POLITECHNIKA WROCŁAWSKA SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA Nr

INSTYTUT FIZYKI TEMAT: Pomiar przewodności cieplnej izolatorów.

FILIA W JELENIEJ GÓRZE

Imię i nazwisko: numer kolejny ćwiczenia zaliczenie

Krzysztof Jabłoński 42

grupa wydział rok data wykonania ćwiczenia

2 elektroniki 1 25 - II - 2000

CEL ĆWICZENIA :

1. zapoznanie z metodą pomiaru współczynnika przewodności cieplnej izolatorów,

2. nabycie umiejętności obsługiwania termostatu,

3. dokonanie pomiaru współczynnika przewodności cieplnej izolatorów.

WPROWADZENIE :

Przeciwległe ścianki płytki o powierzchni przekroju S i grubości d
mają temperatury T
i T
, gdzie T
> T
. W tym przypadku następuje przepływ ciepła od T
do T
. Ilość ciepła przepływającego w jednostce czasu w stanie stacjonarnym wyraża się wzorem:

gdzie k we wzorze oznacza współczynnik przewodności cieplnej, oznacza ilość ciepła przechodzącego w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni przy jednostkowym gradiencie temperatury (różnica temperatury 1K przypada na jednostkę grubości).

Różne ciała mają różne wartości przewodności cieplnej. Ciała o małej wartości współczynnika przewodności cieplnej od 10
do 10
J / (m∙s∙K) nazywają się izolatorami. Badana płytka, której współczynnik przewodności cieplnej k należy wyznaczyć, jest okrągła, w związku z czym zależność
można napisać w postaci:

gdzie r
we wzorze oznacz promień badanej płytki.

Jak wynika z powyższego wzoru, aby wyznaczyć współczynnik przewodności cieplnej płytki, należy zmierzyć jej grubość d
, promień r
, temperatury T
i T
, przeciwległych powierzchni oraz ilość ciepła Q przechodzącą w jednostce czasu między powierzchniami o tych temperaturach. Ta ilość ciepła jest bezpośredni trudna do zmierzenia, dlatego wyznacza się ją pośrednio metodą stygnięcia.

Układ do wyznaczania przewodności cieplnej izolatorów składa się z mosiężnej puszki o grubym dnie P
, płytki mosiężnej P
, płytki badanej oraz ultratermostatu Höpplera. Puszka, płytka badana i mosiężna są okrągłe. Mosiężna płytka P
opiera się na trzech izolujących nóżkach, na niej położona jest badana płytka, a następnie puszka mosiężna. Z ultratermostatu połączonego wężami gumowymi jest ogrzewana puszka P
, a następnie ciepło jest przewodzone przez płytkę P do płyty P
. w dnie puszki oraz mosiężnej płycie znajdują się termometry w metalowych oprawach.

P
T

P

P
T

Czekamy aż temperatury T
i T
ustalą się, następnie zdejmujemy górną puszkę, wyciągamy izolator i podgrzewamy dolną puszkę o 3 stopnie wyżej od temperatury ustalonej. W 10 s odstępach czasu mierzymy temperaturę płytki, aż spadnie ona o 3 stopnie od temperatury ustalonej. Przebieg chłodzenia płyty przedstawiono na wykresie. Wyniki niezbędnych pomiarów zamieszczone są w poniżej zamieszczony tabelach pomiarowych.

TABELE POMIAROWE :

m	Δm		d	d	Δα ; Δα	r	r	Δ r ; Δ r	c
kg			10 m						J/kg
2,098		0,001	3	16		7,56	7,3		384,56

m - masa mosiężnej płyty

d
- grubość bakelitowej płyty

d - grubość mosiężnej płyty

r
- promień bakelitowej płyty

r - promień mosiężnej płyty

c - ciepło właściwe mosiądzu

T	T	Δ T , Δ T	T - T	Δ(T - T )	n	A	k , Δk	Δk/k
K					K/s	W/m	10 W/mK	%
349,15	337,15	1	12

T
- temperatura puszki w stanie stacjonarnym

T
- temperatura mosiężnej płyty w stanie stacjonarnym

n - szybkość stygnięcia płyty mosiężnej

A - stała związana z wymiarami geometrycznymi materiału płyty badanej i płyty odbiornika ciepła

k - współczynnik przewodności cieplnej

τ	s	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120
t	C	67	66,8	66,5	66,3	66	65,9	65,7	65,6	65,5	65,3	65	64,9	64,7

τ	s	130	140	150	160	170	180	190	200	210	220	230	240	250
t	C	64,5	64,2	64,1	64	63,8	63,6	63,3	63,1	63	62,9	62,7	62,5	62,3

τ	s	260	270	280	290	300	310	320	330
t	C	62,1	61,9	61,7	61,6	61,5	61,3	61,1	61

---