Порядок виконання роботи:

1. Обережно зняти психрометр з зачіпки, ознайомитись з його конструкцією, впевнитись, що один з термометрів має батистову обгортку.

2. Наповнити водою ємність і вмочити кінець термометра обгорнутого батистом у воду.

3. Завести пружину вентилятора, обережно почепити психрометр на своє місце та спостерігати показання Т_c і вологого Т_в термометрів.

4. При усталеній температурі вологого термометра записати показання обох термометрів з точністю до 0,1˚С.

5. За таблицею пружності насиченої пари визначити тиск насиченої пари P_H^/ при температурі Т_в.

6. Обчислити абсолютну вологість за формулою (4), підставляючи атмосферний тиск H за показанням барометра та приймаючи А=0,0005 К^-1.

7. Обчислити відносну вологість за формулою (1), для чого з таблиці тиску насиченої пари знайти тиск P_H, що відповідає температурі сухого термометра Т_c.

8. Користуючись номограмою або психрометричною таблицею, знайти відносну вологість B^/ за показаннями Т_c та Т_в.

Результати вимірювань та розрахунків подати в таблиці:

Тc	Тв	A	H	PH/	P	PH	B	B/

Дайте відповіді на запитання:

1.Що таке абсолютна та відносна вологість? Якими одиницями вони можуть бути виміряні?

2.Чому роса випадає вночі та вранці?

3. Що треба зробити, щоб підвищити або знизити відносну вологість в приміщенні?

Лабораторна робота № 16.

Дослідження теплопровідності твердих тіл.

Прилади та приладдя: прилад Христиансена, комплект термопар з перемикачем, гальванометр, пароутворювач, набір дисків з гуми, ебоніту та досліджуваних матеріалів, лійка і склянка для заливання води в пароутворювач.

Мета роботи: засвоїти один із методів визначення коефіцієнта теплопровідності.

Коротка теорія та метод вимірювань

Теплопровідність - це явище, пов’язане з переносом тепла від більш до менш нагрітого тіла при контактуванні тіл або більш нагрітої частини одного тіла до менш нагрітої.

При виникненні різниці температур спочатку йде процес так званої нерівноважної теплопровідності, при який температура в будь-який точці з плином часу змінюється. Проте, якщо між будь-якими частинами тіла підтримувати незмінну різницю температур, то нерівноважна теплопровідність з часом перейде в рівноважну, коли по всьому тілу встановиться незмінний з часом розподіл температур. При цьому за проміжок часу t через будь-який переріз S в тілі переноситься кількість тепла Q, яка визначається законом Фур’є:

Q = - k S t, (1)

де k - коефіцієнт теплопровідності данного тіла, що визначається його фізичною природою; dT/dl – градієнт температури. Градієнт даної фізичної величини – це похідна по напрямку найбільшого її росту; при сталості похідної по даному напрямку градієнт можна визначити як зміну фізичної величини, віднесену до одиниці довжини по даному напрямку.

Наявність знака “мінус” в (1) вказує, що перенос тепла відбувається за напрямком зменшення температури, де dT/dl<0. Смисл коефіцієнта теплопровідності k стане зрозумілим, коли в (1) покласти dT/dl =1 К/м, S = 1м², Δt = 1с. Тоді коефіцієнт теплопровідності чисельно буде дорівнювати кількості тепла, що переноситься через площу 1 м за 1 с при градієнті температури 1 К/м. Чим більший коефіцієнт теплопровідності k, тим краще тіло проводить тепло. Високу теплопровідність мають метали, меншу - діелектрики, найменшу - гази.

ΔT₁

ΔT₂

x₁

x₂

Рис.1

В даній роботі використовується прилад Христиансена, в якому різниця температур створюється потоками води і пари, що пропускаються через дві камери. Між камерами вкладаються пластини і щільно притискуються одна до одної гвинтом-затискачем (рис. 1).

Складемо установку у такий спосіб: нижня камера - холодильна, тонкий шар м’якої гуми, еталонне тіло, знову тонкий шар м’якої гуми, нагрівальна камера.

Для забезпечення добрих теплових контактів проміжні пластини виготовляють з м’якої гуми. Різницю температур між поверхнями досліджуваних тіл вимірюють диференціальними термопарами.

Пропустимо через нижню камеру водопровідну воду, а через верхню - пару з кип’ятильника. Якщо різниці температур ΔT₁ і ΔT₂ не змінюються, то це значить, що встановився за часом розподіл температур, і процес переносу тепла можна описувати співвідношенням (1).

Потурбуймося про те, щоб розміри пластин були набагато більші за їх товщину. Це необхідно для того, щоб можна було вважати, що тепловий потік не відводиться через бокові зрізи пластин, а проходить перпендикулярно до пластин.

Оскільки товщини еталонної пластини х₁ і досліджуваної х₂ малі, то градієнти температури в пластинах можна замінити відношеннями ΔT₁ / х₁ і ΔT₂ / х₂, де ΔT₁ - різниця температур між протилежними поверхнями еталонної пластини, ΔT₂ - те ж саме для досліджуваної.

Застосуємо співвідношення (1) для кількості тепла, що пройшло через еталонну і досліджувану пластини:

ΔQ₁ = - k₁ (ΔT₁ / х₁ ) S Δt (2)

ΔQ₂ = - k₂ (ΔT₂ / х₂ ) S Δt. (3)

В співвідношеннях (2) і (3) площі пластин та проміжки часу однакові.

Кількості тепла ΔQ₁ і ΔQ₂ однакові, тому що втратами тепла із-за відводу його через бокові зрізи ми нехтуємо. Прирівнюючи (2) і (3), знайдемо невідомий коефіцієнт теплопровідності k₂:

k₂ = k₁ (ΔT₁ / х₁ ) / (ΔT₂ / х₂ ). (4)

В роботі показання термопар пропорційні різницям температур, тому відношення градієнтів температур в (4) можна замінити відношенням градієнтів показань гальванометра:

k₂ = k₁ ( І₁ / х₁ ) / ( І₂ / х₂ ). (5)

де І₁ - показання гальванометра при приєднанні термопари до еталонної, а І₂ - до досліджуваної пластини.