Описание экспериментальной установки
Установка
для определения коэффициента
температуропроводности (рис. 1) состоит
из термостата заполненного водой 1, где
происходит охлаждение тела 2, предварительно
нагретого в сушильном шкафу, мешалки
3 и дифференциальной термопары 4. Один
конец термопары помещён внутрь
исследуемого тела, другой в специальном
футляре – в охлаждающую воду. Поэтому
термопара измеряет разность температур
в некоторой точке тела и в воде. Для
измерения термоЭДС используется
цифровой вольтметр 5. И
сследуемое
тело представляет из себя цилиндрический
или в виде шара латунный футляр, в
который засыпан исследуемый материал
(сухой песок).
Порядок проведения эксперимента
1. Включить сушильный шкаф, предварительно поместив в него образец с исследуемым материалом. Образец нагревается в сушильном шкафу до температуры, превышающей температуру жидкости в термостате на 30…50 о С.
2. Достать нагретый образец из сушильного шкафа, вставить в него горячий спай термопары и погрузить в термостат, предварительно заполненный водой. Холодный спай термопары погрузить в термостат. Включить мешалку.
3. Включить секундомер и начать отсчет времени. Записывается время начала отсчета τН.
4. Запись показаний термоЭДС по цифровому вольтметру, производится через 30 с., пока оно не снизится до 1 мВ.
2. Результаты измерений заносятся в таблицу 1.
Таблица 1
Результаты и обработка эксперимента
τ |
e |
ТТ –ТЖ |
θ |
ln θ |
с |
мВ |
оС |
- |
- |
0 30 |
на 25 – 30 измерений |
|
|
|
1. По градуировочной таблице (приложение 1) найти перепады температур (ТТ –ТЖ), соответствующие значениям измеренной термоЭДС.
2. Определить избыточную температуру θ, разделив полученные значения (ТТ – ТЖ) на значение, соответствующее начальному измерению.
3. Вычислить значения ln θ и построить график ln θ =ƒ().
4. На участке, где ln θ линейно зависит от τ (рис. 2), определить угловой коэффициент наклона – темп охлаждения m
,
где θ1, θ2 - избыточные температуры в начале и конце линейного участка;
τ1, τ2 - значения времени в начале и конце линейного участка.
5. Рассчитать коэффициент формы тела по формуле (12) или (13), в зависимости от формы образца.
6. Рассчитать значение коэффициента температуропроводности по формуле
.
7. Рассчитать значение коэффициента температуропроводности по формуле
,
где - коэффициент теплопроводности исследуемого материала;
ρ - плотность исследуемого материала;
с– удельная теплоемкость исследуемого материала.
Свойства исследуемого материала приведены в таблице 2.
8. Сравнить полученное значение коэффициента температуропроводности с значением , полученным по формуле (10).