О писание экспериментальной установки

Установка (рис.1) содержит две тонкие алюминиевые трубки 1 и 2, расположенные коаксиально и образующие цилиндрический зазор, заполненный слоем исследуемого материала (песка) 3. Размеры трубок выбраны таким образом, чтобы площадь торцов цилиндрического слоя была мала по сравнению с площадью боковой поверхности наружной трубки. В этом случае можно пренебречь утечками тепла через торцы и считать, что оно передается лишь поперек слоя песка.

Длина трубок L=0,8 м, диаметры трубок: внутренней d₁=0,025 м, наружной d₂=0,05 м. Высокая теплопроводность алюминия позволяет пренебречь толщиной стенок самих трубок.

Материал нагревается электронагревателем 4 из нихромовой проволоки, намотанной на тонкую фарфоровую трубку 5, размещенную соосно алюминиевым трубкам.

Мощность нагревателя измеряется ваттметром 6 и регулируется лабораторным автотрансформатором 7.

Температуры поверхностей измеряются с помощью хромель-копелевых термопар 8 и 9. Концы термопар зачеканены в поверхность трубок, но возникающими искажениями температуры можно пренебречь вследствие высокой теплопроводности алюминия. Термопары размещены по три на каждой поверхности. Для уменьшения утечек тепла через торцы трубок, крайние термопары удалены от краев трубок на 0,15 м. Номера термопар: 1, 2, 3 - соответствуют расположению их на внутренней поверхности цилиндрического слоя, 4, 5, 6 - на внешней поверхности.

Через переключатель 11 термопары подсоединены к цифровому милливольтметру 10 и имеют общий холодный спай, помещенный в сосуд Дьюара с тающим льдом, а номера положений переключателя совпадают с номерами термопар.

Порядок проведения эксперимента

1. Установка включается преподавателем за 30 мин до начала измерений. Установленную мощность нагревателя в дальнейшем не изменять.

2. По показанию ваттметра определить мощность W, Вт - произведение числа делений милливольтметра на цену одного деления (написана на щите около ваттметра).

3. Пользуясь переключателем 11 измерить при помощи цифрового вольтметра значения термоЭДС термопар № 1-6 и занести в таблицу.

4. Измерения проводить каждые три минуты до установления стационарного режима.

5. Результаты занести в таблицу экспериментальных данных. После завершения измерений сообщить преподавателю об окончании эксперимента.

Таблица экспериментальных данных

№ замера	Мощность, Вт	ТермоЭДС, мВ
		внутренние			внешние
		е1	е2	е3	е4	е5	е6

Обработка результатов эксперимента

1. Определить средние значения термоЭДС внутренних и внешних термопар в стационарном режиме.

2. По средним значениям термоЭДС с помощью градуировочной характеристики термопар хромель-копель (приложение 1) определить средние температуры поверхностей слоя: внутреннюю t₁ и внешнюю t₂.

3. Пользуясь формулой (7) определить значение коэффициента теплопроводности исследуемого материала. Величину теплового потока следует принять равной мощности нагревателя: Q = W.