SPRAWOZDANIE NR 4 Michał Nycz

Grupa 1

Temat: Pomiar przewodności cieplnej izolatorów

1. Wstęp

Jeżeli w wyniku pewnych warunków przeciwległe ścianki pewnej płyty o powierzchni przekroju S i grubości d1, maja odpowiednio temperatury T1 i T2 (T1>T2), to następuje przepływ ciepła w kierunku powierzchni o niższej temperaturze. Ilość ciepła przepływającego w jednostce czasu w stanie stacjonarnym wyraża się wzorem :

gdzie:

- k - współczynnik przewodności cieplnej, oznacza ilość ciepła przepływającego w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni przy jednostkowym gradiencie temperatury (różnica temperatury 1K przypada na jednostkę grubości). Ciała o małej wartości współczynnika
k przewodności cieplnej nazywają się izolatorami termicznymi.

Zakładając, że ilość wypromieniowanego ciepła jest proporcjonalna do powierzchni, można wyrazić ilość ciepła wypromieniowanego przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu jako

r - promień miedzianej płytki

d - grubość miedzianej płytki

Po ustaleniu się temperatur dwóch płyt w zestawie doświadczalnym ilość ciepła przewodzona przez badaną płytkę jest równa ilości ciepła wypromieniowanego przez boczną
i dolną powierzchnię miedzianej płyty:

m-masa odbiornika

c-ciepło właściwe odbiornika

d-grubość odbiornika

r - promień odbiornika

d1, r1-grubość i promień badanej płyty

n = T/t - szybkość stygnięcia

T1-T2 -różnica temperatur stanu równowagi

2. Obliczanie pomiarów doświadczenia

Stałe użyte w ćwiczeniu:

c -
- ciepło właściwe miedzi

m -
- masa płytki P2

1	69,50	69,50	0,10	20,650	20,600	0,082
2	69,60							20,550
3	69,40							20,600
4	69,45							20,650
5	69,55							20,550
6	69,50							20,600

1	69,650	69,600	0,082	2,060	2,070	0,032
2	69,600							2,060
3	69,550							2,070
4	69,650							2,080
5	69,550							2,070
6	69,600							2,080

Wyznaczenie szybkości stygnięcia miedzianej płytki

Temperatura równowagi T = 4,4C0,1C

Pomiar temperatury stygnięcia odbiornika ciepła (płyty miedzianej)

T - 3< T <T + 3

1,4C< 4,4C<7,4C

Wzrost temperatury wykazany przez miernik cyfrowy oznacza faktyczne

oziębienie odbiornika P2, gdyż miernik pokazuje różnicę między płytami P1 i P2

Lp.
1	0	1,4
2	10	1,7
3	20	2
4	30	2,3
5	40	2,5
6	50	2,7
7	60	3
8	70	3,4
9	80	3,7
10	90	3,9
11	100	4,2
12	110	4,4
13	120	4,7
14	130	5
15	140	5,4
16	150	5,6
17	160	6
18	170	6,3
19	180	6,6
20	190	6,8
21	200	7,2
22	210	7,4

Obliczanie współczynnika przewodności cieplnej

		23

3. Wnioski

Wzór na współczynnik przewodności cieplnej k wyprowadzono przy założeniu , że prąd ciepła jest normalny do powierzchni badanej płytki. Ponadto szybkość stygnięcia płytki (miedzianej) w stanie stacjonarnym może być nieco różna od wyznaczonej doświadczalnie ze względu na większy wpływ prądów konwekcyjnych na stygnięcie powierzchni górnej płytki niż dolnej. Dodatkowo pewnym przybliżeniem jest także założenie proporcjonalności wypromieniowanego ciepła do wielkości powierzchni.

Stosunkowo duży błąd k wynika z następujących faktów :

a) płytka izolatora wypromieniowuje ciepło również z brzegów ,

b) szybsze stygnięcie górnej powierzchni płytki miedzianej spowodowane konwekcją,

c) założenie proporcjonalności wypromieniowanego ciepła do powierzchni.