Определение коэффициента теплопроводности газа методом нагретой нити. ЛР 17 Виртуалка. санктпетербургский горный университет Кафедра общей и технической физики Лаборатория виртуальных экспериментов
 Скачать 91.85 Kb.
|
|
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования  «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра общей и технической физики Лаборатория виртуальных экспериментов Отчёт по лабораторной работе №17: Определение коэффициента теплопроводности газа методом нагретой нити Выполнила: ст. группы АПН – 21 // (должность) (подпись) (Ф.И.О) Проверил: // (должность) (подпись) (Ф.И.О)  2021 Цель работы : определить коэффициент теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде. Краткое теоретическое содержание. 1. Явление, изучаемое в работе: Теплопроводность - это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. 2. Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин: Теплообмен - самопроизвольный, необратимый процесс распространения тепла в пространстве, обусловленный разностью температур. 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. Конвекция - вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками. Количество теплоты - энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Температура – физическая величина, характеризующая степень нагретости тел. Градиент температуры – характеристика, показывающая направление наискорейшего возрастания температуры в зависимости от направления среды (увеличение или уменьшение температуры по направлению среды). · Поток тепла – количество теплоты, проходящее в единицу времени через произвольную изотермическую поверхность. 3. Основные физические законы. Выравнивание температуры в системе сопровождается потоком тепла, плотность которого пропорциональна градиенту температуры в данной точке и определяется эмпирическим законом теплопроводности Фурье (Жан Батист Жозеф Фурье)  где x- коэффициент теплопроводности, gradT - градиент температуры, определяемый по формуле:  Проекции градиента температуры  характеризуют изменение температуры по направлениям x, y, z. Для цилиндрически симметричной установки, в которой поток тепла направлен к стенкам цилиндра от нити, расположенной по его оси, справедлива формула:  где Tr – температура газа у поверхности нити; TR – температура газа у поверхности цилиндра; Q – поток тепла; L – длина цилиндра; χ – коэффициент теплопроводности;  – радиус цилиндра; r – радиус нити.Нить цилиндра нагревается электрическим током. После того как устанавливается стационарный режим, тепловой поток Q становится равен Джоулевому теплу, выделяемому в нити, которое тепло легко рассчитать, зная сопротивление нити и силу протекающего по ней тока. Наибольшую трудность вызывает измерение температуры нагретой нити, по доступной непосредственному измерению. Схема установки  1 – проволока; 2-трубка; 3,4 – упоры; 5 –внутренний диаметр трубки; 6 – эталонное сопротивление; 7 – нагрузочное сопротивление; 8 – магазин сопротивлений; 9 – гальванометр; 10 – термостат; 11-пульт упр. Источником питания Е; 12- пульт управления. Основные расчетные формулы Поток тепла  Коэффициент теплопроводности   Температура газа у поверхности проволоки   Формулы погрешности косвенных измерений:   Исходные данные     Таблица 1. Результаты вычислений и измерений
|