Cel ćwiczenia

1. Wyznaczenie współczynnika przewodnictwa cieplnego:

drewna

piaskowca

Wstęp

Pomiędzy dwoma ciałami o różnych temperaturach następuje wymiana ciepła. W niniejszym ćwiczeniu zajmiemy się jednym ze sposobów przekazywania ciepła, mianowicie przewodnictwem cieplnym. Prawo dotyczące przewodnictwa cieplnego sformułował Fourier w 1822 r.

W niniejszym ćwiczeniu współczynnik przewodnictwa cieplnego będziemy wyznaczać metodą porównawczą, zaniedbując straty energii na brzegach próbek.

Obliczenia.

Przyjmując, że w układzie nastąpiła równowaga termodynamiczna możemy założyć, że ciepło doprowadzane do układu z jednej strony jest przezeń oddawane ze strony drugiej. W myśl tego, zgodnie z prawem Fouriera:

gdzie: t_1..4 - temperatury na końcach badanych próbek, λ_1,2 - wsp. przewodnictwa cieplnego próbek, d_1,2 - grubości próbek

Po przekształceniu w/w wzoru i przyjęciu, że temperatura jest proporcjonalna do napięcia na termoparze otrzymujemy:

gdzie: d_x - grubość badanej płytki, DU_x - różnica napięć odpowiadająca badanej płytce.

Błąd współczynnika przewodnictwa cieplnego wyliczony jako różniczka zupełna wynosi:

Po podstawieniu danych do w/w wzorów otrzymujemy wartości współczynników przewodnictwa dla:

- drewna λ=0,46±0,01 [J/m*s*K]

- piaskowca λ=3,73±0,08 [J/m*s*K]

Wnioski.

Obliczenia dokonywane były dla wartości uzyskanych po upływie 50 minut od rozpoczęcia podgrzewania układu. Po tym czasie można przyjąć, że w układzie zachodzi równowaga termodynamiczna. Świadczy o tym również ustalona temperatura w punktach pomiarowych.

Pomiar współczynnika przewodnictwa cieplnego opiera się na założeniu, iż ciepło nie jest tracone na brzegach próbki.

Jak wynika z otrzymanych wartości wsp. przewodnictwa cieplnego w ćwiczeniu badaliśmy materiały źle przewodzące ciepło.

---