Laboratorium fizyki |
||
Ćwiczenie nr C1. Wyznaczanie współczynnika przewodności cieplnej materiałów izolacyjnych. |
||
I B P |
Grupa I |
Wojciech Gancarczyk Jacek Wilczyński |
22. III. 2001 |
Ocena: |
|
Ćwiczenie to polegało na wyznaczeniu współczynnika przewodności cieplnej materiału izolacyjnego. Współczynnik określa ilość ciepła, która przepływa pod wpływem różnicy temperatur 1K na drodze 1m przez powierzchnię 1m2. Współczynnik ten oznaczamy grecką literą i wyrażamy w [ W/m⋅K ]. Przyjmuje on bardzo szeroki zakres wartości 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 jedną z najprostszych metod, a mianowicie 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.
Zmierzyliśmy długość i szerokość płyty grzejnej oraz grubość próbki izolatora. Wyniki tych pomiarów zapisaliśmy w tabeli 1. Złożyliśmy układ cieplny. Włączyliśmy kolejno układ chłodzący, miliwoltomierz cyfrowy i układ grzejny. Podczas trwania procesu nagrzewania notowaliśmy co minutę napięcia termoelektryczne dolnej i górnej płyty, aż do momentu kiedy przez 10 minut napięcia termoelektryczne po obu stronach płyty nie zmieniały się. 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.
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.