Tomasz Stoparek
Mirosław Wawrzusiak
Daniel Piekarz
Przemysław Gołek
*wiczenie 19
Temat: Konwekcja swobodna wokół termometru.
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest uzyskanie odpowiedzi na pytanie czy współczynnik przejmowania ciepła w tym doświadczeniu zależy w sposób istotny od temperatury.
2. Schemat stanowiska pomiarowego.
Linie prądowe konwekcji
Termometr rtęciowy
Zbiorniczek rtęci
Termometr rtęciowy mocujemy w statywie w pozycji pionowej i pozimej, który podgrzewamy do temp.początkowej ok.240 C.
Następnie rtęć studzimu, mierząc czas spadku temperatury co 10 C.
3. Tabele pomiarów i wyników obliczeń
termometr jest w orientacji pionowej, (zbiorniczek z rtęcią u góry)
Tabela 1
b) termometr położony poziomo w powietrzu
Tabela 2
końcówka termometru z rtęcią zanurzona w piasku
Tabela 3
Przykłady obliczeń
aproksymacja krzywej chłodzenia funkcją
(1)
gdzie współczynniki: - (2)
j<k
- (3) - (4) - (5) - (6) - (7) - (8) n - ilość pomiarów
Wzory (4), (5) wyznaczają przybliżone wartości całek za pomocą metody trapezów ze stałym krokiem,
I tak np. dla pomiaru 10 z tabeli 1, otrzymamy
Zatem nasza funkcje , dla pierwszego przypadku,
, dla drugiego przypadku,
, dla trzeciego przypadku,
biorąc wartości średnie parametrów A i n.
wyznaczenie temperatury teoretycznej
Dla np.10 pomiaru z tabeli 1
wyznaczenie współczynnika względnego przejmowania ciepła
Jeśli krzywa chłodzenia dana jest wzorem (1), to formuła określająca zależność współczynnika przejmowania ciepła przy konwekcji swobodnej od temperatury ma postać:
zatem dla tego samego przypadku
alfa=
5)Wykresy
Przykładowy wykres zależności T=f(t) dla przypadku pierwzego przedstawię na rysunku 1.
Rysunek 1
Wnioski
- jak wynika z obliczeń przedstawionych w tabelach konwekcja swobodna wpływa na względny współczynnik przejmowania ciepła , ale w małym stopniu (mało znaczącym), a to dlatego że różnica tegoż współczynnika w przypadku gdy termometr „stał” pionowo (zbiorniczek u góry) lub leżał poziomo (zachodziło zjawisko konwekcji) do sytuacji w której zbiorniczek z rtęcią był zanurzony w piasku jest nieznaczna,