4 Порядок выполнения работы
4.1. Ознакомьтесь с конструкцией установки. Оттяните рукоятку движка автотрансформатора блока БПР на себя (для расцепления зубчатого привода) и поверните ее против часовой стрелки в исходное положение. Установите переключатель "ИЗМЕРЕНИЕ" в положение tc и переключатель "ТЕМПЕРАТУРА" в положение 50ºС.
4.2. Поднимите верхнюю половину корпуса измерительной линейки и отведите ее поворотом в сторону. Плоскости образца смажьте тонким слоем масла, установите образец на контактную пластину тепломера и стержень (цифровой меткой к себе) на иглы термопары. Отпустите верхнюю половину корпуса измерительной ячейки так, чтобы вилка вошла в гнезда.
4.3. Включите блок питания включателем "СЕТЬ". Оттяните рукоятку автотрансформатора на себя и установите по вольтметру начальное напряжение 40 В. Включите кнопкой "НАГРЕВ" основной нагреватель. При достижении заданной температуры (при прохождении стрелки прибора через нулевую отметку), переключая рукоятку "ИЗМЕРЕНИЯ" в положение nТ и nО снимите значения перепадов температур в делениях шкалы и вновь поставьте рукоятку переключателя в положение tc. установите переключатель "ТЕМПЕРАТУРА" в следующее (согласно таблице 5.3) положение.
4.4. При достижении верхнего уровня температуры испытания, выключите "НАГРЕВ", установите "ИЗМЕРЕНИЕ" в положение "УСТ.0", выключите блок питания и регулирования. Откройте измерительную ячейку и проведите охлаждение ее до комнатной температуры.
4.5. Рассчитайте теплопроводность образца (см. пункт 5), постройте зависимость теплопроводности от средней температуры l=f(t). Сделайте выводы о характере и причинах изменения теплопроводности от температуры и о путях повышения точности эксперимента.
5 Обработка результатов опыта
Рассчитайте поправку на теплоемкость, тепловое сопротивление, теплопроводность и среднюю температуру образца по формулам (5.6), (5.7), (5.8), (5.9).
Удельная теплоемкость медного стержня (cс), постоянные лабораторной установки (КТ и RК), чувствительность термопары (Аt) принимаются из таблицы (5.2) по текущей температуре. Масса стержня равна 42,40 г. Характеристики образца определяются измерениями диаметра, высоты и массы.
Относительная погрешность определения теплопроводности:
,
(5.10)
где Dh, Dn, Dd, Dm - абсолютные погрешности высоты, перепада температур, диаметра, массы принимаются равными половине цены деления соответствующих измерительных приборов.
Погрешности определения постоянных установки принимаются:
Определите приборы, дающие существенную часть общей ошибки измерения. Для повышения точности опыта необходимо эти приборы заменить на другие приборы более высокого класса точности.
6 Контрольные вопросы и задания
1. Понятие теплопроводности.
2. Понятие температурного градиента.
3. Объясните механизм теплопроводности в газах, жидкостях и твердых телах.
4. Понятие монотонного нагрева.
5. Объясните, как установить образец в измерительную ячейку.
6. Объясните, устройство измерительной ячейки лабораторной установки.
7. Объясните, последовательность измерения температуры стержня и перепадов температур на тепломере и образце.
Таблица 5.1 Технические параметры установки
|
Измеритель теплопроводности |
Микроамперметр |
Тип (марка) Пределы измерения Единицы измерения Цена одного деления |
|
|
Таблица 5.2 Данные для расчета теплопроводности
tc, °C |
CC, |
KТ,
|
RК,
|
Аt,
|
50 75 100 125 150 175 200 |
392 396 400 403 405 405 403 |
1,07 1,12 1,13 1,13 1,13 1,13 1,14 |
4,25×10-5 4,28×10-5 4,12×10-5 4,04×10-5 4,02×10-5 4,03×10-5 4,05×10-5 |
24,5 24,6 24,7 24,8 25,0 25,0 25,0 |
Таблица 5.3 Результаты наблюдения и обработки данных
tc, °C |
nТ, дел. |
nТ, дел. |
s |
Ro, (м2·К)/Вт |
l, Вт/(м·К) |
t, ºС |
50 75 100 125 150 175 200 |
|
|
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ТРУБЫ