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 22.01.2012

  • Основной 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 29.09.2013

  • Дифференциальное 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 22.04.2011

  • Рассмотрение 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 07.05.2011

  • Коэффициент 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 05.07.2012

  • Изучение 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 01.12.2010

  • Изучение 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 01.12.2010

  • Основные 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 04.03.2013

  • Величина 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

  • Уравнение 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 25.11.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.