Przewodnictwo cieplne - ćwiczenie

wiczenie 11 „PRZEWODNICTWO CIEPLNE” Temat: Przewodnictwo cieplne metali.
Cel: Wyznaczenie wspczynnika przewodnictwa cieplnego metali.
Przyrzdy: Modu grzewczy, zasilacz regulowany, woltomierz, amperomierz i miliwoltomierz cyfrowy.
Literatura: R. Resnick, D. Halliday, FIZYKA, t. II, 22-4 D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, PODSTAWY FIZYKI, t. 2, 19,11 I. Metoda pomiaru.
Rne materiay w rnym stopniu przewodz ciepo. Strumie ciepa okrelamy jako ilo energii cieplnej przepywajcej w jednostce czasu przez okrelon powierzchni przewodzcego materiau. Strumie ciepa pyncy w jednym kierunku, jest proporcjonalny do gradientu temperatury T/x (rnicy temperatury przypadajcej na jednostk dugoci) oraz do powierzchni S prostopadej do kierunku strumienia.
(1)
Znak „-” oznacza, e przepyw ciepa nastpuje w kierunku malejcej temperatury. Wspczynnik nazywamy wspczynnikiem przewodnictwa cieplnego i mierzymy w W/(m K). Warto tego wspczynnika decyduje o tym czy dany materia jest dobrym przewodnikiem ciepa np. metale (- due) czy zym przewodnikiem zwanym materiaem izolacyjnym np. drewno, styropian ( mae).
W wiczeniu wyznacza si warto wspczynnika dla okrelonego metali.
W tym celu korzystamy z ukadu pomiarowego przedstawionego na rys 1. Ukad ten skada si z moduu grzewczego zawierajcego badany prt z zestawem termopar sucych do pomiaru temperatury w rnych punktach prta, zasilacza regulowanego, woltomierza, amperomierza i miliwoltomierza sucego do pomiaru napi na zczach termoparowych.
Rys.1. Schemat ukadu pomiarowego do badania przewodnictwa cieplnego metali.
Ze wzgldu na dobr izolacj ciepln prta i grzaki w uywanym module grzewczym moemy przyj, e po ustabilizowaniu si warunkw grzania i przepywu ciepa cae wydzielone na grzace ciepo przepywa do prta i zaniedba odpyw ciepa przez cianki boczne. Zatem strumie ciepa wydzielonego przez grzak bdzie pyn w jednym kierunku. Termopara 7 jest w kontakcie cieplnym z elementem miedzianym (bardzo dobrym przewodnikiem ciepa) zanurzonym w wodzie z lodem (dobrym punktem odniesienia o temperaturze 0oC). Do niej podczamy jeden z zaciskw miliwoltomierza a drugi zacisk podczamy kolejno do termopar oznaczonych numerami 0, 1, 2, ... 6. Po zaczeniu grzaki pomiary moemy rozpocz wtedy gdy ukad osignie stan termodynamicznie ustalony tzn. w ktrym rozkad temperatur nie zmienia si w czasie. Przekonamy si o tym obserwujc napicie na miliwoltomierzu podczonym do zacisku 0. Teraz dopiero dokonujemy pomiaru zalenoci temperatury T od odlegoci x , a nastpnie sporzdzamy wykres tej zalenoci. Ze wzgldu na jednokierunkowy przepyw ciepa punkty pomiarowe powinny ukada si na linii prostej. Metod najmniejszych kwadratw dopasowujemy zalenoci liniow, a wyznaczony wspczynnik kierunkowy

(…)

… termodynamicznej.
Wczy zasilanie grzaki, ustalajc napicie w zakresie ( 4 - 7 V).
Miliwoltomierz podczy do zaciskw (7; 0) i obserwowa jego wskazania.
Gdy ukad osignie stan ustalony, zmierzy napicia na termoparach umieszczonych w rnych miejscach prta, przeczajc zacisk miliwoltomierza z pooenia 0 kolejno do pooe 1, 2, 3, ... 6 i zanotowa wyniki w tabeli.
Tabela.. Wyniki pomiarw zalenoci temperatury prta od odlegoci…
... zobacz całą notatkę