодекс Паблик Рилейшнз Афинский кодекс; Профессиональная Хартия международного комитета ассоциаций PRконсультантов Римская Хартия; Кодекс профессионального поведения в области PR Лиссабонский кодекс; Международный кодекс по практике маркетинговых и социальных исследований и др. Международный этический Кодекс Паблик Рилейшнз АФИНСКИЙ КОДЕКС Принят в Афинах Генеральной ассамблеей IPRA в мае...
25021. Лоббирование как одна из технологий PR-службы в сфере управления 20.59 KB
  Реклама должна быть добросовестной и достоверной. Недобросовестная реклама и недостоверная реклама не допускаются. Реклама должна быть распознаваемой без применения специальных знаний и без применения технических средств; Реклама не должна побуждать к агрессии насилию возбуждать панику побуждать к опасным действиям способным нанести вред; формировать негативное отношение к лицам не пользующимся рекламируемыми товарами или осуждать таких лиц. Не допускается реклама в которой отсутствует часть существенной информации о рекламируемом...
25022. Возникновение, современное состояние и развитие консалтинга в мире 23.85 KB
  Консалтинг как продукт услуга Консалтинг – производство советов. Консалтинг – это вид интеллектуальных услуг который связан с решением сложных проблем предприятия в сфере управления и организационного развития. Консалтинг как деятельность фирмы Консалтинг – это деятельность фирмы по оказанию консультационных услуг предприятиям организациям физическим лицам по широким вопросам экономики управления и права. Консалтинг как форма предоставления услуги Консалтинг – это профессиональная помощь осуществляемая в форме советов рекомендаций и...