Для выяснения влияния давления на величину коэффициента теплопроводности в установке предусмотрена возможность откачки воздуха с помощью электрического насоса 6. Электрический насос с помощью вакуумного шланга соединен с краном 7, который установлен на вакуумном баллоне 8 – форбаллон. Форбаллон служит для увеличения объема откачиваемого пространства, что необходимо для плавной работы насоса. На крышке форбаллона установлен вакуумметр 9. Для измерения давления в системе необходимо показания вакуумметра вычесть из величины атмосферного давления. При откачке воздуха из измерительной системы необходимо: включить насос, открыть кран 7.
Для напуска воздуха в систему на крышке форбаллона имеется натекатель 10. Откачав воздух до требуемого значения с помощью натекателя добиться того, чтобы стрелка вакуумметра остановилась на требуемом значении давления.
После окончания измерений, прежде чем выключить электрический насос, следует перекрыть кран 7, а затем уже выключить насос.
ВНИМАНИЕ!
Указанная последовательность операции при выключении насоса строго необходима, иначе масло, находящееся в насосе неизбежно попадет в форбаллон.
ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
1. Перед началом эксперимента необходимо обеспечить водяное охлаждение измерительной трубы. Температуру воды, протекающей через рубашку, измерить термометром; для установления постоянной температуры в рубашке водяного охлаждения рекомендуется начать измерения не ранее чем через 10 минут.
2. Собрать цепь по схеме (рис. 4). В качестве источника питания
А
ИПТ
Рис. 4. Схема установки
используется прибор Б5-3, в качестве амперметра – прибор В7-22А. На приборе В7-22А нажать кнопки “мА” и “2000”, включить источник питания
иамперметр в сеть.
3.Сначала провести измерение начального сопротивления проволоки R1. Через проволоку пропускается малый ток (0.05 А), при котором температура проволоки практически не отличается от температуры стенок трубки. Напряжение измеряется цифровым вольтметром и начальное сопротивление определяется по закону Ома.
4.Для проведения дальнейших измерений установить при помощи источника питания путем подбора напряжения требуемый ток (I=0.2, 0.4, 0.6, 0.8 А), величина которого контролируется по амперметру. При переходе к каждому новому значению тока нужно выждать несколько минут до установления устойчивого значения напряжения. При токе нагрева I=0.6 А производятся измерения при различных давлениях воздуха в измерительной трубе ( Р = 200, 400, 600 мм. рт. ст.).
5.Рассчитать зависимость температуры проволоки от мощности нагрева W, построить ее график. Результаты занести в таблицу:
I, A |
U, B |
R, Oм |
t, 0C |
W, Вт |
0.2 |
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
0.6 |
|
|
|
|
0.8 |
|
|
|
|
6. Определить величину коэффициента теплопроводности при различных температурах. Результаты занести в таблицу:
W, Вт |
r1, м |
r2, м |
l, м |
Т1-Т2,, 0С |
χ, Вт/м К |
7.Определить величину коэффициента теплопроводности при различных давлениях, при какой-то одной температуре тока, проходящего через проволоку.
8.Оценить величину мощности излучения проволоки по закону Стефана– Больцмана.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Назовите три механизма передачи тепла. В чем их физическая суть?
2.Каковы выражение и размерность коэффициента теплопроводности?
3.Как выводится размерность коэффициента теплопроводности?
4.Каков физический смысл коэффициента теплопроводности?
5.Как зависит χ от давления газа и от градиента температуры газа?
6.На каком принципе устроен сосуд Дьюара?
ЛИТЕРАТУРА
1.Матвеев А. Н. Молекулярная физика -М.: Высшая. школа, 1987.
2.Сивухин Л. В. Общий курс физики: Термодинамика и молекулярная
физика -М.: Наука, 1990.
3. .Булкин П.С. Общий физический практикум, Молекулярная физика
-М.: МГУ, 1988.
4.Бекнев В.С., Епифанов В.М., Леонтьев А.И. и др. Газовая динамика. Механика жидкости и газа / Под общ.ред. А.И. Леонтьева -М.: Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997.
5.Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М. и др. / Под ред. Луканина В.Н. Теплотехника. -М.: Высш. шк., 1999.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Составители:
Афанасьев Александр Диомидович Дорохова Виктория Вольфовна Заирова Галина Матвеевна Кузнецова Галина Анатольевна Климушкин Дмитрий Юрьевич Левиант Владимир Маркович Ловцов Сергей Владимирович Мартынович Евгений Федорович Щербаченко Лия Авенировна
Научный редактор - проф. А.Д. Афанасьев
Редактор Э.А. Хребтова
ЛР № 020592 от 09.07.97
Подписано в печать 28.01.03 Формат 60x90 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. - печ. л. 10.
Тираж 170 экз. План 2003. Поз. ___. Зак. ___.
Редакционно-издательский отдел Иркутского государственного университета 664003, Иркутск, бульвар Гагарина, 36
155