Определение теплопроводности газов методом нагретой нити
Определение коэффициента теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде. Особенности оценки зависимости теплопроводности воздуха от напряжения тока, заданного в цепи.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.03.2014 |
| Размер файла | 240,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа
Определение теплопроводности газов методом нагретой нити
1. Краткое теоретическое обоснование
Цель работы: определить коэффициент теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде.
Теплопроводность - процесс передачи тепла от более нагретого тела к менее нагретому телу или от более нагретой части одного тела к другой части при их непосредственном контакте.
Поток тепла - количество теплоты, проходящее в единицу времени через произвольную изотермическую поверхность.
В основе выравнивание температур газов лежит понятие конвекция, т.е. при обычных условиях легкий теплый газ поднимается вверх, а на его место опускаются более холодные массы газа. В данном эксперименте конвекция не возникает, т.к. воздух нагревается по всей высоте движения воздуха. И поэтому выравнивание температуры происходит за счет теплопроводности воздуха, 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 эксперименте для исследования этого явления нить цилиндра нагревают электрическим током. После того как устанавливается стационарный режим, тепловой поток Q становится равен (Дж) теплу, выделяемому в нити, которое легко рассчитать, зная сопротивление нити и силу протекающего по ней тока.
Для цилиндрически симметричной установки, в которой поток тепла направлен к стенкам цилиндра от нити, расположенной по его оси, справедлива формула:
- коэффициент теплопроводности газа
Q - поток тепла [Вт]
L - длина цилиндра [м]= 0,5 м
Tr - температура газа у поверхности проволоки [К]
TR - температура нагревателя [К]
rц - радиус цилиндра [м] = 4*10-3м
r - радиус проволоки [м]= 0.05*10-3м
2. Основные расчетные формулы
Температура поверхности проволоки
- коэффициент температурного сопротивления
R0 - сопротивление проволоки при Tокр [Ом]
Поток тепла, переносимый воздухом с проволоки
R - сопротивление нити [Ом]
I - сила тока [А]
Среднеарифметическая температура
Погрешность косвенных измерений:
или
3. Экспериментальная установка
Проволока 5 натянута между упорами 3-4 внутри трубки 2. Температура стенок трубки поддерживается термостатом 8. схема измерительного моста Уитстона (6), состоящего из магазина сопротивлений в), гальванометра г), нагрузочного б) и эталонного сопротивлений а). Вся схема подключена к источнику питания Е, параметры которого задаются с пульта 7.
Таблицу №1 Зависимость сопротивления нити R от силы тока в цепи I при Токр
|
Физ. величина |
TR |
U |
I |
R |
|
|
Ед. измерений Номер опыта |
К |
В |
А |
Ом |
|
|
1 |
293 |
1 |
0,15 |
38,8 |
|
|
2 |
293 |
2 |
0,29 |
40,6 |
|
|
3 |
293 |
3 |
0,42 |
43,5 |
|
|
4 |
293 |
4 |
0,54 |
47,2 |
|
|
5 |
293 |
5 |
0,64 |
51,5 |
Из графика следует, R0 = 37,8 [Ом]
Таблица№2 Зависимость сопротивления нити R от силы тока в цепи I при разных ТR
4. Вычисления
Из таблицы №2, опыт №3:
Средняя квадратичная погрешность прямых измерений:
Вывод
теплопроводность воздух нить
В проведенной лабораторной работе был определен коэффициент теплопроводности воздуха и оценена зависимость теплопроводности воздуха от температуры нагрева и напряжения тока, заданного в цепи. Относительная погрешность составила 19%. Это связано с тем, что при постепенном увеличении ТR и напряжение в цепи, происходит увеличение коэффициента теплопроводности воздуха.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Содержание закона Фурье. Расчет коэффициентов теплопроводности для металлов, неметаллов, жидкостей. Причины зависимости теплопроводности от влажности материала и направления теплового потока. Определение коэффициента теплопередачи ограждающей конструкции.
контрольная работа [161,2 K], добавлен 22.01.2012Основной закон теплопроводности. Теплоносители как тела, участвующие в теплообмене. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Лучеиспускание как процесс переноса энергии в виде электромагнитных волн. Сущность теплопроводности цилиндрической стенки.
презентация [193,0 K], добавлен 29.09.2013Дифференциальное уравнение теплопроводности. Поток тепла через элементарный объем. Условия постановка краевой задачи. Методы решения задач теплопроводности. Численные методы решения уравнения теплопроводности. Расчет температурного поля пластины.
дипломная работа [353,5 K], добавлен 22.04.2011Рассмотрение теории нелинейной теплопроводности: основные свойства, распространение тепловых возмущений в нелинейных средах и их пространственная локализация. Задача нелинейной теплопроводности с объемным поглощением и пример ее решения на полупрямой.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 07.05.2011Коэффициент теплопроводности металлов и его зависимость от параметров состояния вещества. Главные особенности калориметрического метода. Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы "Определение коэффициента теплопроводности металлов".
курсовая работа [79,4 K], добавлен 05.07.2012Изучение основного закона и физического смысла теплопроводности. Исследование теплопроводности жидкости, основанной на вычислении кинетических коэффициентов средствами статистической физики или использовании теплового движения и механизмов переноса.
курсовая работа [64,6 K], добавлен 01.12.2010Изучение теплопроводности как физической величины, определяющей показатель переноса тепла структурными частицами вещества в процессе теплового движения. Способы переноса тепла: конвекция, излучение, радиация. Параметры теплопроводности жидкостей и газов.
курсовая работа [60,5 K], добавлен 01.12.2010Основные положения теории теплопроводности. Дерево проблем и целей. Математическая модель, прямая и обратная задача теплопроводности. Выявление вредных факторов при работе за компьютером, расчет заземления. Расчет себестоимости программного продукта.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 04.03.2013Уравнение теплопроводности: физический смысл и выводы на примере линейного случая. Постановка краевой задачи остывания нагретых тел, коэффициент теплопроводности. Схема метода разделения переменных Фурье применительно к уравнению теплопроводности.
курсовая работа [245,8 K], добавлен 25.11.2011Величина коэффициента и единица измерения теплопроводности. Расчет теплоотдачи у наружной поверхности ограждения. Сущность теплового излучения. Удельная теплоёмкость материала, её зависимость от влажности. Связь теплопроводности и плотности материала.
контрольная работа [35,3 K], добавлен 22.01.2012
