WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA
----------------------------------------------------------------------------------
LABORATORIUM FIZYCZNE
Grupa szkoleniowa C - 13 Podgr. 1 ______________________
stopień i nazwisko
prowadzącego
st. szer. pchor. Tomasz Tarnawski
____________________________________
(stopień nazwisko i imię słuchacza) ________ ________
ocena przygot. ocena
do ćwiczenia końcowa
SPRAWOZDANIE
Z
PRACY LABORATORYJNEJ Nr 12 .
Wyznaczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego. .
(temat pracy)
1. Cel i temat ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika przewodnictwa cieplnego danych ciał stałych metodą Christiansena.
Jak wiadomo, jeśli w różne punkty ciała mają różną temperaturę, to występować tam będzie przepływ ciepła dążący do wyrównania temperatury. Dla różnych ciał przepływ ten odbywać się będzie z różną prędkością, zależącą właśnie od współczynnika przewodnictwa cieplnego. Prawo to opisuje wzór:
gdzie Q - ilość ciepła przechodzącą w jednostce czasu przez jednorodną warstwę o grubości Δx i powierzchni S przy różnicy temperatur ΔT.
λ jest właśnie szukanym współczynnikiem.
Istotą proponowanej metody Christiansena jest uniknięcie konieczności bezpośredniego mierzenia ilości ciepła Q (co jest bardzo kłopotliwe). Metoda ta, jako metoda porównawcza, odnosi badaną wielkość do wzorcowego współczynnika przewodnictwa cieplnego, który jest dany. Ostatecznie zatem do wyznaczenia wielkości λ należy posłużyć się wzorem:
λx - szukana wielkość;
λ0 - wartość współczynnika przewodnictwa cieplnego ciała wzorcowego;
dx - grubość warstwy ciała badanego;
d0 - grubość warstwy ciała wzorcowego;
ΔTx - spadek temperatury na ciele badanym;
ΔTx - spadek temperatury na ciele wzorcowym;
2. Dane i wyniki pomiarów doświadczenia.
plexiglas: d0 = 14 ± 0.5 mm λ0 = 0.17 kcal / (m*deg*s)
textolit: dx = 10.7 ± 0.1 mm
współczynnik termoelektryczny termopar: p = 0.041 mV/K
Pomiary dokonane w temperaturze około 37oC (w tabelach wartości Tg są wskazaniami galwanometru podłączonego do termopary - w 10mV, łatwo przeliczyć je na K):
Lp. |
ΔTg0 |
ΔTgx |
1 2 3 |
1107 - 533 1108 - 533 1107 - 530 |
1408 - 1113 1411 - 1118 1410 - 1117 |
Pomiary dokonane w temperaturze około 46oC:
Lp. |
ΔTg0 |
ΔTgx |
1 2 |
1286 - 498 1309 - 528 |
1715 - 1316 1730 - 1336 |
3. Opracowanie wyników pomiarów.
Ponieważ temperatura jest wprost proporcjonalna do wskazania galwanometru (w mV), a we wzorze mamy do czynienia ze stosunkiem temperatur, to współczynnik p skróci się. Dodatkowo wiadomo, że czułość obu termopar jest jednakowa, zatem wzór przyjmie postać:
Tg są bezpośrednimi różnicami (p. tabele) wskazań galwanometrów, do których podłączono termopary.
Właściwe obliczenia wykonano w programie MathCad, są na załączonej kartce.
4. Wnioski:
Wyniki otrzymane dla danych z pomiarów przy różnych temperaturach wyszły bardzo zbliżone (1066 a 1076 W/(m*K) ). Obliczone błędy względne dla obu serii pomiarów nie przekroczyły 6%.