ćw10

Wydział:

Inżynieria Lądowa

Imię i nazwisko:

Nr. Zespołu:

4

Ocena:

Grupa:

8

Tytuł ćwiczenia:

Badanie transportu i wymiany ciepła

Nr. Ćwiczenia:

10

Data wykonania:

24.03.2012r

Badanie transportu i wymiany ciepła

  1. Wstęp teoretyczny:

Temperatura danego ciała jest miarą średniej energii kinetycznej zbioru cząsteczek, który to ciało stanowi. Im wyższa jest jej wartość, tym większą średnią energię kinetyczną posiadają cząstki budujące dane ciało. Natomiast ciepło rozumiemy jako ilość energii wewnętrznej wymienianą przez ciało (ciała) o różnych temperaturach. Ciała o takich samych temperaturach nie wymieniają energii z prostego powodu, cząstki każdego z nich posiadają taką samą średnią energię kinetyczną. Przepływ i wymiana ciepła pomiędzy dwoma ciałami zachodzi wówczas, gdy istnieje pomiędzy nimi różnica temperatur. Proces ten polega na przekazywaniu przez jedno ciało drugiemu ciału energii wewnętrznej w skali mikroskopowej. Jeżeli oba ciała pozostają ze sobą w kontakcie wystarczająco długo, to w wyniku przepływu ciepła z ciał o wyższej temperaturze (T1) do ciała o niższej temperaturze (T2), nastąpi wyrównanie się temperatur obu ciał.

Ciepło właściwe jest wielkością charakterystyczną dla danej substancji w danej temperaturze (jest stałą materiałową), podawaną w $\frac{J}{kg \bullet K}$. Może zależeć od temperatury, dlatego precyzyjniejszy jest wzór zapisany w postaci różniczkowej:


$$c\left( T \right) = \frac{1}{m}(\frac{\text{dQ}}{\text{dT}})$$

Pojemność cieplna (oznaczana jako C, często z indeksami) – wielkość fizyczna, która charakteryzuje ilość ciepła, jaka jest niezbędna do zmiany temperatury ciała o jednostkę temperatury.


$$C = \frac{Q}{T}$$

Przewodnictwo cieplne ciał opisuje prawo Fouriera. Gęstość strumienia cieplnego q, tj. ilości energii cieplnej Q przepływającej w czasie dτ przez powierzchnię elementarną dS prostopadłą do kierunku przepływu:

,

jest proporcjonalna do gradientu temperatury T. Jeśli ograniczymy się tylko do przepływu wzdłuż jednego kierunku, np. x, to wówczas prawo Fouriera ma postać:

.

Współczynnik k zależy od rodzaju materiału i nosi nazwę współczynnika przewodnictwa cieplnego. Charakteryzuje zdolność ciała do przewodzenia ciepła. Jest liczbowo równy ilości ciepła przepływającej w ciągu 1s przez płytkę danego materiału o powierzchni 1m2 i grubości 1m pod wpływem różnicy temperatur 1K po obu stronach próbki. Jego wymiarem jest 1 W/(mK). Całkowitą ilość ciepła przenikającą przez próbkę w jednostce czasu, czyli szybkość przepływu ciepła dQ/dτ w stanie ustalonym, uzyskamy po zsumowaniu gęstości strumienia cieplnego po powierzchni S i po grubości x dla ustalonych temperatur T1 i T2 po obu jej stronach:

Otrzymujemy ostatecznie, że szybkość przepływu ciepła przez powierzchnię S próbki o grubości d wynosi:

,

gdzie (1T2) – różnica temperatur między powierzchniami próbki. Równanie to można zapisać w innej postaci poprzez analogię do prawa Ohma dla prądu elektrycznego, tj.

Możemy zatem powiedzieć, że „prąd cieplny” dQ/dτ przepływa pod wpływem różnicy temperatur ΔT i „doznaje” oporu przepływu – oporu cieplnego:

.

  1. Metoda pomiaru:

Na początku zmierzona została grubość wytypowanego do ćwiczenia materiału, w tym wypadku był to filc.

Tabela 1.

c = 3,8102 [J/kgK] m = 508,0010-3 [kg]

S=12,0•10−2m

Próbka 1

d [mm]

4,26
4,50
4,38
4,4
4,385•10−3m

D = 2r = 4, 385•10-3 [m]

Niepewności pomiarowe

Δd1 =0,005 [mm]

LP T [s] ~Δτ [mV]
1 0 67,2
2 30 49,4
3 60 42,2
4 90 38,4
5 120 33,7
6 150 30,9
7 180 27,9
8 210 25,3
9 240 23,2
10 270 21,7
11 300 19,3

Wyznaczam opór cieplny stykowy między odbiornikiem a grzejnikiem:


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
cw10
cw10 wykrywanie doraznych uszkodzen
CW10 doc
GW CW10 BUD C Przyklad
borland cpp builder cw10
Sprawozdanie Cw10
Informatyka zadanie 14 06 10 Tomasiewicz ćw10
Metrologia cw10
Radary(bart) cw10
cw10 konspekt.2, Nauka
Cw10 1, Akademia Morska, 1 rok, Fizyka, FIZYKA1, fiza
Cw10 Układu konwersji cyfrowo analogowej (DAC); PEITC Cw Układu konwersji cyfrowo analogowej
cw10 wstep
Cw10 Reakcje utleniania i redukcji, Polibuda, II semestr, fizyka, FIZA, lab, Chemia laborki, chemia
cw10 rys
mikro 2P1 cw10 11 12
GW CW10 BUD B id 197884 Nieznany
cw10

więcej podobnych podstron