Laboratorium Podstaw Fizyki

Nr ćwiczenia 28

Temat ćwiczenia: POMIAR PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ IZOLATORÓW

Nazwisko i Imię prowadzącego kurs: Dr inż. Ewa Oleszkiewicz

Wykonawca: Imię i Nazwisko, nr indeksu	Rafał Ginter 205891	Filip Munko 207511
Kierunek	Zarządzanie i Inżynieria Produkcji
Termin zajęć: dzień tygodnia, godzina	Piątek, 7:30
Data oddania sprawozdania:	12.04.2013r.
Ocena końcowa

I Cel ćwiczenia

Wyznaczenie współczynnika przewodności cieplnej izolatora.

II Opis układu pomiarowego

Urządzenie do pomiaru współczynnika przewodności cieplnej składa się z dwóch części: źródła ciepła P1 ogrzewanego elektrycznie do temperatury 70 oC i odbiornika ciepła P2 , którym jest miedziana lub mosiężna płyta. Między źródłem i odbiornikiem ciepła umieszcza się badany izolator, który ma kształt płaskiego krążka.

Różnica temperatur między powierzchniami górną i dolną izolatora jest mierzona za pomocą termopary, której jedno spojenie umieszczono w górnej części źródła ciepła P1, a drugie w dolnej części odbiornika ciepła P2. Różnica potencjałów, jaka wytworzy się między dwoma spojeniami termopary jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur między nimi. Tę różnicę temperatur wskazuje cyfrowy miernik temperatury.

III Tabele pomiarowo-wynikowe

Tabela 1 pomiary wraz z obliczonymi odchyłkami

d1	d1 śr.	Δd1	2r1	2r1 śr.	Δr1	d2	d2 śr.	Δd2	2r2	2r2 śr.	Δr2.
[mm]
2,11	2,127	0,012	79,7	79,71	0,02	19,95	19,967	0,015	79,7	79,675	0,033
2,14									79,7					19,99			79,65
2,13									79,7					19,97			79,7
2,14									79,7					19,95			79,65
2,12									79,7					19,97
2,12									79,75					19,97
									79,7									0,028868

W Δr2 zastosowany współczynnik Studenta

d1 - grubość płytki bad. izolatora 2r1 - średnica płytki bad. izolatora d2 - grubość odbiornika ciepła 2r2 - średnica odbiornika ciepła

Przy obliczaniu pochodnej n=ΔT/Δt skorzystano z metody graficznej (styczna wykreślona)

Tp	Tk	tp	tk
7,2K	14,2K	0s	400s

m	Δm	c	Δc	n	Δn	TΔ	ΔTΔ	k	Δk	Δk/k
[kg]	[kg]	[J/kg*K]	[J/(kg*K)]	[K/s]	[K/s]	[K]	[K]	[J/(m*s*K)]	[J/(m*s*K)]	%
0,8325	0,0005	390	5	0,0175	0,0005	10,3	0,1	0,16	0,01	5,87

Współczynnik przewodności cieplnej równa się k=(0,16±0,01)[
]

IV Przykładowe obliczenia i wzory

Średnie wartości pomiarów obliczaliśmy ze wzoru na średnią arytmetyczną:
, a odchylenie standardowe
, gdzie f-współczynnik Studenta, przyjęty tylko w obliczaniu Δr2.

Do wyznaczenia szybkości stygnięcia skorzystaliśmy ze wzoru:
, zaś niepewność Δn: dla uproszczenia przyjęto

Współczynnik przewodności cieplnej izolatora obliczyliśmy za pomocą wzoru:

; niepewność metodą pochodnej logarytmicznej
.

Przykładowe obliczenia

Δr2

n=(14,2-7,2)/400=0,0175[K/s], Δn=

k=
0,0009639/0,006147 = = 0,15680049 ≈ 0,16

---