Cel ćwiczenia :
1.Zapoznaie cwiczących z metodą pomiaru współczynnika przewodnoœci cieplnej izolatorów
2.nabycie umiejętnoœci obsługi ultratermostatu
3.dokonanie pomiaru wspłóczynnika przewodnoœci ciplnej izolatorów.
Wprowadzenie teoretyczne:
Przewodnictwo cieplne polega na przenoszeniu energii w postaci ciepła w kierunku obszarów o niższej temperaturze, a więc polega na dążeniu układu do wyrównania temperatury. Opisuje to prawo Foureira:
iQ - gęstoœć strumienia enegii (ciepła)
- przewodnoœć cieplna właœciwa
T - temperatura
Jeżeli w wyniku pewnych warunków przeciwłegle scianki pewnej płyty o powierzchni przekroju S i gruboœci d1, maja odpowiednio temperatury T1 i T2 (T1>T2), to nastepuje przepływ ciepła w kierunku powierzchni o niższej temperaturze.
Iloœć ciepła przepływającego w jednostce czasu w stanie stacjonarnym wyraża się wzorem :
gdzie:
- k - współczynnik przewodnoœci cieplnej, oznacza iloœć ciepła przechodzącego w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni przy jednostkowym gradiencie temperatury (rożnica temperatury 1K przypada na jednostkę gruboœci).
Różne ciałą mają różne wartoœci przewodnoœci cieplnej. Ciała o małej wartoœci współczynnika przewodnoœci cieplnej 
nazywają się izolatorami termicznymi. Badana płytka, której współczynnik przewodnoœci cieplnej k należy wyznaczyć, jest okrągła, w związku z czym zależnoœć można napisac w postaci:
r1 - promień badanej płytki
Aby wyznaczyć współczynnik przewodnoœci cieplnej płytki, należy zmerzyć jej gruboœć d1, promień r1, temperatury T1 i T2 przeciwległych powierzchni oraz iloœć ciepła Q przechodzącą w jednostce czasu między powierzchniami o tych temperaturach.
Ta iloœć ciepła jest bezpoœrednio trudna do zmierzenia, dlatego też wyznacza się ją poœrednio metodą stygnięcia. Układ do wyznaczania przewodnoœci cieplnej składa się z puszki mosieżnej o grubym dnie P1, płytki mosiężnej P2, płytki badanej P oraz ultratermostatu Hopplera.
Puszka, płytka badana i mosiężna są okrągłe. Mosiężna płytka P2 opiera się na trzech izolujących nóżkach, na niej jest położona badana płytka a następnie mosiężna puszka. Z ultratermostatu połączonego przewodami gumowymi jest ogrzewana puszka P1 , a następnie ciepło jest przewodzone przez płytkę P do płyty P2. W dnie puszki oraz w mosiężnej płytycie znajdują się termometry w metalowych oprawkach. Układ płyt ogrzewa się do momentu ustalenia temperatury T1 górnej płyty (puszki) i temperatury T2 dolnej płyty. Można wówczas przyjąć, że temperatura górnej powierzchhni badanej płytki rowna jest temperaturze T1 puszki, a temperatura dolnej powierzchni badanej płytki jest równa temperaturze T2 dolnej płyty mosiężnej. Ustalenie się temperatur zachodi wówczas, gdy iloœć ciepła przewodzona przez badaną płytkę jest równa iloœci ciepła wypromieniowanej przez dolną płytę. Aby okreœilć tę iloœć ciepła, należy wyznaczyć szybkoœć stygnięcia dolnej płytki w pobliżu temperatury T2. W tym celu po wyjęciu badanej płytki, ogrzewa się dolną płytę do temperatury o kilka stopni wyższej od T2 a następnie po zdjęciu puszki wyznacza się szybkoœć jej stygnięcia.W jednakowych odstępach czasu (co 30 sek.) mierzy się temperaturę do chwili, gdy temperatura dolnej płyty będzie o kilka stopni niższa nią T2.
Przebieg chłodzenia należy przedstawić graficznie odkładając na osi rzędnych temperatury T, a na osi odciętych czas t. Z wykresu można okreœlić szybkoœć stygnięcia 
w pobliżu temperatury T2.
Jeżeli szybkoœć stygnięcia jest n, to iloœć wypomieniowanego ciepła w jednostce czasu jest równa mcn , przy czym m oznacza masę mosiężnej płytki c - ciepło właœciwe mosiądzu.
Zakładając, że iloœć wypromieniowanego ciepła jest proporcjonalna do powierzchni, można wyrazić iloœć ciepłą wypromieniowaną przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu jako
gdzie
r- promień mosieżnej płytki
d- gruboœć mosiężnej płytki
Uwzględniwszy fakt, że po ustaleniu się temperatur iloœć ciepłą przewodzona przez badaną płytkę jest równa iloœci ciepła wypromieniowanej przez boczną i dolną powierzchnię mosięznej płyty, można napisać
stąd wzór obliczeniowy:
Założenie proporcjonalnoœci wypromieniowanego ciepła do wielkoœci powierzchni jest pewnym przybliżeniem.
Częœć pomiarowa:
1. Płyn w ultratermostacie ogrzany do temp. 82 `C
2.Temperatury równowagi:
-dla płyty plaskikowej 38.3 `C
-dla płyty ebonitowej 16.1`C
3. Okreœlenie szybkoœci stygnięcia poszczególnych płyt
płyta plastkiowa płyta ebonitowa
4.Pomiary współczynnika n dla p-któw:
płyta 1 płyta 2
n=0.0226±0.0002 [K/s] n=0.0378±0.0011 [K/s]
5. Pomiary œrednicy i gruboœci płyty mosiężnej oraz badanych płyt:
Dokładnoœć suwmiarki 0.02 [mm]
Dokładnoœć œruby 0.01 [mm]
Płyta mosiężna:
Numer |
œrednica P2 |
D |
d - gruboœć P2 |
D |
pomiaru |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
[mm] |
1 |
150.14 |
0.027 |
11.89 |
0.092 |
2 |
150.16 |
0.007 |
11.85 |
0.052 |
3 |
150.20 |
0.033 |
11.69 |
0.108 |
4 |
|
|
11.76 |
0.038 |
5 |
|
|
11.80 |
0.002 |
Wartoœć œrednia |
150.167 |
0.023 |
11.798 |
0.059 |
e[%] |
0.015 |
|
0.500 |
|
r=75.084±0.012 [mm] d=11.798±0.059 [mm]
Płyty plastikowa ebonitowa
r=74.906±0.028 [mm] r=74.952±0.01 [mm]
d=8.062±0.019 [mm] d=3.944±0.019 [mm]
6.Stałe przyjęte do obliczeń:
c=375±40 [J/kg/K] m=1.699±0.002 [kg]
7.Wzory obliczeniowe :
kplastik=0.0976
kebonit=0.1897
błąd bezwzględny:
plastik ebonit
D |
c/c [%] |
10.667 |
10.667 |
D |
m/m[%] |
0.118 |
0.118 |
D |
n/n[%] |
0.886 |
2.941 |
D |
d1/d1[%] |
0.236 |
0.482 |
D |
r1*2/r1[%] |
0.073 |
0.009 |
D |
T/T[%] |
2.611 |
2.611 |
D |
[%] |
0.053 |
0.053 |
D |
k/k[%] |
14.643 |
16.881 |
kplastik=0.0976±0.0143 [J/(msK)] kebonit=0.1897±0.0320 [J/(msK)]
=14.643 [%] =16.881 [%]
8.Wnioski:
Dokonywaliœmy pomiaru współczynnika przewodnoœci cieplnej izolatorów.
Jako izolatory służyły krążki z plastiku (przeŸroczystego) i ebonitu.
Bardzo duży bład bezwzględny wnosi stała ciepła właœciwego mosiądzu.
W przypadku pomiaru œrednicy płyty ebonitowej błąd względny miał mniejszą wartoœć od dokładnoœci suwmiarki. Przyjęto, więc jako błąd dokładnoœci suwmiarki.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
ćwiczenie 28
WRL1296, PWr Energetyka, Spalanie i paliwa, sprawozdania cwiczenie 28 lpf pwr
Ćwiczenie 28, Ćwiczenie 28 (3), NATALIA
Ekonometria-ćwiczenia z 28-04-2001
MIKROEKONOMIA ĆWICZENIA 8 (28 01 2012)
cwiczenia 1 28.02.2008, testy, wstęp
45 Arkuszy ćwiczeniowych Matura angielski rozmowy sterowane, Arkusz ćwiczeniowy 28, Arkusz ćwiczenio
Ćwiczenie (28), fiz28tomi, 1
Ćwiczenie (28), CW28, LABORATORIUM FIZYKI I
Cwiczenia 28 29 2007
Cwiczenie 28 - notatki, Elektronika
Cwiczenie 28 b
Ćwiczenia 5 (28 11 14)
cwiczenia 4 28.03.2008, Prawoznawstwo, Materialy e-learning, mgr M. Zalewska
Ćwiczenie 28-aneks
ekologia cwiczenie 28
więcej podobnych podstron