Laboratorium fizyki
Ćwiczenie nr C1. Wyznaczanie współczynnika przewodności cieplnej materiałów izolacyjnych.
I B P	Grupa II	Marcin Rzepka
17. IV. 2002.	Ocena:

Naszym zadaniem było wyznaczenie współczynnika przewodności cieplnej materiału izolacyjnego. Współczynnik przewodności cieplnej określa ilość ciepła, która przepływa pod wpływem różnicy temperatur 1K na drodze 1m przez powierzchnię 1m². Oznacza się go literą , a jednostką jest [ W/m⋅K ]. Wartość tego współczynnika dla ciał stałych zawiera się w bardzo szerokich granicach: od  = 0,04 W/m⋅K (dobry izolator cieplny) do  = 420 W/m⋅K (miedź). Im ten współczynnik jest większy tym lepszym przewodnictwem cieplnym charakteryzuje się dany materiał. Aby dane ciało stałe było izolatorem musi być spełniony warunek  < 1.

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy metodę pomiaru przewodności cieplnej w stanie ustalonym. Zbudowaliśmy układ cieplny, w którym ciepło przewodzone było w sposób jednowymiarowy przez dwa prostokątne fragmenty płyty pilśniowej, które umieściliśmy pomiędzy grzejnikiem a chłodnicą po obu stronach płyty grzejnej.

Dokonaliśmy podstawowych pomiarów, a mianowicie zmierzyliśmy długość i szerokość płyty grzejnej oraz grubość próbki izolatora. Wyniki zapisaliśmy w tabeli 1. Następnie złożyliśmy układ cieplny. Włączyliśmy kolejno układ chłodzący, miliwoltomierz cyfrowy i układ grzejny. W czasie trwania procesu nagrzewania notowaliśmy co minutę napięcia termoelektryczne dolnej i górnej płyty. Pomiary zakończyliśmy w momencie ustalenia się wymiany ciepła, gdy różnica temperatur po obu stronach grzejnika przez 10 min. nie uległa zmianie. Wyniki zapisaliśmy w tabeli 2. Odczytaliśmy napięcie i natężenie prądu zasilającego układ grzejny. Następnie wyłączyliśmy układ cieplny, wykonaliśmy obliczenia i oszacowaliśmy błędy pomiarowe. Wyniki umieściliśmy w tabeli 3.

Obliczenia i rachunek błędów.

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

Wnioski.

Współczynnik przewodności cieplnej jest zależny od temperatury i materiału izolacyjnego, na którym przeprowadzamy ćwiczenie. Na dokładność wyznaczenia współczynnika przewodności cieplnej miały wpływ błędy systematyczne występujące przy pomiarze poszczególnych wielkości, a więc napięcia i natężenia prądu zasilającego układ grzejny, długości i szerokości powierzchni płyty grzejnej, grubości próbki oraz różnicy temperatur. Każdy z tych pomiarów miał określoną dokładność, jednakże największy wpływ na błąd pomiaru współczynnika  miały błędy względne pomiaru grubości próbki, a zaraz po nim natężenia prądu zasilającego układ grzejny oraz różnicy temperatur wynikający z dokładności miliwoltomierza cyfrowego.

---