Wykonali: Aleksander Mazurek Sebastian Mastalski Grupa: A3	Przedmiot: Fizyka górotworu. Laboratoria	Data wykonania: 15.11.2014
		Nazwa ćwiczenia: Oznaczenie współczynnika przewodzenia ciepła skał.	Data oddania: 19.11.2014 Ocena:

WSTĘP

Celem ćwiczenia było oznaczenie współczynnika przewodzenia ciepła skał λ. Do wyznaczenia tej wielkości posłużyliśmy się następującymi zależnościami:

gdzie:

• q - strumień cieplny właściwy [W/m²],

• Q - ilość ciepła przechodzącego przez próbkę [J],

• S - powierzchnia przekroju poprzecznego próbki [m²],

•   czas przepływu ciepła [s],

• T₁ - temperatura powierzchni nie ogrzewanej [ႰC],

• T₂ - temperatura powierzchni ogrzewanej [ႰC],

• L - droga przepływu ciepła [m].

oraz:

[W/m²]

gdzie:

• Q_g - ilość ciepła pochłoniętego w grzejniku [J],

• P - moc grzejnika [W].

Ponadto wyznaczamy współczynnik przewodzenia temperatury a.

[m²/s]

gdzie:

C_V - pojemność cieplna objętościowa

PRZEBIEG ĆWICZENIA

W poniższych tabelach zostały przedstawione wyniki :

Granit
Wymiary próbek
Próbka		Średnica d [m]		Wysokość L [m]	Powierzchnia S [m^2]	Objętość V [m^2]
Dolna		0,0726		0,0196	0,00413	7,8671*10^5
Górna		0,0728		0,0189	0,00416	8,1137*10^5
Średnia		0,0727		0,0192	0,00415	7,9908*10^5
Tp - temperatura początkowa [^oC]					18,6
U - napięcie zasilania [V]					20
J - natężenie zasilania [A]					0,4
P - moc grzejnika [W]					8
Cg - pojemność cieplna grzejnika [J/K]					72,41
Wskazania termopar: R3, R4 - dla powierzchni ogrzewanych - T2 - średnia wartość R1, R1- dla powierzchni nieogrzewanych - T1 - średnia wartość
Czas τ [s]	R1 [°]		R2 [°]	R3 [°]	R4 [°]	T2 [°]	T1 [°]
0,1	18,4		18,6	20,5	30,7	25,6	18,5
180	18,7		18,8	27,2	26,4	26,8	18,75
240	18,9		19	28,9	28	28,45	18,95
300	19,2		19,3	30,4	29,4	29,9	19,25
360	19,6		19,7	31,6	30,7	31,15	19,65
420	20,1		20,1	32,8	31,9	32,35	20,1
480	20,6		20,7	33,9	32,9	33,4	20,65
540	21,2		21,2	34,9	34	34,45	21,2
600	21,9		21,9	35,9	35	35,45	21,9
660	22,6		22,5	36,8	35,9	36,35	22,55
720	23,3		23,2	37,7	36,8	37,25	23,25
780	24		23,9	38,6	37,7	38,15	23,95
840	24,7		24,6	39,4	38,5	38,95	24,65
900	25,5		25,3	40,3	39,4	39,85	25,4
960	26,2		25,9	41,1	40,2	40,65	26,05
1020	27		26,6	41,9	41	41,45	26,8
1080	27,7		27,3	42,6	41,8	42,2	27,5
1140	28,5		28,1	43,4	42,5	42,95	28,3
1200	29,2		28,8	44,1	43,3	43,7	29
1260	30		29,5	44,9	44,1	44,5	29,75
1320	30,7		30,2	45,6	44,8	45,2	30,45
1380	31,4		30,9	46,3	45,5	45,9	31,15
1440	32,1		31,5	47,1	46,3	46,7	31,8
1500	32,9		32,2	47,8	47	47,4	32,55
1560	33,6		32,9	48,5	47,7	48,1	33,25
1620	34,4		33,6	49,2	48,4	48,8	34
1680	35,1		34,6	49,9	49,1	49,5	34,85
1740	35,8		35	50,6	49,8	50,2	35,4
1800	36,5		35,6	51,2	50,5	50,85	36,05
1860	37,2		36,3	51,9	51,2	51,55	36,75
1920	37,9		36,9	52,6	51,9	52,25	37,4
1980	38,5		37,6	53,3	52,5	52,9	38,05
2040	39,2		38,3	53,9	53,2	53,55	38,75
2100	39,9		38,9	54,6	53,9	54,25	39,4
2160	40,6		39,6	55,2	54,5	54,85	40,1
2220	41,3		40,2	55,9	55,2	55,55	40,75
2280	41,9		40,8	56,5	55,8	56,15	41,35
2340	42,6		41,5	57,1	56,5	56,8	42,05
2400	43,3		42,1	56,8	57,1	56,95	42,7
2460	43,9		42,7	58,4	57,8	58,1	43,3
2520	44,6		43,3	59	58,4	58,7	43,95
2580	45,2		44	59,7	59	59,35	44,6
2640	45,9		44,6	60,3	59,7	60	45,25
2700	46,5		45,2	60,9	60,3	60,6	45,85
2760	47,1		45,8	61,5	60,9	61,2	46,45
2820	47,8		46,4	62,1	61,5	61,8	47,1
2880	48,4		47	62,7	62,1	62,4	47,7
2940	49		47,6	63,3	62,7	63	48,3
3000	49,7		48,2	63,9	63,3	63,6	48,95
3060	50,3		48,8	64,5	63,9	64,2	49,55
3120	50,9		49,4	65,1	64,5	64,8	50,15
3180	51,5		50	65,7	65,1	65,4	50,75
3240	52,1		50,6	66,3	65,7	66	51,35
3300	52,7		51,2	66,9	66,3	66,6	51,95
3360	53,3		51,7	67,4	66,9	67,15	52,5
3420	53,9		52,3	68	67,5	67,75	53,1
3480	54,5		52,9	68,6	68,1	68,35	53,7
3540	55,1		53,5	69,2	68,6	68,9	54,3
3600	55,7		54	69,7	69,2	69,45	54,85
3660	56,2		54,6	70,3	69,8	70,05	55,4
3720	56,8		55,1	70,8	70,3	70,55	55,95
Współczynnik przewodzenia ciepła dla różnych wartości czasów nagrzewania				Czas τ [s]
								660	2220	3660
 T1 - różnica temperatur na powierzchni nieogrzewanej [K]				3,95	22,15	36,8
 T2 - różnica temperatur na powierzchni ogrzewanej [K]				17,75	36,95	51,45
Qg - ciepło pochłonięte przez grzejnik [J]				1636,816	3407,344	4744,462
q - strumień cieplny [W/m^2]				2721,714	2783,847	2813,752
 - współczynnik przewodzenia ciepła [W/(m K)]				2,183	2,116	2,111
 - współczynnik przewodzenia ciepła dla danego rodzaju skały [W/(m K)]				2,3
Cv - cieplna pojemność objętościowa [MJ/(m^3K)]				33,3
a - współczynnik przewodzenia temperatury [m2/s]				6,92* 10^-7

WNIOSKI

Otrzymane wyniki wartości współczynnika przewodzenia ciepła są niższe od wartości tablicowych dla granitu. Spowodowane to może być tym, że układ pomiarowy umieszczony był w słabo izolującym styropianie. Powodowało to utratę ciepła przez próbki. Wartość współczynnika  otrzymana dla badanej próbki kwalifikuje ją do materiałów słabo izolujących. Dla porównania skałą dobrze izolującą jest węgiel którego współczynnik przewodności ciepła  = 0,18 - 0,9 [W/(m K)]. Oprócz wyznaczania współczynnika przewodzenia ciepła, wyznaczaliśmy również cieplną pojemność objętościową C_V, oraz współczynnik przewodzenia temperaturowego a. Są one porównywalne do danych tablicowych.

.

4

---